KR20180112664A - Vertical Cavity Surface Emitting Lasers - Google Patents

Vertical Cavity Surface Emitting Lasers Download PDF

Info

Publication number
KR20180112664A
KR20180112664A KR1020180005632A KR20180005632A KR20180112664A KR 20180112664 A KR20180112664 A KR 20180112664A KR 1020180005632 A KR1020180005632 A KR 1020180005632A KR 20180005632 A KR20180005632 A KR 20180005632A KR 20180112664 A KR20180112664 A KR 20180112664A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
disposed
hole
oxide
upper reflective
Prior art date
Application number
KR1020180005632A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR102056896B1 (en
Inventor
최원진
Original Assignee
주식회사 레이아이알
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 레이아이알 filed Critical 주식회사 레이아이알
Priority to PCT/KR2018/003942 priority Critical patent/WO2018186668A1/en
Priority to US16/323,544 priority patent/US10720756B2/en
Publication of KR20180112664A publication Critical patent/KR20180112664A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102056896B1 publication Critical patent/KR102056896B1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • 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
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18361Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

A vertical cavity surface emitting laser is disclosed. The vertical cavity surface emitting laser includes a substrate; a lower reflective layer disposed on the substrate; a laser cavity disposed on the lower reflective layer; an oxide layer disposed on the laser cavity and including a first hole disposed in a center thereof; an upper reflective layer disposed on the oxide layer and the first hole; and a first electrode disposed on the upper reflective layer. The upper reflective layer comprises a base layer closest to the oxide layer and the first hole. In the base layer, the thickness of a region disposed on the first hole is larger than the thickness of a region disposed on the oxide layer. It is possible to obtain the uniform diameter of an oxide aperture.

Description

수직 공동 표면 방출 레이저{Vertical Cavity Surface Emitting Lasers}{Vertical Cavity Surface Emitting Lasers}

실시 예는 수직 공동 표면 방출 레이저에 관한 것이다.An embodiment relates to a vertical cavity surface emitting laser.

상업적으로 현재 사용되는 수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL)의 현저한 진보는 산화물 개구부(oxide aperture)의 도입에 의해 이루어 왔다. Significant advances in commercially available vertical cavity surface emitting lasers (VCSELs) have been achieved by the introduction of oxide apertures.

산화물 개구부(oxide aperture)는 AlGaAs 층이 고온의 N2 및 H2O 혼합가스 분위기에 노출되면서 H2O 분자가 AlGaAs층 내부에서 확산 과정을 거치면서 AlGaAs 물질과의 화학 반응의 결과로 AlGaAs 물질이 AlOx:As 형태로 변형되는 산화 공정에 의해 형성될 수 있다.The oxide aperture is formed by exposing AlGaAs layer to a high-temperature N 2 and H 2 O mixed gas atmosphere and diffusing H 2 O molecules inside the AlGaAs layer, resulting in a chemical reaction with the AlGaAs material, AlO x : As. & Lt ; / RTI >

이런 화학적 산화 공정은 AlGaAs층의 Al 함량, 수증기 함량, 반응 챔버의 온도 등의 처리 조건에 크게 의존하기 때문에 산화물 개구부(oxide aperture)의 횡 방향의 형상 및 크기를 정밀하게 제어가 어려운 문제가 있다. 따라서, 동일 웨이퍼 상에서 산화물 개구부(oxide aperture)를 균일하게 형성하기 어려운 문제가 있다. This chemical oxidation process depends on processing conditions such as the Al content of the AlGaAs layer, the water vapor content, and the temperature of the reaction chamber, and thus it is difficult to precisely control the shape and size of the oxide aperture in the lateral direction. Therefore, there is a problem that it is difficult to uniformly form an oxide aperture on the same wafer.

현재는 고가의 상업적 제조 공정 장치를 이용하여 산화물 개구부(oxide aperture)의 형성을 정밀하게 제어하고 있지만 아직 근본적인 문제해결이 되지 못하고 생산 단가만 높이고 있는 실정이다. 또한, 이런 정밀한 장치를 이용하여도 오차가 1㎛ 이상 발생하는 문제가 있다. [M. Grabherr, D. Wiedenmann, R. Jaeger, and R. King, “Fabrication and performance of tunable single-mode VCSELs emitting in the 750 to 1000 nm range,” Proc. SPIE 5737, 120-128 (2005) 참조]. 일반적인 VCSEL소자의 산화물 개구부 지름이 3~10㎛정도 이므로 1㎛의 공정 오차는 소자의 수율을 크게 악화시킬 수 있다.Currently, the formation of oxide apertures is precisely controlled using an expensive commercial manufacturing process apparatus, but the fundamental problem can not be solved yet, and only the production cost is increased. Further, even when such a precise apparatus is used, there is a problem that an error of 1 占 퐉 or more occurs. [M. Grabherr, D. Wiedenmann, R. Jaeger, and R. King, "Fabrication and performance of tunable single-mode VCSELs in the 750 to 1000 nm range," Proc. SPIE 5737, 120-128 (2005)). Since the diameter of the oxide opening of a typical VCSEL device is about 3 to 10 mu m, a process error of 1 mu m can significantly deteriorate the yield of the device.

또한, 정밀 제어를 위해 산화 공정을 1장씩 진행할 수 밖에 없어 작업 효율이 극히 낮아지는 문제가 있다.In addition, there is a problem in that the efficiency of the operation is extremely reduced because the oxidation process must be carried out one by one for precise control.

실시 예는 산화물 개구부(oxide aperture)의 직경이 균일한 수직 공동 표면 방출 레이저를 제공한다.The embodiment provides a vertical cavity surface emitting laser with uniform oxide aperture diameter.

실시 예는 산화물 개구부(oxide aperture)의 형성을 자동적으로 종료함으로써 산화물 개구부를 쉽고 정확하게 제어할 수 있는 수직 공동 표면 방출 레이저 제조 방법을 제공한다.The embodiment provides a method of manufacturing a vertical cavity surface emitting laser capable of easily and accurately controlling oxide openings by automatically terminating the formation of an oxide aperture.

실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.The problems to be solved in the embodiments are not limited to these, and the objects and effects that can be grasped from the solution means and the embodiments of the problems described below are also included.

본 발명의 일 실시 예에 따른 수직 공동 표면 방출 레이저는, 기판; 상기 기판 상에 배치되는 하부 반사층; 상기 하부 반사층 상에 배치되는 레이저 캐비티; 상기 레이저 캐비티 상에 배치되고, 중앙에 배치된 제1홀을 포함하는 산화층; 상기 산화층 및 제1홀 상에 배치되는 상부 반사층; 및 상기 상부 반사층 상에 배치되는 제1전극을 포함하고, 상기 상부 반사층은 상기 산화층 및 제1홀 상에 가장 가까이 배치되는 베이스층을 포함하고, 상기 베이스층은 상기 제1홀 상에 배치된 영역의 두께가 상기 산화층 상에 배치된 영역의 두께보다 두껍다.A vertical cavity surface emitting laser according to an embodiment of the present invention includes a substrate; A lower reflective layer disposed on the substrate; A laser cavity disposed on the lower reflective layer; An oxide layer disposed on the laser cavity and including a first hole disposed in the center; An upper reflective layer disposed on the oxide layer and the first hole; And a first electrode disposed on the upper reflective layer, wherein the upper reflective layer includes a base layer disposed closest to the oxide layer and the first hole, and the base layer includes a region disposed on the first hole, Is thicker than the thickness of the region disposed on the oxide layer.

실시 예에 따르면, 산화물 개구부를 형성하는 산화 공정이 자동적으로 종료되므로 습식 산화(wet oxidation) 공정의 불안정성을 개선할 수 있다.According to the embodiment, the oxidation process for forming the oxide openings is automatically terminated, which can improve the instability of the wet oxidation process.

또한, 저가의 습식 산화(wet oxidation) 공정 장치를 사용하여도 산화물 개구부(oxide aperture)의 크기 조절이 쉽다. 또한, 수십 장의 웨이퍼를 한 공정에서 동시에 진행할 수 있다.In addition, it is easy to adjust the oxide aperture size by using a low-cost wet oxidation process apparatus. Also, several tens of wafers can be processed simultaneously in one process.

따라서, 수직 공동 표면 방출 레이저의 제조 공정이 간편해지고 공정 생산성이 크게 개선될 수 있다. 또한 산화물 개구부(oxide aperture)의 크기 조절 수율이 크게 향상될 수 있다.Thus, the manufacturing process of the vertical cavity surface emitting laser can be simplified and the process productivity can be greatly improved. In addition, the size adjustment yield of the oxide aperture can be greatly improved.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.The various and advantageous advantages and effects of the present invention are not limited to the above description, and can be more easily understood in the course of describing a specific embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 소자의 개념도이고,
도 2는 도 1의 일부 확대도이고,
도 3은 종래 반도체 소자에서 산화물 개구부를 형성하는 방법을 보여주는 도면이고,
도 4는 제1홀 상에서 성장되는 에피가 제1홀을 채우는 과정을 보여 주는 예이고,
도 5는 제1홀 상에서 성장하는 에피 성장 속도를 보여주는 그래프이고,
도 6은 도 2의 제1변형예이고,
도 7은 도 2의 제2변형예이고,
도 8은 도 2의 제3변형예이고,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 소자의 반사율 그래프이고,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 소자의 반사 굴절률 및 전기장 강도를 나타낸 그래프이고,
도 11a 내지 도 11k는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 소자의 제조 방법을 보여주는 도면이고,
도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 소자의 제조방법을 보여주는 도면이다.
1 is a conceptual diagram of a laser device according to an embodiment of the present invention,
Fig. 2 is a partially enlarged view of Fig. 1,
3 is a view showing a method of forming an oxide opening in a conventional semiconductor device,
4 is an example showing the process of filling the first hole with the epitaxial growth on the first hole,
5 is a graph showing the growth rate of the epitaxial growth on the first hole,
Fig. 6 is a first modification of Fig. 2,
Fig. 7 is a second modification of Fig. 2,
Fig. 8 is a third modification of Fig. 2,
9 is a graph of reflectance of a laser device according to an embodiment of the present invention,
10 is a graph showing the refractive index and the electric field intensity of a laser device according to an embodiment of the present invention,
11A to 11K are views showing a method of manufacturing a laser device according to an embodiment of the present invention,
12A to 12C are views showing a method of manufacturing a laser device according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms including ordinal, such as second, first, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 소자의 개념도이고, 도 2는 도 1의 일부 확대도이고, 도 3은 종래 반도체 소자에서 산화물 개구부를 형성하는 방법을 보여주는 도면이다.FIG. 1 is a conceptual diagram of a laser device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 1, and FIG. 3 is a view showing a method of forming an oxide opening in a conventional semiconductor device.

