KR20190115862A - A surface-emitting laser device and light emitting device including the same - Google Patents
A surface-emitting laser device and light emitting device including the sameInfo
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Abstract
Description
실시예는 반도체 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치에 관한 것이다.Embodiments relate to semiconductor devices, and more particularly, to a surface light emitting laser device and a light emitting device including the same.
GaN, AlGaN 등의 화합물을 포함하는 반도체 소자는 넓고 조정이 용이한 밴드 갭 에너지를 가지는 등의 많은 장점을 가져서 발광 소자, 수광 소자 및 각종 다이오드 등으로 다양하게 사용될 수 있다.A semiconductor device including a compound such as GaN, AlGaN, etc. has many advantages, such as having a wide and easy-to-adjust band gap energy, and can be used in various ways as a light emitting device, a light receiving device, and various diodes.
특히, 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용한 발광 다이오드(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode)와 같은 발광소자는 박막 성장 기술 및 소자 재료의 개발로 적색, 녹색, 청색 및 자외선 등 다양한 색을 구현할 수 있으며, 형광 물질을 이용하거나 색을 조합함으로써 효율이 좋은 백색 광선도 구현이 가능하며, 형광등, 백열등 등 기존의 광원에 비해 저 소비전력, 반영구적인 수명, 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성의 장점을 가진다.Particularly, light emitting devices such as light emitting diodes and laser diodes using semiconductors of Group 3-5 or Group 2-6 compound semiconductors have been developed through the development of thin film growth technology and device materials. Various colors such as blue and ultraviolet light can be realized, and efficient white light can be realized by using fluorescent materials or combining colors, and low power consumption, semi-permanent life, and quick response compared to conventional light sources such as fluorescent and incandescent lamps. It has the advantages of speed, safety and environmental friendliness.
뿐만 아니라, 광 검출기나 태양 전지와 같은 수광 소자도 반도체의 3-5족 또는 2-6족 화합물 반도체 물질을 이용하여 제작하는 경우 소자 재료의 개발로 다양한 파장 영역의 빛을 흡수하여 광 전류를 생성함으로써 감마선부터 라디오 파장 영역까지 다양한 파장 영역의 빛을 이용할 수 있다. 또한 빠른 응답속도, 안전성, 환경 친화성 및 소자 재료의 용이한 조절의 장점을 가져 전력 제어 또는 초고주파 회로나 통신용 모듈에도 용이하게 이용할 수 있다.In addition, when a light receiving device such as a photo detector or a solar cell is also manufactured using a group 3-5 or 2-6 compound semiconductor material of a semiconductor, the development of device materials absorbs light in various wavelength ranges to generate a photocurrent. As a result, light in various wavelengths can be used from gamma rays to radio wavelengths. It also has the advantages of fast response speed, safety, environmental friendliness and easy control of device materials, making it easy to use in power control or microwave circuits or communication modules.
따라서, 광 통신 수단의 송신 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 표시 장치의 백라이트를 구성하는 냉음극관(CCFL: Cold Cathode Fluorescence Lamp)을 대체하는 발광 다이오드 백라이트, 형광등이나 백열 전구를 대체할 수 있는 백색 발광 다이오드 조명 장치, 자동차 헤드 라이트 및 신호등 및 Gas나 화재를 감지하는 센서 등에까지 응용이 확대되고 있다.Therefore, a white light emitting device that can replace a fluorescent light bulb or an incandescent bulb that replaces a Cold Cathode Fluorescence Lamp (CCFL) constituting a backlight of a transmission module of an optical communication means and a liquid crystal display (LCD) display device. Applications are expanding to diode lighting devices, car headlights and traffic lights, and sensors that detect gas or fire.
또한, 고주파 응용 회로나 기타 전력 제어 장치, 통신용 모듈에까지 응용이 확대될 수 있다. 예를 들어, 종래 반도체 광원소자 기술 중에, 수직공진형 표면 광방출 레이저(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser: VCSEL)가 있는데, 이는 광 통신, 광병렬 처리, 광연결 등에 사용되고 있다. 한편, 이러한 통신용 모듈에서 사용되는 레이저 다이오드의 경우, 저전류에서 작동하기 하도록 설계되어 있다. In addition, applications can be extended to high frequency application circuits, other power control devices, and communication modules. For example, in the conventional semiconductor light source device technology, there is a vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL), which is used for optical communication, optical parallel processing, optical connection, and the like. On the other hand, the laser diode used in such a communication module is designed to operate at a low current.
그런데, 이러한 VCSEL을 구조광 센서, LDAF(Laser Diode Autofocus) 등에 적용하게 되면 고전류에서 작동하게 되므로 광도출력이 감소하거나 문턱 전류가 증가하는 등의 문제점이 발생한다.However, when the VCSEL is applied to a structured light sensor, a laser diode autofocus (LDAF), and the like, since the VCSEL operates at a high current, there is a problem of decreasing the light output or increasing the threshold current.
즉, 종래 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)의 에피(Epi) 구조는 기존의 데이터(Data) 광통신용 구조에서는 응답속도가 중요하였으나, 센서용 고전압 패키지(High Power PKG) 개발 시에는 광출력과 전압 효율이 중요한 특성이 된다.In other words, the epitaxial structure of the conventional VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) is important in the structure of the existing data optical communication, but the response speed is important, but when developing the high power PKG for the sensor, the light output and voltage Efficiency is an important characteristic.