도 1 및 도 2를 참조하면, 실시 예에 따른 레이저 소자는, 기판(10), 기판(10) 상에 배치되는 하부 반사층(20), 하부 반사층(20) 상에 배치되는 레이저 캐비티(30), 중앙에 배치된 제1홀(h1)을 포함하는 산화층(51), 산화층(51) 및 제1홀(h1) 상에 배치되는 상부 반사층(40), 상부 반사층(40) 상에 배치되는 제1전극(71), 및 기판(10)의 하부에 배치되는 제2전극(11)을 포함할 수 있다. 1 and 2, a laser device according to an embodiment includes a substrate 10, a lower reflective layer 20 disposed on the substrate 10, a laser cavity 30 disposed on the lower reflective layer 20, An oxide layer 51 including a first hole h1 disposed at the center, an oxide layer 51 and an upper reflective layer 40 disposed on the first hole h1, an upper reflective layer 40 disposed on the upper reflective layer 40, One electrode 71, and a second electrode 11 disposed under the substrate 10.

레이저 소자의 반도체 구조물은 유기 금속 화학적 기상 증착법(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD), 액상 에피택시법(Liquid Phase Epitaxy: LPE), 분자빔 에피택시법(Molecular Beam Epitaxy: MBE) 등을 이용하여 제조할 수 있으나 반드시 이에 한정하지는 않는다.The semiconductor structure of the laser device may be formed using a metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, a liquid phase epitaxy (LPE) method, a molecular beam epitaxy (MBE) But is not limited thereto.

기판(10)은 반절연성 또는 전도성 기판일 수 있다. 예시적으로 기판(10)은 도핑 농도가 높은 GaAs 기판으로서, 도핑 농도는 1×1017cm-3 내지 1×1019cm-3 정도일 수 있다. 필요에 따라 기판(10) 상에 AlGaAs 또는 GaAs 박막과 같은 버퍼층이 더 배치될 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.The substrate 10 may be a semi-insulating or conductive substrate. Illustratively, the substrate 10 is a GaAs substrate having a high doping concentration, and the doping concentration may be about 1 × 10 17 cm -3 to 1 × 10 19 cm -3 . If necessary, a buffer layer such as an AlGaAs or GaAs thin film may be further disposed on the substrate 10, but the present invention is not limited thereto.

하부 반사층(20)은 n형의 초격자(superlattice) 구조의 분산형 브래그 반사기(Distributed Bragg Reflector: DBR)를 포함할 수 있다. 하부 반사층(20)은 전술한 MOCVD, MBE 등의 기법에 의해 기판(10) 상에 에피택셜 증착될 수 있다. The lower reflective layer 20 may include a distributed Bragg reflector (DBR) having an n-type superlattice structure. The lower reflective layer 20 may be epitaxially deposited on the substrate 10 by techniques such as MOCVD, MBE, and the like.

하부 반사층(20)은 VCSEL 구조에서 내부 반사 기능을 수행할 수 있다. 하부 반사층(20)은 복수 개의 제1 하부 반사층(21)과 복수 개의 제2 하부 반사층(22)이 교대로 적층될 수 있다. 제1 하부 반사층(21)과 제2 하부 반사층(22)은 모두 AlGaAs일 수 있으나 제1 하부 반사층(21)의 알루미늄 조성이 더 높을 수 있다. The lower reflective layer 20 may perform an internal reflection function in the VCSEL structure. The lower reflective layer 20 may have a plurality of first lower reflective layers 21 and a plurality of second lower reflective layers 22 alternately stacked. The first lower reflective layer 21 and the second lower reflective layer 22 may be AlGaAs, but the aluminum composition of the first lower reflective layer 21 may be higher.

제1 하부 반사층(21)과 제2 하부 반사층(22)은 VCSEL에 의해 발생되는 광 파장의 약 1/4 정도인 유효 광학 두께(유효 광학 두께 = 목표 광파장 / (4 x 물질의 굴절율))를 가질 수 있다. 또한 VCSEL의 높은 내부 반사를 위해 약 100%의 반사율을 갖는 것이 바람직하다. The first lower reflection layer 21 and the second lower reflection layer 22 have effective optical thicknesses (effective optical thickness = target light wavelength / (4 x refractive index of the material)) of about 1/4 of the wavelength of light generated by the VCSEL Lt; / RTI > It is also desirable to have a reflectance of about 100% for high internal reflection of the VCSEL.

하부 반사층(20)의 반사율은 제1 하부 반사층(21)과 제2 하부 반사층(22) 사이의 굴절율 차와, 제1 하부 반사층(21)과 제2 하부 반사층(22)의 적층수에 의존할 수 있다. 그러므로, 높은 반사율을 얻기 위해서는 굴절률의 차가 크고 적층수가 적을수록 좋을 수 있다. The reflectivity of the lower reflective layer 20 depends on the refractive index difference between the first lower reflective layer 21 and the second lower reflective layer 22 and the number of layers stacked on the first lower reflective layer 21 and the second lower reflective layer 22 . Therefore, in order to obtain a high reflectance, the larger the difference in the refractive index and the smaller the number of layers, the better.

레이저 캐비티(30)는 하나 이상의 우물층과 장벽층을 포함할 수 있다. 우물층은 GaAs, AlGaAs, AlGaAsSb, InAlGaAs, AlInGaP, GaAsP 또는 InGaAsP 중 어느 하나가 선택될 수 있고, 장벽층은 AlGaAs, InAlGaAs, InAlGaAsP, AlGaAsSb, GaAsP, GaInP, AlInGaP, 또는 InGaAsP 중 어느 하나가 선택될 수 있다.The laser cavity 30 may include one or more well layers and a barrier layer. Any one of AlGaAs, InAlGaAs, InAlGaAsP, AlGaAsSb, GaAsP, GaInP, AlInGaP, or InGaAsP may be selected as the barrier layer, and the barrier layer may be selected from any of AlGaAs, InAlGaAs, InAlGaAsP, AlGaAsSb, GaAsP, GaInP, AlInGaP, and InGaAsP. .

레이저 캐비티(30)는 충분한 광학적 이득을 제공하도록 설계될 수 있다. 예시적으로 실시 예에 따른 레이저 캐비티(30)는 약 850nm의 파장대 또는 980nm 파장대의 광을 방출하기 위해 적정한 두께 및 조성비를 가지는 우물층을 중심에 가질 수 있다. 그러나, 우물층이 출력하는 레이저의 파장대는 특별히 한정하지 않는다.The laser cavity 30 may be designed to provide sufficient optical gain. Illustratively, the laser cavity 30 according to the embodiment can center a well layer having a suitable thickness and composition ratio to emit light at a wavelength band of about 850 nm or 980 nm. However, the wavelength range of the laser output by the well layer is not particularly limited.

레이저 캐비티(30)는 활성층의 하부에 배치되는 제1반도체층(미도시) 및 활성층의 상부에 배치되는 제2반도체층(미도시)을 포함할 수 있다. 제1반도체층은 n형 반도체층이고 제2반도체층은 p형 반도체층일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 제1반도체층과 제2반도체층은 도펀트가 도핑되지 않을 수도 있다. 예시적으로 제1반도체층과 제2반도체층은 AlGaAs일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The laser cavity 30 may include a first semiconductor layer (not shown) disposed under the active layer and a second semiconductor layer (not shown) disposed over the active layer. The first semiconductor layer may be an n-type semiconductor layer and the second semiconductor layer may be a p-type semiconductor layer, but the present invention is not limited thereto. The first semiconductor layer and the second semiconductor layer may not be doped with a dopant. Illustratively, the first semiconductor layer and the second semiconductor layer may be AlGaAs, but are not limited thereto.

산화층(51)은 레이저 캐비티(30) 상에 배치될 수 있다. 산화층(51)은 상부 반사층(40)과 동일한 종류의 도펀트로 도핑될 수 있다. 예시적으로 산화층(51)은 약 1018cm-3 농도로서 p형 도펀트가 도핑될 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. The oxide layer 51 may be disposed on the laser cavity 30. [ The oxide layer 51 may be doped with the same kind of dopant as the upper reflective layer 40. Illustratively, oxide layer 51 may be doped with a p-type dopant at a concentration of about 10 < 18 > cm <" 3 >

산화층(51)은 알루미늄을 함유하는 반도체 화합물, 예를 들면, AlAs, AlGaAs, InAlGaAs 등을 포함할 수 있다. 실시 예에 따른 산화층(51)은 중앙에 제1홀(h1)이 배치될 수 있다. 즉, 산화층(51)은 중앙에 홀이 형성된 도넛 형상을 가질 수 있다. 산화층(51)은 저항이 상대적으로 높은 반면 굴절율은 상대적으로 낮을 수 있다. 따라서, 전류는 제1홀(h1)로 주입될 수 있으므로 레이저광을 소자의 중앙으로 모을 수 있다. 즉, 제1홀(h1)은 전류와 광을 통과시킬 수 있다.The oxide layer 51 may include a semiconductor compound containing aluminum, for example, AlAs, AlGaAs, InAlGaAs, or the like. The first hole h1 may be disposed at the center of the oxide layer 51 according to the embodiment. That is, the oxide layer 51 may have a donut shape in which a hole is formed at the center. The oxide layer 51 may have a relatively high resistance and a relatively low refractive index. Therefore, the current can be injected into the first hole h1, so that laser light can be collected at the center of the device. That is, the first hole h1 can pass current and light.