특히 센서용 VCSEL 패키지에서는 VCSEL 칩에서의 빔의 발산각(divergence angle of beams)과 확산판(diffuser)에서의 빔 각도(beam angle)의 조합으로 FOV(field-of-view)가 결정됨에 따라 VCSEL 칩에서의 빔의 발산각의 제어가 중요한데, 아래와 같이 VCSEL 칩에서의 빔의 발산각이 제어되지 못하고 증가하는 문제가 있다.In particular, in the sensor VCSEL package, the field-of-view (FOV) is determined by the combination of the divergence angle of the beams in the VCSEL chip and the beam angle in the diffuser. It is important to control the divergence angle of the beam in the chip, but there is a problem that the divergence angle of the beam in the VCSEL chip is uncontrolled and increases.
도 1a는 종래기술에서 고전류 인가 시 발생하는 고차 모드(higher mode) 발진 사진이며, 도 1b는 인가전류에 따른 빔의 발산각(divergence angle of beams) 데이터이다.FIG. 1A is a higher mode oscillation photograph generated when a high current is applied in the prior art, and FIG. 1B is divergence angle of beams data according to an applied current.
도 1a과 같이, 종래기술에서는 저 전류가 인가되는 경우 (a)와 같이 빔의 발산영역인 애퍼처(aperture)에서 주 모드(dominant mode)가 발진된다. 그런데, 고전류가 인가됨에 따라 (b) 내지 (d)와 같이 고차 모드(higher mode)가 발진된다.As shown in FIG. 1A, when a low current is applied, a dominant mode is oscillated in an aperture, which is an emission region of a beam, as shown in (a). However, as the high current is applied, the higher mode is oscillated as shown in (b) to (d).
또한 도 1b와 같이 인가 전류가 3mA에서 10mA로 저 전류에서 고 전류로 증가됨에 따라 빔의 발산각(divergence angle of beams)이 증가됨을 알 수 있다.In addition, as shown in FIG. 1B, as the applied current increases from 3 mA to 10 mA from low to high current, the divergence angle of beams increases.
이와 같이, 종래기술에서는 고전류 인가 시 발생하는 고차 모드(higher mode) 발진으로 인해 애퍼처 에지(aperture edge)에서 발광이 증가하면서 빔의 발산각이 의도하지 않게 증가되는 기술적 문제점이 있다.As described above, in the related art, there is a technical problem that the divergence angle of the beam is unintentionally increased while light emission is increased at the aperture edge due to higher mode oscillation generated when high current is applied.
또한 도 1b에 의하면, 고전류 인가시 빔의 발산각 증가뿐만 아니라 레이징 되는 에미터 영역의 전체의 광도(intensity)가 균일하지 못해지고, 애퍼처 에지(aperture edge)에서의 광도는 비정상적으로 증가하며, 센터의 광도는 더욱 저하되는 기술적 문제가 있다.In addition, according to FIG. 1B, when the high current is applied, not only the beam divergence angle is increased but also the intensity of the entire emitter region is not uniform, and the luminance at the aperture edge is abnormally increased. However, there is a technical problem that the brightness of the center is further lowered.
도 1c는 종래기술(R)에서 애퍼처(aperture) 영역의 위치에 따른 캐리어 밀도 데이터이다. 도 1c에서 x축은 애퍼처 중심(aperture center)에서 애퍼처 에지(aperture edge) 방향으로의 거리(r)이며, y축은 그 위치에 따른 캐리어, 예를 들어 홀 밀도(hole density) 데이터이다.FIG. 1C is carrier density data according to the position of the aperture region in the prior art R. FIG. In FIG. 1C, the x-axis is the distance r from the aperture center to the aperture edge direction, and the y-axis is carrier, for example, hole density data according to the position.
도 1c에 의하면, 저전류에서 고전류로 인가됨에 따라 애퍼처 에지에서의 홀밀도가 급격히 증가하는 전류밀집(current crowding)(C)이 발생하고, 이러한 애퍼처 에지(aperture edge)에서의 전류밀집에 의해 고차 모드(higher mode)가 발진되고 이러한 고차 모드 발진이 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제가 있다.According to FIG. 1C, current crowding C occurs in which the hole density at the aperture edge increases rapidly as it is applied from a low current to a high current, and the current density at the aperture edge is generated. The higher mode is oscillated and such higher order oscillation increases the divergence angle of beams.
또한 종래기술에서 애퍼처 에지(aperture edge)에서 빛의 회절 현상이 발생되며, 이러한 회절 현상으로 빔의 발산각(divergence angle of beams)이 증가되는 문제가 있다.In addition, in the prior art, a light diffraction phenomenon occurs at an aperture edge, and the diffraction angle of beams is increased due to the diffraction phenomenon.
실시예는 애퍼처 에지(aperture edge)에서 전류밀집(current crowding) 현상을 방지할 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공하고자 한다.Embodiments provide a surface light emitting laser device capable of preventing a current crowding phenomenon at an aperture edge and a light emitting device including the same.
또한 실시예는 애퍼처 에지에서 빛의 회절현상을 완화시킬 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공하고자 한다.In addition, the embodiment is to provide a surface light emitting laser device capable of alleviating the diffraction of light at the aperture edge and a light emitting device including the same.
실시예에 따른 표면방출 레이저소자는 제1 전극(215); 상기 제1 전극(215) 상에 배치된 기판(210); 상기 기판(210) 상에 배치된 제1 반사층(220); 상기 제1 반사층(220) 상에 배치되고, 캐비티를 포함하는 활성영역(230); 상기 활성영역(230) 상에 배치되며 애퍼처(241)(aperture) 및 절연영역(242)을 포함하는 개구영역(240); 상기 개구영역(240) 상에 배치된 제2 반사층(250); 상기 제2 반사층(250) 상에 배치된 제2 전극(280); 및 상기 개구영역(240)에 배치된 델타 도핑층(delta doping layer)(241c);을 포함할 수 있다.The surface emitting laser device according to the embodiment may include a first electrode 215; A substrate 210 disposed on the first electrode 215; A first reflective layer 220 disposed on the substrate 210; An active region 230 disposed on the first reflective layer 220 and including a cavity; An opening region 240 disposed on the active region 230 and including an aperture 241 and an insulating region 242; A second reflective layer 250 disposed on the opening region 240; A second electrode 280 disposed on the second reflective layer 250; And a delta doping layer 241c disposed in the opening region 240.
상기 절연영역(242)의 두께는 상기 애퍼처(241) 방향으로 얇아질 수 있다.The thickness of the insulating region 242 may be thinner in the direction of the aperture 241.
상기 애퍼처(241)에 상기 델타 도핑층(241c)이 배치될 수 있다.The delta doped layer 241c may be disposed on the aperture 241.
상기 애퍼처(241)는 AlGa 계열층(241a)을 포함하며, 상기 델타 도핑층(241c)은 상기 애퍼처(241)의 AlGa 계열층(241a)에 배치될 수 있다.The aperture 241 may include an AlGa-based layer 241a, and the delta doped layer 241c may be disposed on the AlGa-based layer 241a of the aperture 241.
또한 실시예에 따른 발광장치는 상기 표면방출 레이저소자를 포함할 수 있다.In addition, the light emitting device according to the embodiment may include the surface emitting laser device.
실시예는 애퍼처 에지(aperture edge)에서 전류밀집(current crowding) 현상을 방지하여 고차 모드(higher mode) 발진을 방지하여 빔의 발산각(divergence angle of beams)이 증가되는 문제를 해결할 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.The embodiment can solve the problem of increasing the divergence angle of beams by preventing current crowding at the aperture edge to prevent higher mode oscillation. A light emitting laser device and a light emitting device including the same can be provided.
실시예는 애퍼처 에지에서 전류밀집 현상을 방지하여 전류확산에 따라 애퍼처 전체영역에서 균일한 광출력을 낼 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.Embodiments can provide a surface light emitting laser device and a light emitting device including the same, which can prevent current condensation at the aperture edge to produce a uniform light output in the entire aperture area according to current diffusion.
또한 실시예는 애퍼처 에지에서 빛의 회절현상을 완화시켜 빔의 발산각이 증가되는 문제를 해결할 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.In addition, the embodiment can provide a surface light emitting laser device and a light emitting device including the same that can solve the problem that the diffraction phenomenon of the light at the aperture edge to increase the divergence angle of the beam.
도 1a는 종래기술에서 고전류 인가 시 발생하는 고차 모드(higher mode) 발진 사진.
도 1b는 종래기술에서 인가전류에 따른 빔의 발산각(divergence angle of beams) 데이터.
도 1c는 종래기술에서 애퍼처(aperture) 영역의 위치에 따른 캐리어밀도 데이터.
도 2는 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제1 영역(A)의 확대도.
도 4a는 도 2에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제2 영역(B)에 대한 제1 실시예의 확대도.
도 4b는 실시예에서 애퍼처(aperture) 영역의 위치에 따른 캐리어밀도 데이터.
도 4c는 도 4a에 도시된 제2 영역(B)의 제1 실시예의 제조 개념도.
도 5는 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자에서 도핑농도에 따른 산화정도 데이터.
도 6a는 도 2에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제2 영역(B)에 대한 제2 실시예의 확대도.
도 6b는 도 6a에 도시된 제2 영역(B)의 제2 실시예의 제조 개념도.
도 7a는 도 2에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제2 영역(B)에 대한 제3 실시예의 확대도.
도 7b는 도 7a에 도시된 제2 영역(B)의 제3 실시예의 제조 개념도.
도 7c는 도 7a에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제2 영역(B)에서 2DHG 효과 개념도.
도 8a는 도 2에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제2 영역(B)에 대한 제4 실시예의 확대도.
도 8b는 도 8a에 도시된 제2 영역(B)의 제4 실시예의 제조 개념도.
도 9a는 도 2에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제2 영역(B)에 대한 제5 실시예의 확대도.
도 9b는 도 9a에 도시된 제2 영역(B)의 제5 실시예의 제조 개념도.
도 10은 도 8a와 도 9a에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제2 영역(B)에서 2DHG 효과 개념도.
도 11a 내지 도 16은 실시예에 따른 반도체 소자의 제조공정 단면도.
도 17은 실시예에 따른 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자가 적용된 이동 단말기의 사시도.1A is a higher mode oscillation photograph generated when a high current is applied in the prior art.
FIG. 1B shows divergence angle of beams data according to an applied current in the prior art. FIG.
1C shows carrier density data according to the position of an aperture region in the prior art.
2 is a cross-sectional view of a surface light emitting laser device according to an embodiment.
3 is an enlarged view of a first region A of the surface light emitting laser device according to the embodiment shown in FIG. 2.
FIG. 4A is an enlarged view of the first embodiment of the second region B of the surface light emitting laser element according to the embodiment shown in FIG. 2.
4B shows carrier density data according to the position of the aperture region in an embodiment.
FIG. 4C is a manufacturing conceptual diagram of the first embodiment of the second region B shown in FIG. 4A.
5 is oxidation degree data according to the doping concentration in the surface light emitting laser device according to the embodiment.
6A is an enlarged view of a second embodiment of a second region B of the surface light emitting laser element according to the embodiment shown in FIG. 2.