도 3을 참조하면, 레이저 구조는 산화층(51)의 측벽을 노출시켜 산화시킬 수 있다. 산화는 측벽에서 점차 중심으로 진행할 수 있다. 산화된 외측 부분(1a)은 저항이 증가하게 되며, 산화되지 않은 중앙 부분(1b)은 전류나 광을 통과시키는 산화물 개구부(oxide aperture)로 기능할 수 있다.Referring to FIG. 3, the laser structure can oxidize by exposing the sidewalls of the oxide layer 51. Oxidation can progress gradually to the center of the sidewall. The oxidized outer portion 1a is increased in resistance and the unoxidized central portion 1b can function as an oxide aperture for passing current or light.

그러나, 산화층(51)의 산화 정도는 산화층(51)이 함유하고 있는 반도체 화합물의 조성, 화합물의 배향, 층의 두께 및 산화 공정 등 다양한 조건에 의해 크게 영향을 받을 수 있다. 즉, 산화물 개구부(oxide aperture)을 정밀하게 제어하는 것이 매우 어렵다.However, the degree of oxidation of the oxidized layer 51 can be greatly affected by various conditions such as the composition of the semiconductor compound contained in the oxidized layer 51, the orientation of the compound, the thickness of the layer, and the oxidation process. That is, it is very difficult to precisely control the oxide aperture.

다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 실시 예는 산화 조건이 변경되어도 제1홀(h1)이 형성된 산화층(51)이 모두 산화되면 더 이상 산화될 영역이 존재하지 않게 된다. 제1홀(h1)의 내부에 배치된 상부 반사층(40)은 산소에 노출되어도 잘 산화되지 않기 때문이다. 즉, 제1홀(h1)의 내부에 배치된 상부 반사층(40)이 산화를 자동으로 종료시키는 산화 반응의 스토퍼 역할을 수행할 수 있다.Referring again to FIGS. 1 and 2, in the embodiment, even if the oxidation conditions are changed, if the oxidation layer 51 in which the first holes h1 are formed is oxidized, there is no region to be oxidized any more. This is because the upper reflective layer 40 disposed inside the first hole h1 is not well oxidized even when exposed to oxygen. That is, the upper reflection layer 40 disposed inside the first hole h1 can serve as a stopper of the oxidation reaction for automatically terminating the oxidation.

따라서, 정밀하게 산화 정도를 제어하지 않아도 제1홀(h1)의 직경에 대응하는 산화물 개구부를 가질 수 있는 장점이 있다. 따라서, 제조 공정이 단순해지고 수율이 개선될 수 있다. 또한, 수십 장의 웨이퍼를 한번의 산화 공정으로 산화시켜도 균일한 산화물 개구부를 제조할 수 있어 생산 속도가 빨라질 수 있다.Therefore, there is an advantage that an oxide opening corresponding to the diameter of the first hole h1 can be provided without precisely controlling the degree of oxidation. Therefore, the manufacturing process can be simplified and the yield can be improved. In addition, even when several tens of wafers are oxidized by one oxidation process, uniform oxide openings can be produced, and the production speed can be increased.

따라서, 실시 예에 따른 산화층(51)은 산화 반응이 잘 일어나도록 조건을 변경할 수 있다. 예시적으로 산화층(51)은 두께가 커질수록, 알루미늄 조성이 높아질수록, 도핑 농도가 높아질수록 산화 반응이 잘 일어날 수 있다. Therefore, the oxidation layer 51 according to the embodiment can change the conditions so that the oxidation reaction occurs well. Illustratively, as the thickness of the oxide layer 51 increases, as the aluminum composition increases, as the doping concentration increases, oxidation reaction may occur more easily.

산화층(51)의 두께는 50Å 내지 5000Å일 수 있다. 산화층(51)의 두께가 50Å보다 작은 경우에는 산화율이 매우 낮아 공정시간이 너무 길어지는 문제가 있으며, 두께가 5000Å보다 큰 경우에는 산화 후 두께 수축(shrink)에 의해 산화물 개구부 끝단에서 크랙이 발생하는 문제가 있다.The thickness of the oxide layer 51 may be 50 Å to 5000 Å. When the thickness of the oxide layer 51 is less than 50 angstroms, there is a problem that the process time becomes too long because the oxidation rate is very low. When the thickness is greater than 5000 angstroms, cracks occur at the end of the oxide opening due to shrinkage after oxidation there is a problem.

산화층(51)의 도핑 농도는 1×1015cm-3 내지 1×1020cm-3일 수 있다. 산화층(51)의 도핑농도가 1×1015cm-3보다 작은 경우에는 산화 속도 낮아져 공정이 길어지는 문제가 있으며, 도핑농도가 1×1020cm-3보다 큰 경우에는 내부 결함이 커져 전기적 및/또는 광학적으로 손실이 증가할 위험이 높다.The doping concentration of the oxide layer 51 may be 1 x 10 15 cm -3 to 1 x 10 20 cm -3 . When the doping concentration of the oxide layer 51 is less than 1 x 10 15 cm -3 , there is a problem that the oxidation rate is lowered and the process becomes longer. When the doping concentration is larger than 1 × 10 20 cm -3 , And / or there is a high risk of increased optical losses.

산화층(51)의 알루미늄 조성은 80% 내지 100%일 수 있다. 산화층(51)의 알루미늄 조성이 80%이하인 경우에는 산화 속도가 느려져 공정이 길어지는 문제가 있다.The aluminum composition of the oxide layer 51 may be 80% to 100%. When the aluminum composition of the oxide layer 51 is 80% or less, there is a problem that the oxidation rate is slow and the process becomes long.

산화층(51) 상에는 캡핑층(52)이 배치될 수 있다. 캡핑층(52)은 공정 중 또는 공정 후 산화층(51)이 외부 환경에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 전술한 바와 같이 산화층(51)은 쉽게 산화될 수 있도록 알루미늄의 조성이 높고 도핑 농도가 높게 설계될 수 있다. 따라서, 캡핑층(52)이 없는 경우 산화층(51)은 산화 공정을 진행하기 전에 이미 산화될 수도 있다. 이미 산화된 산화층(51) 상에는 반도체층의 성장이 어려우므로 상부 반사층의 성장이 어려워질 수 있다. 따라서, 캡핑층(52)은 산화층(51)이 산화 공정 전에 미리 산화되는 것을 방지할 수 있다.A capping layer 52 may be disposed on the oxide layer 51. The capping layer 52 can prevent the oxide layer 51 from being exposed to the external environment during or after the process. As described above, the oxidation layer 51 can be designed to have a high aluminum composition and a high doping concentration so that the oxidation layer 51 can be easily oxidized. Thus, in the absence of the capping layer 52, the oxide layer 51 may be already oxidized before proceeding with the oxidation process. The growth of the upper reflective layer may be difficult because the semiconductor layer is difficult to grow on the oxidized layer 51 already oxidized. Accordingly, the capping layer 52 can prevent the oxide layer 51 from being oxidized in advance before the oxidation process.

그 위에 상부 반사층(40)의 재성장되는 실시 예에 따른 산화층(51)은 알루미늄을 함유하는 반도체 화합물, 예를 들면, AlAs, AlGaAs, InAlGaAs 등을 포함할 수 있다. 즉, 실시 예에 따른 산화층(51)은 그 위에 반도체층이 성장될 수 있도록 비소(As)를 포함할 수 있다.The oxide layer 51 according to the regrown layer of the upper reflective layer 40 may include a semiconductor compound containing aluminum, for example, AlAs, AlGaAs, InAlGaAs, or the like. That is, the oxide layer 51 according to the embodiment may include arsenic (As) so that a semiconductor layer can be grown thereon.

캡핑층(52)은 GaAs, AlGaAs, InAlGaAs, AlGaAsSb, AlGaAsP, GaInP, InGaAsP, AlInGaP 중 적어도 어느 하나가 선택될 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.The capping layer 52 may be selected from at least one of GaAs, AlGaAs, InAlGaAs, AlGaAsSb, AlGaAsP, GaInP, InGaAsP, and AlInGaP.

또한 캡핑층(52)은 GaAs, AlGaAs, InAlGaAs, AlGaAsSb, AlGaAsP, GaInP, InGaAsP, AlInGaP 중 1개 이상의 물질을 선택하여 1개 이상의 층으로 구성될 수 있다.The capping layer 52 may be formed of one or more layers selected from one or more of GaAs, AlGaAs, InAlGaAs, AlGaAsSb, AlGaAsP, GaInP, InGaAsP, and AlInGaP.

캡핑층(52)이 알루미늄을 포함하는 경우, 캡핑층(52)의 알루미늄 조성은 산화층(51)의 알루미늄 조성보다 작을 수 있다. 예시적으로 캡핑층(52)의 알루미늄 조성은 0% 내지 60%일 수 있다. 캡핑층(52)의 알루미늄 조성이 60%보다 큰 경우에는, 공정 중 캡핑층(52)의 표면이 공기 중에 노출되어 산화되는 문제가 발생될 수 있으며, 상부 반사층(40)을 형성한 이후에도 산화층(51)의 산화시 캡핑층(52)이 같이 산화되는 문제가 있을 수 있다.If the capping layer 52 comprises aluminum, the aluminum composition of the capping layer 52 may be less than the aluminum composition of the oxide layer 51. [ Illustratively, the aluminum composition of the capping layer 52 may be between 0% and 60%. If the aluminum composition of the capping layer 52 is greater than 60%, the surface of the capping layer 52 may be exposed to the air during the process and may be oxidized. Even after forming the upper reflective layer 40, There is a problem that the capping layer 52 is oxidized at the same time.

캡핑층(52)의 두께는 2.5Å 내지 5000Å일 수 있다. 캡핑층(52)의 두께가 2.5Å이하인 경우에는 캡핑층(52)이 너무 얇아 산소의 침투를 효과적으로 차단하지 못하는 문제가 있으며, 두께가 5000Å이상인 경우에는 상부 반사층(40)의 재성장시 단차가 너무 커져 균일한 계면을 형성하기 어려운 문제가 있다.The thickness of the capping layer 52 may range from 2.5 A to 5000 A. When the thickness of the capping layer 52 is 2.5 angstroms or less, the capping layer 52 is too thin to effectively block the penetration of oxygen. When the thickness of the capping layer 52 is 5000 angstroms or more, There is a problem that it is difficult to form a uniform and uniform interface.

레이저 캐비티(30)와 산화층(51) 사이에는 제1중간층(81) 및 제2중간층(82)이 배치될 수 있다. 제1중간층(81)은 베이스층(41) 또는 제1 상부 반사층(42a)과 동일한 조성을 가질 수 있다. 또한, 제2중간층(82)은 제2 상부 반사층(42b)과 동일한 조성을 가질 수 있다. 예시적으로 베이스 층(41)은 GaAs 또는 AlGaAs 일 수 있고, 제1중간층(81)은 GaAs일 수 있고, 제2중간층(82)는 AlGaAs일 수 있다.The first intermediate layer 81 and the second intermediate layer 82 may be disposed between the laser cavity 30 and the oxide layer 51. [ The first intermediate layer 81 may have the same composition as the base layer 41 or the first upper reflective layer 42a. The second intermediate layer 82 may have the same composition as the second upper reflective layer 42b. Illustratively, the base layer 41 may be GaAs or AlGaAs, the first intermediate layer 81 may be GaAs, and the second intermediate layer 82 may be AlGaAs.

제1중간층(81)은 산화층(51)의 산화 공정시 레이저 캐비티(30)를 보호할 수 있다. 따라서, 제1중간층(81)의 알루미늄 조성은 제2중간층(82)보다 작을 수 있다. 예시적으로 제1중간층(81)의 두께는 1nm 내지 30nm일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.The first intermediate layer 81 can protect the laser cavity 30 during the oxidation process of the oxide layer 51. [ Therefore, the aluminum composition of the first intermediate layer 81 may be smaller than that of the second intermediate layer 82. Illustratively, the thickness of the first intermediate layer 81 may be 1 nm to 30 nm, but is not limited thereto.

일반적으로 산화층(51)이 산화되면 물질이 아모퍼스(Amorphous)화 되어 막질이 다소 떨어질 수 있다. 이에 따라 막질이 다소 떨어지는 아모퍼스화 된 층이 광이 발생되는 레이저 캐비티와 바로 접합하면 소자 신뢰성이 저하될 수 있다. 따라서 제 2 중간층(82)은 산화층 보다 먼저 형성하여 아모퍼스화된 층이 레이저 캐비티와 직접 접하게 하는 것을 방지할 수 있다.Generally, when the oxidation layer 51 is oxidized, the material becomes amorphous and the film quality may be somewhat lowered. Accordingly, if the amorphized layer having a somewhat lower film quality is directly bonded to the laser cavity where light is generated, the reliability of the device may be deteriorated. Accordingly, the second intermediate layer 82 can be formed before the oxide layer to prevent the amorphized layer from directly contacting the laser cavity.

상부 반사층(40)은 산화층(51)과 제1홀(h1)의 상부에 배치될 수 있다. 상부 반사층(40)은 산화층(51)과 제1홀(h1) 상에 배치되는 베이스층(41), 베이스층(41) 상에 배치되는 복수 개의 제1 상부 반사층(42a)과 제2 상부 반사층(42b)을 포함할 수 있다. The upper reflective layer 40 may be disposed on the oxide layer 51 and the upper portion of the first hole h1. The upper reflective layer 40 includes an oxide layer 51 and a base layer 41 disposed on the first hole h1, a plurality of first upper reflective layers 42a disposed on the base layer 41, (42b).

제1 상부 반사층(42a)은 AlGaAs의 조성을 가질 수 있고, 제2 상부 반사층(42b)은 GaAs 조성을 가질 수 있다. 따라서, 제1 상부 반사층(42a)의 알루미늄 조성은 제2 상부 반사층(42b)보다 더 높을 수 있다. The first upper reflective layer 42a may have a composition of AlGaAs and the second upper reflective layer 42b may have a GaAs composition. Therefore, the aluminum composition of the first upper reflective layer 42a may be higher than that of the second upper reflective layer 42b.

상부 반사층(40)은 하부 반사층(20)과 다른 극성을 갖도록 도핑될 수 있다. 예시적으로 하부 반사층(20)과 기판(10)이 n형 도펀트로 도핑되었다면, 상부 반사층(40)은 p형 도펀트로 도핑될 수 있다. The upper reflective layer 40 may be doped to have a different polarity from the lower reflective layer 20. Illustratively, if the lower reflective layer 20 and the substrate 10 are doped with an n-type dopant, the upper reflective layer 40 may be doped with a p-type dopant.

레이저 광의 방사 방향이 기판(10)의 반대 방향으로 되게 하기 위하여, 상부 반사층(40)은 VCSEL로부터 반사율을 줄이기 위해 하부 반사층(20)보다 층수가 적을 수 있다. 즉, 상부 반사층(40)의 반사율은 하부 반사층(20)보다 작을 수 있다.The upper reflective layer 40 may have fewer layers than the lower reflective layer 20 to reduce the reflectivity from the VCSEL so that the emission direction of the laser light is opposite to that of the substrate 10. [ That is, the reflectance of the upper reflective layer 40 may be smaller than that of the lower reflective layer 20. [

상부 반사층(40)의 반사율은 제2중간층(82)에서부터 상부 반사층(40)의 최상면까지의 두께를 기준으로 설계될 수 있다. 이때, 제1영역(S1)은 광이 분포 및 증배(propagation and amplification)되는 개구 영역(In-Phase 영역)이며, 제1영역(S1)의 외측 영역(S2)은 광이 분포하지 않는 영역(anti-phase 영역)으로 정의할 수 있다. 제1영역(S1)의 직경은 오믹층(61)의 제2홀(h2)을 통해 상부 반사층(40)이 노출된 영역의 직경일 수 있다.The reflectance of the upper reflective layer 40 can be designed based on the thickness from the second intermediate layer 82 to the uppermost surface of the upper reflective layer 40. [ In this case, the first region S1 is an opening region (In-Phase region) in which light is distributed and amplified, and the outer region S2 of the first region S1 is a region anti-phase region). The diameter of the first region S1 may be the diameter of the region where the upper reflective layer 40 is exposed through the second hole h2 of the ohmic layer 61. [

실시 예에 따르면 제1홀(h1)의 직경은 제1영역(S1)의 직경보다 클 수 있다. 대부분의 레이저광은 제1영역(S1)에 분포하므로 제1홀(h1)의 끝단은 광 분포 및 광 증배 영역에 영향을 주지 않는다. 따라서, 제1홀(h1)의 끝단에서 광 산란(optical scattering) 및 광 흡수를 최소화할 수 있다. 따라서, 광 효율을 높이고, 소자의 수명 또한 기존의 구조보다 향상될 수 있다.According to the embodiment, the diameter of the first hole h1 may be larger than the diameter of the first region S1. Since most of the laser light is distributed in the first region S1, the end of the first hole h1 does not affect the light distribution and the light multiplying region. Accordingly, optical scattering and light absorption at the end of the first hole h1 can be minimized. Therefore, the light efficiency can be increased, and the lifetime of the device can be improved as compared with the conventional structure.

만약, 제1홀(h1)의 직경이 제1영역(S1)의 내측에 배치되거나 직경이 동일한 경우 제1홀(h1)의 끝단에서 광이 산란되거나 흡수되는 문제가 발생할 수 있다.If the diameter of the first hole h1 is disposed inside the first region S1 or the diameter thereof is the same, light may be scattered or absorbed at the end of the first hole h1.

제1홀(h1)의 직경 100%를 기준으로 제1영역(S1)의 직경은 제1홀(h1) 직경의 6% 내지 98%일 수 있다. 일반적인 산화물 개구부의 직경은 3~15㎛ 정도이다. 이때 직경이 6%보다 작은 경우에는 제1영역(S1)의 직경이 1㎛ 이하가 되어 광출력이 급격히 떨어지는 문제가 발생할 수 있으며, 직경이 98%보다 큰 경우에는 제1홀(h1)의 끝단에서 광이 산란되거나 흡수되는 문제가 발생할 수 있다.The diameter of the first region S1 may be 6% to 98% of the diameter of the first hole h1 based on 100% of the diameter of the first hole h1. The diameter of a typical oxide opening is about 3 to 15 占 퐉. At this time, when the diameter is less than 6%, the diameter of the first region S1 becomes 1 탆 or less, and the light output may drop sharply. If the diameter is larger than 98%, the end of the first hole h1 The light may be scattered or absorbed.