FIG. 6B is a manufacturing conceptual diagram of the second embodiment of the second region B shown in FIG. 6A.
7A is an enlarged view of a third embodiment of a second region B of the surface light emitting laser element according to the embodiment shown in FIG. 2.
FIG. 7B is a manufacturing conceptual diagram of the third embodiment of the second region B shown in FIG. 7A.
FIG. 7C is a conceptual diagram of the 2DHG effect in the second region B of the surface light emitting laser device according to the embodiment shown in FIG. 7A.
8A is an enlarged view of a fourth embodiment of a second region B of the surface light emitting laser element according to the embodiment shown in FIG. 2.
FIG. 8B is a manufacturing conceptual diagram of the fourth embodiment of the second region B shown in FIG. 8A.
9A is an enlarged view of a fifth embodiment of a second region B of the surface light emitting laser element according to the embodiment shown in FIG. 2.
FIG. 9B is a manufacturing conceptual diagram of the fifth embodiment of the second region B shown in FIG. 9A.
10 is a conceptual diagram of a 2DHG effect in the second region B of the surface light emitting laser device according to the embodiment shown in FIGS. 8A and 9A.
11A to 16 are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment.
17 is a perspective view of a mobile terminal to which the surface light emitting laser device according to the embodiment is applied.
이하 상기의 과제를 해결하기 위한 구체적으로 실현할 수 있는 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
실시예의 설명에 있어서, 각 element의 " 상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.In the description of the embodiments, when described as being formed on the "on or under" of each element, the on or under is It includes both the two elements are in direct contact with each other, or one or more other elements are formed indirectly between the two elements. In addition, when expressed as "on" or "under", it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one element.
(실시예)(Example)
도 2는 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자(200)의 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제1 영역(A)의 확대도이고, 도 4a는 도 2에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제2 영역(B)의 제1 확대도이다.2 is a cross-sectional view of the surface light emitting laser device 200 according to the embodiment, FIG. 3 is an enlarged view of the first region A of the surface light emitting laser device according to the embodiment shown in FIG. 2, and FIG. 4A. Is a first enlarged view of a second region B of the surface light emitting laser element according to the embodiment shown in FIG. 2.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자(200)는 제1 전극(215), 기판(210), 제1 반사층(220), 활성영역(230), 개구영역(240), 제2 반사층(250), 제2 전극(280) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 개구영역(240)은 애퍼처(241)(aperture) 및 절연영역(242)을 포함할 수 있다. 상기 절영영역(242)은 산화층으로 칭해질 수 있으며, 상기 개구영역(240)은 산화영역으로 칭해질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.2, the surface light emitting laser device 200 according to the embodiment may include a first electrode 215, a substrate 210, a first reflective layer 220, an active region 230, an opening region 240, One or more of the second reflective layer 250 and the second electrode 280 may be included. The opening area 240 may include an aperture 241 and an insulating area 242. The saving region 242 may be referred to as an oxide layer, and the opening region 240 may be referred to as an oxidation region, but is not limited thereto.
실시예는 상기 활성영역(230) 및 상기 제2 반사층(250) 사이에 배치된 델타 도핑층(delta doping layer)(241c)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 개구영역(240)은 절연영역(242), 애퍼처(241) 및 델타 도핑층(241c)을 포함할 수 있다.The embodiment may include a delta doping layer 241c disposed between the active region 230 and the second reflective layer 250. For example, the opening region 240 may include an insulating region 242, an aperture 241, and a delta doping layer 241c.
예를 들어, 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자(200)는 제1 전극(215)과, 상기 제1 전극(215) 상에 배치된 기판(210)과, 상기 기판(210) 상에 배치된 제1 반사층(220)과, 상기 제1 반사층(220) 상에 배치되며 활성층(232)(도 3 참조)을 포함하는 활성영역(230)과, 상기 활성영역(230) 상에 배치되며 애퍼처(241)(aperture) 및 절연영역(242)을 포함하는 개구영역(240)과, 상기 개구영역(240) 상에 배치된 제2 반사층(250)과, 상기 제2 반사층(250) 상에 배치된 제2 전극(280) 및 상기 활성영역(230)과 상기 제2 반사층(250) 사이에 배치된 델타 도핑층(delta doping layer)(241c)을 포함할 수 있다. 실시예는 제2 접촉 전극(255)과, 패시베이션층(270)을 더 포함할 수 있다. 이하 도 2를 중심으로 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자(200)의 기술적 특징을 설명하기로 하며, 도 3 내지 도 10을 참조하여 기술적 효과도 함께 설명하기로 한다. 실시예의 도면에서 x축의 방향은 기판(210)의 길이방향에 평행한 방향일 수 있으며, y축은 x축에 수직한 방향일 수 있다.For example, the surface light emitting laser device 200 according to the embodiment may be disposed on the first electrode 215, the substrate 210 disposed on the first electrode 215, and the substrate 210. The first reflective layer 220, the active region 230 disposed on the first reflective layer 220, and including an active layer 232 (see FIG. 3), and disposed on the active region 230. An opening region 240 including an aperture 241 and an insulating region 242, a second reflective layer 250 disposed on the opening region 240, and a second reflective layer 250. It may include a second electrode 280 disposed and a delta doping layer 241c disposed between the active region 230 and the second reflective layer 250. The embodiment may further include a second contact electrode 255 and a passivation layer 270. Hereinafter, the technical features of the surface light emitting laser device 200 according to the embodiment will be described with reference to FIG. 2, and the technical effects will be described with reference to FIGS. 3 to 10. In the drawings of the embodiment, the direction of the x-axis may be a direction parallel to the longitudinal direction of the substrate 210, the y-axis may be a direction perpendicular to the x-axis.