상부 반사층(40)의 베이스층(41)은 상면(41a)이 평탄면을 가질 수 있다. 즉, 베이스층(41)은 제1홀(h1)을 덮음으로써 상면이 평탄할 수 있다. 이러한 구성에 의하면 평평한 베이스층(41) 상에 복수 개의 제1 상부 반사층(42a)과 제2 상부 반사층(42b)이 배치되므로 신뢰성이 향상될 수 있다. The upper surface 41a of the base layer 41 of the upper reflective layer 40 may have a flat surface. That is, the base layer 41 covers the first hole h1, so that the top surface can be flat. According to this structure, since the plurality of first upper reflective layer 42a and the second upper reflective layer 42b are disposed on the flat base layer 41, the reliability can be improved.

베이스층(41)은 산화층(51) 상에 배치되는 영역 및 제1홀(h1)에 배치되는 영역을 포함하고, 제1홀(h1)에 배치되는 영역의 두께(d2)가 산화층(51) 상에 배치되는 영역의 두께(d3)보다 두꺼울 수 있다.The base layer 41 includes a region disposed on the oxide layer 51 and a region disposed in the first hole h1 and the thickness d2 of the region disposed in the first hole h1 is smaller than the thickness d2 of the oxide layer 51. [ May be thicker than the thickness (d3) of the region disposed on the substrate.

베이스층(41)의 최대 두께(d3)와 제1홀(h1)의 최대 직경의 비(d3/h1)는 0.001 내지 0.3일 수 있다. 이 범위를 벗어나는 경우 베이스층(41)의 두께가 적정 범위를 벗어나 디바이스의 성능이 저하될 수 있다.The ratio d3 / h1 of the maximum thickness d3 of the base layer 41 to the maximum diameter of the first holes h1 may be 0.001 to 0.3. If the thickness is out of this range, the thickness of the base layer 41 may deviate from an appropriate range and the performance of the device may be deteriorated.

제1홀 내에 배치되는 베이스층(41)의 두께와 제1중간층(81)의 두께의 합은 1, 3, 5, 7, 9, 11 QWOT(Quarter-Wave Optical Thickness)를 만족할 수 있다. 예시적으로 타겟 파장이 980nm인 경우 1 QWOT의 두께는 약 69.47nm일 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 광 파장의 1/4 3/4, 5/4, 7/4, 9/4, 11/4 중 적어도 하나인 유효 광학 두께를 가질 수 있다. 즉, 베이스층(41)과 제1중간층(81)은 하나의 제2 상부 반사층(42b)의 역할을 수행할 수 있다. 따라서, 베이스층(41)과 제1중간층(81)은 동일한 조성을 가질 수 있다. 예시적으로 베이스층(41)과 제1중간층(81)은 GaAs일 수 있다. 그 결과, 베이스층(41)은 산화층(51)이 산화되어도 산화되지 않을 수 있다.The sum of the thickness of the base layer 41 disposed in the first hole and the thickness of the first intermediate layer 81 can satisfy 1, 3, 5, 7, 9, 11 QWOT (Quarter-Wave Optical Thickness). Illustratively, if the target wavelength is 980 nm, the thickness of 1 QWOT may be approximately 69.47 nm. However, it is not necessarily limited to this, and it may have an effective optical thickness that is at least one of 1/4 3/4, 5/4, 7/4, 9/4, and 11/4 of the optical wavelength. That is, the base layer 41 and the first intermediate layer 81 may function as one second upper reflective layer 42b. Therefore, the base layer 41 and the first intermediate layer 81 may have the same composition. Illustratively, the base layer 41 and the first intermediate layer 81 may be GaAs. As a result, the base layer 41 may not be oxidized even if the oxidation layer 51 is oxidized.

제1전극(71)은 상부 반사층(40) 상에 배치될 수 있고, 제2전극(11)은 기판(10)의 하부에 배치될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 제2전극(11)의 기판(10)의 상부를 노출시킨 후, 노출된 영역에 배치될 수도 있다.The first electrode 71 may be disposed on the upper reflective layer 40 and the second electrode 11 may be disposed on the lower portion of the substrate 10. However, the present invention is not limited to this, and it may be arranged in the exposed region after exposing the upper portion of the substrate 10 of the second electrode 11.

제1전극(71)과 제2전극(11)은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IZTO(indium zinc tin oxide), IAZO(indium aluminum zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), IGTO(indium gallium tin oxide), AZO(aluminum zinc oxide), ATO(antimony tin oxide), GZO(gallium zinc oxide), IZON(IZO Nitride), AGZO(Al-Ga ZnO), IGZO(In-Ga ZnO), ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx/ITO, Ni/IrOx/Au, 또는 Ni/IrOx/Au/ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ir, Sn, In, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, Hf 중 적어도 하나를 포함하여 형성될 수 있으나, 이러한 재료에 한정되는 않는다. The first electrode 71 and the second electrode 11 may be formed of one selected from the group consisting of ITO (indium tin oxide), IZO (indium zinc oxide), IZTO (indium zinc tin oxide), IAZO (indium aluminum zinc oxide), IGZO ), IGTO (indium gallium tin oxide), AZO (aluminum zinc oxide), ATO (antimony tin oxide), GZO (gallium zinc oxide), IZON (IZO Nitride), AGZO ZnO, ZnO, IrOx, RuOx, NiO, RuOx / ITO, Ni / IrOx / Au or Ni / IrOx / Au / ITO, Ag, Ni, Cr, Ti, Al, Rh, Pd, Ru, Mg, Zn, Pt, Au, and Hf. However, the present invention is not limited to these materials.

예시적으로, 제1전극(71)은 복수의 금속층(예: Ti/Pt/Au)을 가질 수 있다. 이때, Ti의 두께는 약 100 내지 400옴스트롱일 수 있고 Au의 두께는 3000 내지 20000옴스트롱일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.Illustratively, the first electrode 71 may have a plurality of metal layers (e.g., Ti / Pt / Au). At this time, the thickness of Ti may be about 100 to 400 angstroms, and the thickness of Au may be 3000 to 20000 angstroms, but not always limited thereto.

제2전극(11)은 복수의 금속층(예: AuGe/Ni/Au)을 가질 수 있다. 이때, AuGe의 두께는 1000옴스트롱일 수 있고, Ni의 두께는 100옴스트롱일 수 있고, Au의 두께는 2000옴스트롱일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.The second electrode 11 may have a plurality of metal layers (e.g., AuGe / Ni / Au). At this time, the thickness of AuGe may be 1000 angstroms, the thickness of Ni may be 100 angstroms, and the thickness of Au may be 2000 angstroms, but not always limited thereto.

제1전극(71)과 상부 반사층(40) 사이에는 오믹층(61)이 더 배치될 수 있다. 오믹층(61)은 낮은 오믹 저항을 위한, GaAs 기판(10)보다 밴드갭이 같거나 낮으면서 방출 레이저 광의 에너지 보다 같거나 낮은 밴드갭을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 예시적으로 오믹층(61)은 AlInGaAs, InGaAs, GaAs, AlInGaAsSb, AlInGaAsPSb, InGaAsP, InGaAsPSb, GaAsSb, InGaAsSb, InAsSb, AlGaAsSb, AlGaAsP, AlGaInAsP 중 어느 하나가 선택될 수 있다. 오믹층(61)의 제2홀(h2)의 직경은 제1홀(h1)의 직경보다 작을 수 있다. 즉, 오믹층(61)은 광이 분포하지 않는 영역에 배치되므로 광 출력에 영향을 미치지 않을 수 있다. An ohmic layer 61 may be further disposed between the first electrode 71 and the upper reflective layer 40. The ohmic layer 61 may include a material having a band gap equal to or lower than that of the GaAs substrate 10 and having a band gap equal to or lower than the energy of the emitted laser light for low ohmic resistance. For example, the ohmic layer 61 may be selected from AlInGaAs, InGaAs, GaAs, AlInGaAsSb, AlInGaAsPSb, InGaAsP, InGaAsPSb, GaAsSb, InGaAsSb, InAsSb, AlGaAsSb, AlGaAsP and AlGaInAsP. The diameter of the second hole (h2) of the ohmic layer (61) may be smaller than the diameter of the first hole (h1). That is, since the ohmic layer 61 is disposed in an area where no light is distributed, it may not affect the light output.

도 4은 제 1 홀 상에서 성장되는 에피가 제 1 홀을 채우는 과정을 보여 주기 위한 도면이고, 도 5는 도 4의 시간에 부합(t4 전후의 시간)하여 제 1 홀 상에서 성장되는 에피의 성장 시간에 따른 성장율을 보여주는 도면이고, 도 7은 도 2의 제2변형예이고, 도 8은 도 2의 제3변형예이다.FIG. 4 is a view showing a process of filling the first hole on the first hole, FIG. 5 is a view showing the growth time of the epitaxially grown on the first hole in conformity with the time in FIG. 4 FIG. 7 is a second modification of FIG. 2, and FIG. 8 is a third modification of FIG.