<기판, 제1 전극><Substrate, first electrode>
도 2를 참조하면, 실시예에서 기판(210)은 전도성 기판 또는 비전도성 기판일 수 있다. 전도성 기판을 사용할 경우 전기 전도도가 우수한 금속을 사용할 수 있고, 표면 광방출 레이저 소자(200) 작동 시 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열전도도가 높은 GaAs 기판, 또는 금속기판을 사용하거나 실리콘(Si) 기판 등을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 2, in an embodiment, the substrate 210 may be a conductive substrate or a non-conductive substrate. In the case of using a conductive substrate, a metal having excellent electrical conductivity may be used, and since the heat generated when operating the surface light emitting laser device 200 should be sufficiently dissipated, a GaAs substrate having a high thermal conductivity, or a metal substrate may be used. Si) substrate etc. can be used.
비전도성 기판을 사용할 경우, AlN 기판이나 사파이어(Al2O3) 기판 또는 세라믹 계열의 기판을 사용할 수 있다.In the case of using a non-conductive substrate, an AlN substrate, a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, or a ceramic substrate may be used.
실시예에서 기판(210)의 하부에 제1 전극(215)이 배치될 수 있으며, 상기 제1 전극(215)은 도전성 재료로 단층 또는 다층으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(215)은 금속일 수 있고, 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성되어 전기적 특성을 향상시켜 광출력을 높일 수 있다.In an embodiment, the first electrode 215 may be disposed below the substrate 210, and the first electrode 215 may be disposed in a single layer or multiple layers with a conductive material. For example, the first electrode 215 may be a metal and at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), and gold (Au). Including a single layer or a multi-layer structure to improve the electrical characteristics can increase the light output.
<제1 반사층, 제2 반사층><1st reflective layer, 2nd reflective layer>
도 2를 참조하면, 실시예는 기판(210) 상에 배치되는 제1 반사층(220), 활성영역(230), 절연영역(242), 제2 반사층(250)을 포함할 수 있다.도 3은 도 2에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제1 영역(A)의 확대도이며, 이하 도 3을 참조하여 실시예의 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자를 설명하기로 한다.Referring to FIG. 2, an embodiment may include a first reflective layer 220, an active region 230, an insulating region 242, and a second reflective layer 250 disposed on the substrate 210. 2 is an enlarged view of the first region A of the surface light emitting laser device according to the embodiment shown in FIG. 2, and the surface light emitting laser device according to the embodiment of the embodiment will be described below with reference to FIG. 3.
상기 제1 반사층(220)은 제1 도전형으로 도핑될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다.The first reflective layer 220 may be doped with a first conductivity type. For example, the first conductivity type dopant may include an n type dopant such as Si, Ge, Sn, Se, Te, or the like.
또한 상기 제1 반사층(220)은 갈륨계 화합물, 예를 들면 AlGaAs를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 반사층(220)은 분산 브래그 반사기(DBR: Distributed Bragg Reflector)일 수 있다. 예를 들어, 제1 반사층(220)은 서로 다른 굴절 률을 가지는 물질로 이루어진 제1 층 및 제2 층이 교대로 적어도 1회 이상 적층된 구조일 수 있다.In addition, the first reflective layer 220 may include a gallium-based compound, for example, AlGaAs, but is not limited thereto. The first reflective layer 220 may be a distributed bragg reflector (DBR). For example, the first reflective layer 220 may have a structure in which a first layer and a second layer made of materials having different refractive indices are alternately stacked at least once.
예를 들어, 도 3과 같이, 상기 제1 반사층(220)은 상기 기판(210) 상에 배치된 제1 그룹 제1 반사층(221) 및 상기 제1 그룹 제1 반사층(221) 상에 배치된 제2 그룹 제1 반사층(222)을 포함할 수 있다. For example, as shown in FIG. 3, the first reflective layer 220 is disposed on the first group first reflective layer 221 and the first group first reflective layer 221 disposed on the substrate 210. The second group first reflective layer 222 may be included.
제1 그룹 제1 반사층(221)과 제2 그룹 제1 반사층(222)은 AlxGa(1-x)As(0<x<1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어진 복수의 층을 구비할 수 있으며, 각 층 내의 Al이 증가하면 각 층의 굴절률은 감소하고, Ga가 증가하면 각 층의 굴절률은 증가할 수 있다.The first group first reflective layer 221 and the second group first reflective layer 222 may include a plurality of layers made of a semiconductor material having a compositional formula of Al x Ga (1-x) As (0 <x <1). As the Al in each layer increases, the refractive index of each layer may decrease, and as Ga increases, the refractive index of each layer may increase.
그리고, 각각의 층의 두께는 λ/4n일 수 있고, λ는 활성영역(230)에서 발생하는 광의 파장일 수 있고, n은 상술한 파장의 광에 대한 각 층의 굴절률일 수 있다. 여기서, λ는 650 내지 980나노미터(nm)일 수 있고, n은 각층의 굴절률일 수 있다. 이러한 구조의 제1 반사층(220)은 약 940 나노미터의 파장 영역의 광에 대하여 99.999%의 반사율을 가질 수 있다.In addition, the thickness of each layer may be λ / 4n, λ may be a wavelength of light generated in the active region 230, and n may be a refractive index of each layer with respect to light having the aforementioned wavelength. Here, λ may be 650 to 980 nanometers (nm), and n may be the refractive index of each layer. The first reflective layer 220 having such a structure may have a reflectance of 99.999% for light in a wavelength region of about 940 nanometers.