도 4 및 도 5를 참조하면, 실시 예에 따른 베이스층(41)은 제1홀(h1) 상에서 성장되는 과정 중, 제 1 홀 상에 배치되는 단차부(SL1)를 포함할 수 있다. 이때, 베이스층(41)은 제1홀(h1) 상에 배치된 영역(T1)의 두께가 산화층(51)의 상부에 배치된 영역(T2)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 이러한 두께 차이는 도 5에 나타낸 바와 같이 제 1 홀 내부 영역의 에피 성장속도가 제 1 홀 외부 영역의 에피의 성장 속도 차이에 기인할 수 있다. 즉, t1 내지 t4 시간 동안은 제1홀(h1) 내에서의 에피 성장 속도다 더 높은 반면, 제 1 홀의 평탄화가 완료된 이후에는 제1홀(h1)과 산화층(51)의 상부 영역에서의 에피 성장 속도가 동일해지는 것을 알 수 있다.Referring to FIGS. 4 and 5, the base layer 41 according to the embodiment may include a step SL1 disposed on the first hole during growth on the first hole h1. At this time, the thickness of the region T1 disposed on the first hole h1 may be thicker than the thickness of the region T2 disposed on the oxide layer 51, in the base layer 41. [ As shown in FIG. 5, this thickness difference may be caused by the difference in the growth rate of the epi in the first hole region and the growth rate of the epi in the first hole region. That is, the epi growth rate in the first hole h1 is higher than the first hole h1 and the epi growth rate in the upper region of the oxide layer 51 after the completion of the planarization of the first hole, And the growth rate becomes equal.

따라서, 베이스층(41) 상에 배치되는 제1 상부 반사층(42a)과 제2 상부 반사층(42b)의 일부도 단차부(SL2, SL3)를 가질 수 있다. 그러나, 단차부는 층이 적층될수록 점차 작아져 어느 시점 이후에는 평탄면을 가지는 평탄화가 완료될 수 있다.Therefore, part of the first upper reflective layer 42a and the second upper reflective layer 42b disposed on the base layer 41 may also have stepped portions SL2 and SL3. However, the stepped portion becomes gradually smaller as the layer is stacked, and after some point, the planarization having a flat surface can be completed.

도 6에 나타낸 바와 같이 캡핑층(52)의 내벽은 산화층(51)보다 측면의 중심 방향으로 길이가 좀 더 긴 돌출부(52a)를 가질 수 있다. 돌출부(52a)는 산화층의 내벽의 노출 면적을 줄일 수 있다. 돌출부(52a)의 길이는 0보다 크고 최대 3um일 수 있으나 반드시 이에 한정하지는 않는다. 이러한 돌출부(52a)는 에피층의 식각률 차이에 의해 형성될 수 있다. 산화층(51)의 내벽은 식각 과정에서 비의도적(특히 용액을 사용한 wet chemical 에칭 방면에 의하여)으로 경사질 수 있다. As shown in FIG. 6, the inner wall of the capping layer 52 may have a protrusion 52a having a longer length in the direction of the center of the side surface than the oxide layer 51. The projecting portion 52a can reduce the exposed area of the inner wall of the oxide layer. The length of the protrusion 52a may be greater than zero and a maximum of 3 um, but is not limited thereto. These protrusions 52a can be formed by the difference in etch rate of the epi layer. The inner wall of the oxide layer 51 may be tilted unintentionally (especially by wet chemical etching using a solution) during the etching process.

도 7을 참조하면, 캡핑층(52)은 산화층(51)의 제1홀(h1)의 내벽으로 연장된 연장부(52b)를 포함할 수 있다. 이 경우 연장부가 제1홀(h1)의 내부에 배치된 상부 반사층(40)과 산화층(51) 사이의 계면 결함 생성을 억제할 수 있다. Referring to FIG. 7, the capping layer 52 may include an extension 52b extending to the inner wall of the first hole h1 of the oxide layer 51. As shown in FIG. In this case, it is possible to suppress the generation of interface defects between the upper reflective layer 40 and the oxide layer 51 disposed inside the first hole h1.

연장부(52b)의 최소 두께는 2.5Å 내지 2000Å일 수 있다. 연장부(52b)의 두께가 2.5Å 이하인 경우에는 상부 반사층(40)과 산화층(51) 사이의 계면 결함이 발생하는 것을 억제하지 못하는 문제가 있으며, 두께가 2000Å이상인 경우에는 상부 반사층(40) 성장시 산화층(51) 측면 부근에서 성장되는 반사막들의 균일성에 문제가 발생될 수 있다.The minimum thickness of the extension 52b may be between 2.5 and 2000 Angstroms. When the thickness of the extended portion 52b is 2.5 angstroms or less, the occurrence of interface defects between the upper reflective layer 40 and the oxidized layer 51 can not be suppressed. When the thickness of the extended portion 52b is 2000 angstroms or more, A problem may occur in the uniformity of the reflective films grown near the side surface of the oxide layer 51.

연장부(52b)는 산화층(51)의 상부에 캡핑층(52)을 형성한 후, PH3 분위기(InGaP 또는 InGaAsP계열 물질) 또는 AsH3 분위기(GaAs계 물질)에서 고온 열처리하면 에지에 있던 물질이 상대적으로 낮은 제1홀(h1)의 내부로 이동하여 형성될 수 있다. The extended portion 52b is formed by forming a capping layer 52 on the oxide layer 51 and then subjecting it to a heat treatment at a high temperature in a PH 3 atmosphere (InGaP or InGaAsP type material) or an AsH 3 atmosphere (GaAs type material) Can be formed by moving into the relatively low first hole (h1).

도 8을 참조하면, 산화층(51)의 제1홀(h1)에 투광층(54)이 더 배치될 수 있다. 투광층(54)은 전류 주입이 원활하도록 전도성을 갖고, 활성층을 중심에 위치시킨 레이저 캐비티(30)에서 출사되는 광이 잘 출사될 수 있도록 투과율이 높은 재질이 선택될 수 있다. 예시적으로 투광층(54)은 InAlGaAs, InAlGaP, InGaAsP 및 ZnSeS와 같은 반도체 화합물이 선택될 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.Referring to FIG. 8, a light-transmitting layer 54 may be further disposed in the first hole h1 of the oxide layer 51. In FIG. The light-transmitting layer 54 may be made of a material having a high transmittance so that light emitted from the laser cavity 30 positioned at the center of the active layer can be well emitted. Illustratively, the light-transmitting layer 54 may be selected from semiconductor compounds such as InAlGaAs, InAlGaP, InGaAsP, and ZnSeS, but is not limited thereto.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 소자의 반사율을 측정한 그래프이고, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 소자의 반사 굴절률 및 전기장 강도를 측정한 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing the reflectance of a laser device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a graph illustrating a refractive index and an electric field intensity of a laser device according to an embodiment of the present invention.

도 9는 제1영역에서 상부 반사층(40)은 940nm 내지 1040nm 파장대에서 반사율이 약 99.5%인 반면, 980nm에서 상대적으로 반사율이 낮음을 확인할 수 있다. 따라서, 본 레이저 소자는 약 980nm의 레이저 광을 출력할 수 있음을 알 수 있다.9 shows that the reflectivity of the upper reflective layer 40 in the first region is about 99.5% at 940 nm to 1040 nm, while the reflectivity is relatively low at 980 nm. Therefore, it can be seen that this laser device can output laser light of about 980 nm.

도 11a 내지 도 11k는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 소자의 제조 방법을 보여주는 도면이다.11A to 11K are views showing a method of manufacturing a laser device according to an embodiment of the present invention.

도 11a를 참조하면, 기판(10), 하부 반사층(20), 레이저 캐비티(30), 제2중간층(82), 제1중간층(81), 상부 반사층(40), 산화층(51), 및 캡핑층(52)을 차례로 형성할 수 있다. 각 층의 특징은 전술한 구성이 그대로 적용될 수 있다.11A, a substrate 10, a lower reflective layer 20, a laser cavity 30, a second intermediate layer 82, a first intermediate layer 81, an upper reflective layer 40, an oxide layer 51, And a pinning layer 52 can be formed in this order. The characteristic of each layer can be applied as it is.

도 11b를 참조하면, 캡핑층(52) 상에 제1마스크를 배치한 후 식각하여 캡핑층(52)과 산화층(51)의 중앙에 제1홀(h1)을 형성할 수 있다. 제1마스크(81)는 SiO2, SixOy, Si3N4, SixNy, SiOxNy, Al2O3, TiO2, AlN 또는 포토 리지스트일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.Referring to FIG. 11B, a first hole h1 may be formed at the center of the capping layer 52 and the oxide layer 51 by disposing a first mask on the capping layer 52 and then etching. The first mask 81 may be, but not limited to, SiO 2 , SixOy, Si 3 N 4 , Si x N y , SiO x N y , Al 2 O 3 , TiO 2 , AlN or a photoresist.

도 11c 및 도 11d를 참조하면, 산화층(51)과 제1홀(h1) 상에 다시 상부 반사층(40)을 재성장시킬 수 있다. 따라서, 산화층(51)은 하부 반사층(20) 및 상부 반사층(40) 사이에 배치될 수 있다.11C and 11D, the upper reflective layer 40 can be re-grown on the oxide layer 51 and the first hole h1. Thus, the oxide layer 51 may be disposed between the lower reflective layer 20 and the upper reflective layer 40. [

산화층(51) 상에 배치되는 상부 반사층(40)은 제1홀(h1)을 덮는 베이스층(41)을 포함할 수 있다. 베이스층(41)과 제1중간층(81)의 두께의 합은 1, 3, 5, 7, 9, 11 QWOT(Quarter-Wave Optical Thickness)를 만족할 수 있다. 복수 개의 제1 상부 반사층(42a)과 제2 상부 반사층(42b)은 베이스층(41) 상에 배치될 수 있다. The upper reflective layer 40 disposed on the oxide layer 51 may include a base layer 41 covering the first hole h1. The sum of the thicknesses of the base layer 41 and the first intermediate layer 81 can satisfy 1, 3, 5, 7, 9, 11 QWOT (Quarter-Wave Optical Thickness). The plurality of first upper reflective layer 42a and the second upper reflective layer 42b may be disposed on the base layer 41.