각 제1 반사층(220)에서의 층의 두께는 각각의 굴절률과 활성영역(230)에서 방출되는 광의 파장 λ에 따라 결정될 수 있다.The thickness of the layer in each of the first reflective layers 220 may be determined according to the refractive index and the wavelength λ of the light emitted from the active region 230.
또한 도 3과 같이, 제1 그룹 제1 반사층(221)과 제2 그룹 제1 반사층(222)도 각각 단일 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3, the first group first reflective layer 221 and the second group first reflective layer 222 may also be formed of a single layer or a plurality of layers, respectively.
예를 들어, 제1 그룹 제1 반사층(221)은 제1 그룹 제1-1 층(221a)과 제1 그룹 제1-2 층(221b)의 약 30~40 페어(pair)를 포함할 수 있다. 상기 제1 그룹 제1-1 층(221a)은 상기 제1 그룹 제1-2 층(221b)보다 두껍게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 그룹 제1-1 층(221a)은 약 40~60nm로 형성될 수 있고, 상기 제1 그룹 제1-2 층(221b)은 약 20~30nm로 형성될 수 있다.For example, the first group first reflective layer 221 may include about 30-40 pairs of the first group first-first layer 221a and the first group first-second layer 221b. have. The first group first-first layer 221a may be formed thicker than the first group first-second layer 221b. For example, the first group first-first layer 221a may be formed at about 40 to 60 nm, and the first group first-2 layer 221b may be formed at about 20-30 nm.
또한, 제2 그룹 제1 반사층(222)도 제2 그룹 제1-1 층(222a)과 제2 그룹 제1-2 층(222b)의 약 5~15 페어(pair)를 포함할 수 있다. 상기 제2 그룹 제1-1 층(222a)은 상기 제2 그룹 제1-2 층(222b)보다 두껍게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 그룹 제1-1 층(222a)은 약 40~60nm로 형성될 수 있고, 상기 제2 그룹 제1-2 층(222b)은 약 20~30nm로 형성될 수 있다.In addition, the second group first reflective layer 222 may also include about 5 to 15 pairs of the second group first-first layer 222a and the second group first-second layer 222b. The second group first-first layer 222a may be formed thicker than the second group first-second layer 222b. For example, the second group 1-1 layer 222a may be formed at about 40 nm to about 60 nm, and the second group 1-2 layer 222 b may be formed at about 20 nm to about 30 nm.
또한 도 3과 같이, 상기 제2 반사층(250)은 갈륨계 화합물 예를 들면 AlGaAs를 포함할 수 있으며, 제2 반사층(250)은 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 상기 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 한편, 제1 반사층(220)이 p형 도펀트로 도핑될 수도 있고, 제2 반사층(250)이 n형 도펀트로 도핑될 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 3, the second reflective layer 250 may include a gallium-based compound, for example, AlGaAs, and the second reflective layer 250 may be doped with a second conductivity type dopant. The second conductivity type dopant may be a p-type dopant such as Mg, Zn, Ca, Sr, Ba, or the like. Meanwhile, the first reflective layer 220 may be doped with a p-type dopant, and the second reflective layer 250 may be doped with an n-type dopant.
상기 제2 반사층(250)도 분산 브래그 반사기(DBR: Distributed Bragg Reflector)일 수 있다. 예를 들어, 제2 반사층(250)은 서로 다른 굴절률을 가지는 물질로 이루어진 복수의 층이 교대로 적어도 1회 이상 적층된 구조일 수 있다.The second reflective layer 250 may also be a distributed Bragg reflector (DBR). For example, the second reflective layer 250 may have a structure in which a plurality of layers made of materials having different refractive indices are alternately stacked at least once.
제2 반사층(250)의 각 층은 AlGaAs를 포함할 수 있고, 상세하게는 AlxGa(1-x)As(0<x<1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있다. 여기서, Al이 증가하면 각 층의 굴절률은 감소하고, Ga가 증가하면 각 층의 굴절률은 증가할 수 있다. 그리고, 제2 반사층(250)의 각 층의 두께는 λ/4n이고, λ는 활성층에서 방출되는 광의 파장일 수 있고, n은 상술한 파장의 광에 대한 각 층의 굴절률일 수 있다.Each layer of the second reflective layer 250 may include AlGaAs, and in detail, may be formed of a semiconductor material having a compositional formula of Al x Ga (1-x) As (0 <x <1). Herein, when Al increases, the refractive index of each layer may decrease, and when Ga increases, the refractive index of each layer may increase. In addition, each layer of the second reflective layer 250 may have a thickness of λ / 4n, λ may be a wavelength of light emitted from the active layer, and n may be a refractive index of each layer with respect to light having the aforementioned wavelength.
이러한 구조의 제2 반사층(250)은 약 940 나노미터의 파장 영역의 광에 대하여 99.9%의 반사율을 가질 수 있다.The second reflective layer 250 having such a structure may have a reflectance of 99.9% with respect to light in a wavelength region of about 940 nanometers.
상기 제2 반사층(250)은 층들이 교대로 적층되어 이루어질 수 있으며, 제1 반사층(220) 내에서 층들의 페어(pair) 수는 제2 반사층(250) 내에서 층들의 페어 수보다 더 많을 수 있으며, 이때 상술한 바와 같이 제1 반사층(220)의 반사율은 99.999% 정도로서 제2 반사층(250)의 반사율인 99.9%보다 클 수 있다. The second reflective layer 250 may be formed by alternately stacking layers, and the number of pairs of layers in the first reflective layer 220 may be greater than the number of pairs of layers in the second reflective layer 250. In this case, as described above, the reflectance of the first reflective layer 220 may be about 99.999%, which may be greater than 99.9% of the reflectance of the second reflective layer 250.
실시예에서 제2 반사층(250)은 상기 활성영역(230)에 인접하게 배치된 제1 그룹 제2 반사층(251) 및 상기 제1 그룹 제2 반사층(251)보다 상기 활성영역(230)에서 이격배치 된 제2 그룹 제2 반사층(252)을 포함할 수 있다.In an embodiment, the second reflective layer 250 is spaced apart from the first region second reflecting layer 251 and the first group second reflecting layer 251 adjacent to the active region 230 in the active region 230. The second group second reflective layer 252 may be disposed.
도 3과 같이, 제1 그룹 제2 반사층(251)과 제2 그룹 제2 반사층(252)도 각각 단일 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 3, the first group second reflective layer 251 and the second group second reflective layer 252 may also be formed of a single layer or a plurality of layers, respectively.
예를 들어, 제1 그룹 제2 반사층(251)은 제1 그룹 제2-1 층(251a)과 제1 그룹 제2-2 층(251b)의 약 1~5 페어(pair)를 포함할 수 있다. 상기 제1 그룹 제2-1 층(251a)은 상기 제1 그룹 제2-2 층(251b)보다 두껍게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 그룹 제2-1 층(251a)은 약 40~60nm로 형성될 수 있고, 상기 제1 그룹 제2-2 층(251b)은 약 20~30nm로 형성될 수 있다.For example, the first group second reflective layer 251 may include about 1 to 5 pairs of the first group 2-1 layer 251a and the first group 2-2 layer 251b. have. The first group 2-1 layer 251a may be formed thicker than the first group 2-2 layer 251b. For example, the first group 2-1 layer 251a may be formed at about 40-60 nm, and the first group 2-2 layer 251b may be formed at about 20-30 nm.
또한, 제2 그룹 제2 반사층(252)도 제2 그룹 제2-1 층(252a)과 제2 그룹 제2-2 층(252b)의 약 5~15 페어(pair)를 포함할 수 있다. 상기 제2 그룹 제2-1 층(252a)은 상기 제2 그룹 제2-2 층(252b)보다 두껍게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 그룹 제2-1 층(252a)은 약 40~60nm로 형성될 수 있고, 상기 제2 그룹 제2-2 층(252b)은 약 20~30nm로 형성될 수 있다.In addition, the second group second reflection layer 252 may also include about 5 to 15 pairs of the second group 2-1 layer 252a and the second group 2-2 layer 252b. The second group 2-1 layer 252a may be formed thicker than the second group 2-2 layer 252b. For example, the second group 2-1 layer 252a may be formed at about 40 to 60 nm, and the second group 2-2 layer 252b may be formed at about 20 to 30 nm.
<활성영역><Active area>
계속하여 도 3을 참조하면, 활성영역(230)이 제1 반사층(220)과 제2 반사층(250) 사이에 배치될 수 있다.3, the active region 230 may be disposed between the first reflective layer 220 and the second reflective layer 250.
상기 활성영역(230)은 활성층(232)과 적어도 하나 이상의 캐비티(231, 233)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3과 같이, 상기 활성영역(230)은 활성층(232)과, 상기 활성층(232)의 하측에 배치되는 제1 캐비티(231), 상측에 배치되는 제2 캐비티(233)를 포함할 수 있다. 실시예의 활성영역(230)은 제1 캐비티(231)와 제2 캐비티(233)를 모두 포함하거나, 둘 중의 하나만 포함할 수도 있다.The active region 230 may include an active layer 232 and at least one cavity 231 and 233. For example, as shown in FIG. 3, the active region 230 includes an active layer 232, a first cavity 231 disposed below the active layer 232, and a second cavity 233 disposed above the active layer 232. It may include. In an exemplary embodiment, the active region 230 may include both the first cavity 231 and the second cavity 233, or may include only one of the two.
상기 활성층(232)은 단일 우물구조, 다중 우물구조, 단일 양자우물 구조, 다중 양자우물(MQW: Multi Quantum Well) 구조, 양자점 구조 또는 양자선 구조 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The active layer 232 may include any one of a single well structure, a multi well structure, a single quantum well structure, a multi quantum well (MQW) structure, a quantum dot structure, and a quantum line structure.
상기 활성층(232)은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층(232a)과 장벽층(232b)을 포함할 수 있다. 상기 우물층(232a)은 상기 장벽층(232b)의 에너지 밴드 갭보다 작은 에너지 밴드 갭을 갖는 물질로 형성될 수 있다. 상기 활성층(232)은 InGaAs/AlxGaAs, AlGaInP/GaInP, AlGaAs/AlGaAs, AlGaAs/GaAs, GaAs/InGaAs 등의 1 내지 3 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 상기 활성층(232)에는 도펀트가 도핑되지 않을 수 있다.The active layer 232 may include a well layer 232a and a barrier layer 232b using a compound semiconductor material of group III-V elements. The well layer 232a may be formed of a material having an energy band gap smaller than the energy band gap of the barrier layer 232b. The active layer 232 may be formed in a 1 to 3 pair structure such as InGaAs / AlxGaAs, AlGaInP / GaInP, AlGaAs / AlGaAs, AlGaAs / GaAs, GaAs / InGaAs, but is not limited thereto. Dopants may not be doped in the active layer 232.