이후, 상부 반사층(40) 상에 오믹층(61)을 전체적으로 형성한 후, 제1홈(44)에 대응되는 영역을 제거하여 제2홀(h2)을 형성할 수 있다. 실시 예에 따르면, 대부분의 레이저광은 오믹층(61)에 입사되지 않고 제2홀(h2)을 통해 방출될 수 있다. 따라서, 오믹층(61)은 GaAs 기판(10)보다 밴드갭이 같거나 낮으면서 방출 레이저 광의 에너지 보다 같거나 낮은 밴드갭을 갖는 물질을 사용할 수 있다.The second hole h2 may be formed by removing the region corresponding to the first groove 44 after the entirety of the ohmic layer 61 is formed on the upper reflective layer 40. [ According to the embodiment, most laser light can be emitted through the second hole h2 without being incident on the ohmic layer 61. [ Accordingly, the ohmic layer 61 can use a material having a band gap equal to or lower than that of the GaAs substrate 10 and having a bandgap equal to or lower than the energy of the emission laser light.

도 11e 내지 도 11h를 참조하면, 오믹층(61) 상에 제1전극(71)을 형성하고 그 위에 제2마스크(82)를 형성한 후, 제2마스크(82)가 제거된 테두리 영역을 식각할 수 있다.11E to 11H, a first electrode 71 is formed on the ohmic layer 61 and a second mask 82 is formed thereon. Thereafter, the second mask 82 is removed to form a border region It can be etched.

도 11i를 참조하면, 산화층(51)의 측면을 산화시킬 수 있다. 실시 예에 따르면 제1홀(h1)에 의해 이미 전류가 주입되어 광이 출사될 수 있는 어퍼쳐가 형성되어 있으므로 산화층(51)의 산화 정도를 정확하게 조절할 필요가 없다. 즉, 산화층(51)이 모두 산화되면 산화 공정은 자동적으로 종료될 수 있다.Referring to FIG. 11I, the side surface of the oxidized layer 51 can be oxidized. According to the embodiment, since the aperture is formed in which light is already injected by the first hole h1, it is not necessary to precisely control the degree of oxidation of the oxide layer 51. [ That is, when the oxidation layer 51 is completely oxidized, the oxidation process can be automatically terminated.

예시적으로 산화 공정은 300℃ ~ 450℃ 부근의 온도 범위에서, N2 및 H2O 혼합가스 분위기를 갖춘 반응관에 시료를 약 30 내지 50분간 노출하여 수행될 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 또한, 실시 예에 따른 산화층(51)은 산화가 빠르게 진행될 수 있도록 두께, 도핑농도, 및 알루미늄 조성을 조절할 수 있다.Illustratively, the oxidation step may be performed by exposing the sample to a reaction tube equipped with a mixed gas atmosphere of N 2 and H 2 O at a temperature in the vicinity of 300 ° C. to 450 ° C. for about 30 to 50 minutes, but is not limited thereto. In addition, the oxide layer 51 according to the embodiment can control the thickness, the doping concentration, and the aluminum composition so that the oxidation proceeds rapidly.

도 11j를 참조하면, 식각한 테두리 영역에 보호층(90)을 배치할 수 있다. 보호층(90)은 레이저 소자의 외측을 보호할 수 있는 다양한 재질이 선택될 수 있다. 예시적으로 보호층(90)은 SiO2, Si3N4, SiON, Ta2O5, HfO2, BCB(benzocyclobutene), 폴리이미드(polyimide) 중 적어도 하나일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 또한, 필요에 따라 보호층(90)을 경화시키는 공정을 더 진행할 수 있다.Referring to FIG. 11J, the protective layer 90 may be disposed in the etched edge region. The protective layer 90 may be made of various materials capable of protecting the outside of the laser device. Illustratively, the protective layer 90 may be at least one of SiO 2 , Si 3 N 4 , SiON, Ta 2 O 5 , HfO 2 , BCB (benzocyclobutene), and polyimide. Further, the protective layer 90 may be further cured if necessary.

도 11k를 참조하면, 제1전극(71)과 연결되는 패드 전극(72)을 형성할 수 있다. 또한, 기판(10)의 하부에는 제2전극(11)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 11K, a pad electrode 72 connected to the first electrode 71 may be formed. The second electrode 11 may be formed under the substrate 10.

도 12a 내지 도 12c는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 소자의 제조방법을 보여주는 도면이다.12A to 12C are views showing a method of manufacturing a laser device according to another embodiment of the present invention.

도 12a 및 도 12b를 참조하면, 기판(10), 하부 반사층(20), 활성층을 중심에 위치시킨 레이저 캐비티(30), 상부 반사층(40), 산화층(51), 및 캡핑층(52)을 차례로 형성하고, 캡핑층(52) 상에 제1마스크(81)를 배치한 후 식각하여 캡핑층(52)과 산화층(51)의 중앙에 제1홀(h1)을 형성할 수 있다. 12A and 12B, a substrate 10, a lower reflective layer 20, a laser cavity 30 in which an active layer is positioned at a center, an upper reflective layer 40, an oxide layer 51, and a capping layer 52 And then the first mask 81 is disposed on the capping layer 52 and then etched to form the first hole h1 in the center of the capping layer 52 and the oxide layer 51. [

이후, 산화층(51)의 상부에 캡핑층(52)을 형성하고 열처리하여 제1홀(h1)의 내벽에 캡핑층(52)의 연장부(52b)를 형성할 수 있다. 구체적으로 산화층(51)의 상부에 캡핑층(52)을 형성하고 PH3 분위기(InGaP 또는 InGaAsP계열 물질) 또는 AsH3 분위기(GaAs계 물질)에서 고온 열처리하면 에지(edge)에 있던 캡핑 물질이 상대적으로 낮은 제1홀(h1)의 내부로 이동하여 연장부(52b)가 형성될 수 있다. 이때, 열처리 온도는 500℃ 내지 900℃일 수 있다. 이러한 구성에 의하면 연장부(52b)가 산화의 진행을 방지하는 스토퍼 역할을 수행할 수 있다. The capping layer 52 may be formed on the oxide layer 51 and then the capping layer 52 may be thermally treated to form the extension 52b of the capping layer 52 on the inner wall of the first hole h1. Specifically, when a capping layer 52 is formed on the oxide layer 51 and a high-temperature heat treatment is performed in a PH 3 atmosphere (InGaP or InGaAsP-based material) or an AsH 3 atmosphere (GaAs-based material), the capping material at the edge is relatively And the extended portion 52b can be formed by moving to the inside of the first hole h1. At this time, the heat treatment temperature may be 500 ° C to 900 ° C. According to this structure, the extended portion 52b can serve as a stopper for preventing the progress of oxidation.

도 12c을 참조하면, 산화층(51)과 제1홀(h1) 상에 상부 반사층(40)을 형성할 수 있다. 이후 공정은 도 11e 내지 10k와 동일하게 진행할 수 있다.Referring to FIG. 12C, an upper reflective layer 40 may be formed on the oxide layer 51 and the first hole h1. The subsequent process can proceed in the same manner as in Figs. 11E to 10K.

본 실시 예에 따른 레이저 소자는 3D 얼굴인식 및 3D 이미징 기술의 광원으로 사용될 수 있다. 3D 얼굴인식 및 3D 이미징 기술은 2차원적 어레이 형태로 패턴화된 광원 매트릭스가 필요하다. 이런 2차원적 어레이 형태로 패턴화된 광원 매트릭스를 물체에 조사하고 반사되는 광의 패턴을 분석할 수 있다. 이때 2차원적 어레이 형태로 패턴화된 광원 매트릭스 중에서 각 형태물체의 굴곡된 표면에서 반사된 엘리먼트광들의 변형된 상태들을 분석하면 물체의 3차원 이미지를 구성할 수 있게 된다. 이런 2차원적 어레이 형태로 패턴화된 광원(Structured light source)을 실시 예에 따른 VCSEL 어레이를 제작하면, 각 엘리먼트 광원의 특성이 균일한 2차원적 어레이 형태로 패턴화된 광원(Structured light source) 매트릭스를 제공할 수 있다.The laser device according to the present embodiment can be used as a light source of 3D face recognition and 3D imaging technology. 3D face recognition and 3D imaging techniques require a light source matrix patterned in a two-dimensional array. The patterned light source matrix in the form of a two-dimensional array can be irradiated onto the object and the pattern of the reflected light can be analyzed. At this time, among the light source matrix patterned in the form of a two-dimensional array, by analyzing the deformed states of the element lights reflected from the curved surface of each shape object, a three-dimensional image of the object can be formed. A VCSEL array according to an embodiment of the present invention can be fabricated by structured light sources patterned in the form of a two-dimensional array. A structured light source patterned in a two- Matrix can be provided.

또한, 본 발명에 따른 레이저 소자는 광통신 소자, CCTV, 자동차용 나이트 비전(night vision), 동작 인식, 의료/치료, IoT용 통신 소자, 열추적 카메라, 열화상 카메라, SOL (Solid state laser)의 펌핑 분야, 플라스틱 필름의 접합을 위한 가열공정 등 많은 응용 분야에서 저가의 VCSEL 광원으로 사용될 수 있다. In addition, the laser device according to the present invention can be used in various fields such as an optical communication device, a CCTV, a night vision for an automobile, a motion recognition, a medical treatment / therapy, a communication device for IoT, Pumping applications, heating processes for bonding plastic films, and the like, can be used as low-cost VCSEL light sources.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.