다음으로 상기 제1 캐비티(231)와 상기 제2 캐비티(233)는 AlyGa(1-y)As(0<y<1) 물질로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 제1 캐비티(231)와 상기 제2 캐비티(233)는 각각 AlyGa(1-y)As으로된 복수의 층을 포함할 수 있다. Next, the first cavity 231 and the second cavity 233 may be formed of Al y Ga (1-y) As (0 <y <1) material, but is not limited thereto. For example, the first cavity 231 and the second cavity 233 may each include a plurality of layers made of Al y Ga (1-y) As.
예를 들어, 상기 제1 캐비티(231)는 제1-1 캐비티층(231a)과 제1-2 캐비티층(231b)을 포함할 수 있다. 상기 제1-1 캐비티층(231a)은 상기 제1-2 캐비티층(231b)에 비해 상기 활성층(232)에서 더 이격될 수 있다. 상기 제1-1 캐비티층(231a)은 상기 제1-2 캐비티층(231b)에 비해 더 두껍게 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the first cavity 231 may include a first-first cavity layer 231a and a first-second cavity layer 231b. The first-first cavity layer 231a may be further spaced apart from the active layer 232 than the first-second cavity layer 231b. The first-first cavity layer 231a may be formed thicker than the first-second cavity layer 231b, but is not limited thereto.
또한 상기 제2 캐비티(233)는 제2-1 캐비티층(233a)과 제2-2 캐비티층(233b)을 포함할 수 있다. 상기 제2-2 캐비티층(233b)은 상기 제2-1 캐비티층(233a)에 비해 상기 활성층(232)에서 더 이격될 수 있다. 상기 제2-2 캐비티층(233b)은 상기 제2-1 캐비티층(233a)에 비해 더 두껍게 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 제2-2 캐비티층(233b)이 약 60~70nm로 형성되고, 상기 제1-1 캐비티층(231a)은 약 40~55nm로 형성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the second cavity 233 may include a 2-1 cavity layer 233a and a 2-2 cavity layer 233b. The 2-2 cavity layer 233b may be further spaced apart from the active layer 232 than the 2-1 cavity layer 233a. The 2-2 cavity layer 233b may be formed thicker than the 2-1 cavity layer 233a, but is not limited thereto. In this case, the second-second cavity layer 233b may be formed to about 60 to 70 nm, and the first-first cavity layer 231a may be formed to about 40 to 55 nm, but is not limited thereto.
<개구영역><Opening area>
다시 도 2를 참조하면, 실시예에서 개구영역(240)은 절연영역(242), 애퍼처(241) 및 델타 도핑층(241c)을 포함할 수 있다.Referring back to FIG. 2, in an embodiment, the opening region 240 may include an insulating region 242, an aperture 241, and a delta doping layer 241c.
상기 절연영역(242)은 절연층, 예를 들어 알루미늄 산화물로 이루어져서 전류 차단영역으로 작용할 수 있으며, 절연영역(242)에 의해 광 발산 영역인 애퍼처(241)가 정의될 수 있다.The insulating region 242 may be formed of an insulating layer, for example, aluminum oxide, to act as a current blocking region, and the aperture 241 may be defined by the insulating region 242.
예를 들어, 상기 개구영역(240)이 AlGaAs(aluminum gallium arsenide)를 포함하는 경우, 개구영역(240)의 AlGaAs가 H2O와 반응하여 가장자리가 알루미늄산화물(Al2O3)로 변함에 따라 절연영역(242)이 형성될 수 있고, H2O와 반응하지 않은 중앙영역은 AlGaAs로 이루어진 애퍼처(241)가 될 수 있다.For example, when the opening region 240 includes aluminum gallium arsenide (AlGaAs), the AlGaAs of the opening region 240 reacts with H 2 O to change its edge into aluminum oxide (Al 2 O 3 ). An insulating region 242 may be formed, and a central region that does not react with H 2 O may be an aperture 241 made of AlGaAs.
실시예에 의하면, 애퍼처(241)를 통해 활성영역(230)에서 발광된 광을 상부 영역으로 방출할 수 있으며, 절연영역(242)과 비교하여 애퍼처(241)의 광투과율이 우수할 수 있다.According to an embodiment, the light emitted from the active region 230 through the aperture 241 may be emitted to the upper region, and the light transmittance of the aperture 241 may be superior to that of the insulating region 242. have.
다시 도 3을 참조하면 상기 절연영역(242)은 복수의 층을 포함할 수 있으며, 예를 들어 제1 절연층(242a) 및 제2 절연층(242b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 절연층(242a)의 두께는 상기 제2 절연층(242b)과 서로 같거나 서로 다른 두께로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 3 again, the insulating region 242 may include a plurality of layers, for example, a first insulating layer 242a and a second insulating layer 242b. The first insulating layer 242a may have a thickness that is the same as or different from that of the second insulating layer 242b.
다음으로 도 4a는 도 2에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제2 영역(B)에 대한 제1 실시예의 확대도이다.4A is an enlarged view of the first embodiment of the second region B of the surface light emitting laser device according to the embodiment shown in FIG. 2.
실시예에 기술적 과제 중의 하나는, 애퍼처 에지(aperture edge)에서 전류밀집(current crowding) 현상을 방지할 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공하고자 함이다.One of the technical problems in the embodiment is to provide a surface light emitting laser device capable of preventing current crowding at the aperture edge and a light emitting device including the same.
또한 실시예의 기술적 과제 중의 하나는 애퍼처 에지(aperture edge)에서 빛의 회절현상을 완화시킬 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공하고자 함이다.Another object of