Claims (15)

기판;
상기 기판 상에 배치되는 하부 반사층;
상기 하부 반사층 상에 배치되는 레이저 캐비티;
상기 레이저 캐비티 상에 배치되고, 중앙에 배치된 제1홀을 포함하는 산화층;
상기 산화층 위에 배치되는 캡핑층;
상기 캡핑층 및 제1홀 상에 배치되는 상부 반사층; 및
상기 상부 반사층 상에 배치되는 제1전극을 포함하고,
상기 상부 반사층은 상기 산화층 및 제1홀 상에 가장 가까이 배치되는 베이스층을 포함하고,
상기 베이스층은 상기 제1홀 상에 배치된 영역의 두께가 상기 산화층 상에 배치된 영역의 두께보다 두꺼운 수직 공동 표면 방출 레이저.
Board;
A lower reflective layer disposed on the substrate;
A laser cavity disposed on the lower reflective layer;
An oxide layer disposed on the laser cavity and including a first hole disposed in the center;
A capping layer disposed over the oxide layer;
An upper reflective layer disposed on the capping layer and the first hole; And
And a first electrode disposed on the upper reflective layer,
Wherein the upper reflective layer comprises a base layer disposed closest to the oxide layer and the first hole,
Wherein the base layer is thicker than the thickness of the region disposed on the first hole and the thickness of the region disposed on the oxide layer.
제1항에 있어서,
상기 베이스층의 상면은 평탄면을 갖는 수직 공동 표면 방출 레이저.
The method according to claim 1,
Wherein the upper surface of the base layer has a planar surface.
제1항에 있어서,
상기 상부 반사층은
상기 베이스층 상에 배치되는 복수 개의 제1 상부 반사층 및 복수 개의 제2 상부 반사층을 포함하고,
상기 복수 개의 제1 상부 반사층과 제2 상부 반사층은 교대로 배치되고,
상기 제1 상부 반사층은 상기 제2 상부 반사층보다 굴절률이 높은 수직 공동 표면 방출 레이저.
The method according to claim 1,
The upper reflective layer
A plurality of first upper reflective layers and a plurality of second upper reflective layers disposed on the base layer,
The plurality of first upper reflection layers and the second upper reflection layers are alternately arranged,
Wherein the first upper reflective layer has a refractive index higher than that of the second upper reflective layer.
제3항에 있어서,
상기 베이스층은 상기 제2 상부 반사층과 동일한 조성을 갖는 수직 공동 표면 방출 레이저.
The method of claim 3,
Wherein the base layer has the same composition as the second upper reflective layer.
제1항에 있어서,
상기 베이스층의 최대 두께와 상기 제1홀의 최대 직경의 비는 0.001 내지 0.3인 수직 공동 표면 방출 레이저.
The method according to claim 1,
Wherein the ratio of the maximum thickness of the base layer to the maximum diameter of the first hole is 0.001 to 0.3.
제3항에 있어서,
상기 베이스층은 상기 제1홀 상에 배치되는 단차부를 포함하고,
상기 복수 개의 제1 상부 반사층과 제2 상부 반사층 중 일부는 상기 제1홀 상에 배치되는 단차부를 포함하는 수직 공동 표면 방출 레이저.
The method of claim 3,
Wherein the base layer includes a stepped portion disposed on the first hole,
Wherein a portion of the plurality of first upper reflective layers and the second upper reflective layer comprises a step disposed on the first hole.
제1항에 있어서,
상기 캡핑층은 상기 산화층보다 알루미늄 조성이 작은 수직 공동 표면 방출 레이저.
The method according to claim 1,
Wherein the capping layer is smaller in aluminum composition than the oxide layer.
제1항에 있어서,
상기 캡핑층은 GaAs, AlGaAs, InAlGaAs, AlGaAsSb, AlGaAsP, GaInP, InGaAsP, AlInGaP 중 1개 이상의 물질을 포함하는 1개 이상의 층을 포함하는 수직 공동 표면 방출 레이저.
The method according to claim 1,
Wherein the capping layer comprises at least one layer comprising at least one of GaAs, AlGaAs, InAlGaAs, AlGaAsSb, AlGaAsP, GaInP, InGaAsP, AlInGaP.
제7항에 있어서,
상기 캡핑층은 상기 산화층보다 상기 제1홀의 중심 방향으로 돌출되는 돌출부를 포함하는 수직 공동 표면 방출 레이저.
8. The method of claim 7,
Wherein the capping layer includes protrusions protruding from the oxide layer toward the center of the first hole.
제9항에 있어서,
상기 돌출부의 길이는 0보다 크고 3um보다 작은 수직 공동 표면 방출 레이저.
10. The method of claim 9,
Wherein the length of the projection is greater than zero and less than 3 um.
제7항에 있어서,
상기 캡핑층은 상기 제1홀의 내측벽으로 연장된 연장부를 포함하는 수직 공동 표면 방출 레이저.
8. The method of claim 7,
Wherein the capping layer comprises an extension extending into the inner wall of the first hole.
제11항에 있어서,
상기 연장부의 두께는 상기 캡핑층의 두께보다 얇은 수직 공동 표면 방출 레이저.
12. The method of claim 11,
Wherein the extension is thinner than the thickness of the capping layer.
제1항에 있어서,
상기 산화층과 상기 레이저 캐비티 사이에 배치되는 제1중간층을 포함하고,
상기 제1중간층은 상기 베이스층과 동일한 조성을 갖는 수직 공동 표면 방출 레이저.
The method according to claim 1,
And a first intermediate layer disposed between the oxide layer and the laser cavity,
Wherein the first intermediate layer has the same composition as the base layer.
제13항에 있어서,
상기 제1중간층은 제1홀 내에서 상기 베이스층과 접촉하는 수직 공동 표면 방출 레이저.
14. The method of claim 13,
Wherein the first intermediate layer is in contact with the base layer in a first hole.
제14항에 있어서,
상기 제1중간층과 베이스층의 두께 합은 1, 3, 5, 7, 9, 11 QWOT (Quarter-Wave Optical Thickness) 중 적어도 하나를 만족하는 수직 공동 표면 방출 레이저.
15. The method of claim 14,
Wherein the sum of the thicknesses of the first intermediate layer and the base layer satisfies at least one of 1, 3, 5, 7, 9, and 11 QWOT (Quarter-Wave Optical Thickness).
KR1020180005632A 2017-04-04 2018-01-16 Vertical Cavity Surface Emitting Lasers KR102056896B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2018/003942 WO2018186668A1 (en) 2017-04-04 2018-04-03 Vertical cavity surface emitting laser and method for manufacturing same
US16/323,544 US10720756B2 (en) 2017-04-04 2018-04-03 Vertical cavity surface emitting laser and method for manufacturing same

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20170043746 2017-04-04
KR1020170043746 2017-04-04
KR20170168095 2017-12-08
KR1020170168095 2017-12-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180112664A true KR20180112664A (en) 2018-10-12
KR102056896B1 KR102056896B1 (en) 2019-12-16

Family

ID=63876468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180005632A KR102056896B1 (en) 2017-04-04 2018-01-16 Vertical Cavity Surface Emitting Lasers

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102056896B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220294186A1 (en) * 2021-03-09 2022-09-15 Rayir, Co. Laser device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220078282A (en) 2020-12-03 2022-06-10 삼성전자주식회사 Optical device and fabrication method thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5304136B2 (en) * 2008-09-25 2013-10-02 日本電気株式会社 Surface emitting laser and manufacturing method thereof
JP5665504B2 (en) * 2010-11-24 2015-02-04 キヤノン株式会社 Vertical cavity surface emitting laser and vertical cavity surface emitting laser array

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220294186A1 (en) * 2021-03-09 2022-09-15 Rayir, Co. Laser device

Also Published As

Publication number Publication date
KR102056896B1 (en) 2019-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10720756B2 (en) Vertical cavity surface emitting laser and method for manufacturing same
KR101818725B1 (en) Vertical Cavity Surface Emitting Lasers
US20220224083A1 (en) Optical Devices and Methods of Manufacture and Operation
US8329524B2 (en) Surface emitting laser, method for producing surface emitting laser, and image forming apparatus
RU2645805C1 (en) Laser with vertical resonator and surface radiation
US5557627A (en) Visible-wavelength semiconductor lasers and arrays
US7079560B2 (en) Light emitting device
JP4265875B2 (en) Manufacturing method of surface emitting semiconductor laser
US20060083283A1 (en) Surface-emitting laser, method for manufacturing surface-emitting laser, device and electronic apparatus
CN211929898U (en) Vertical cavity surface emitting laser device
JP2014508420A (en) P-type isolation region adjacent to the facet of a semiconductor quantum cascade laser
CN111355122A (en) Oxidized VCSEL including current diffusion layer and method of manufacturing the same
CN115461944A (en) Integrated vertical emitter structure with controlled wavelength
KR102056896B1 (en) Vertical Cavity Surface Emitting Lasers
KR101899537B1 (en) Vertical Cavity Surface Emitting Lasers
KR20090077167A (en) Micro-lens integrated single-mode vertical cavity surface emitting laser and method for manufacturing thereof
US20050201436A1 (en) Method for processing oxide-confined VCSEL semiconductor devices
JPWO2007135772A1 (en) Light emitting element
CN113875104A (en) VCSEL spatial mode and output beam control
US7382813B2 (en) Surface-emitting type semiconductor laser and method for manufacturing the same
KR20200089778A (en) Laser Device
US20210159668A1 (en) Vertical cavity surface emitting device with a buried index guiding current confinement layer
US10439360B1 (en) VCSEL with emission on substrate side
KR102482204B1 (en) Laser device and method for manufacturing the same
KR102171732B1 (en) Vertical Cavity Surface Emitting Lasers

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant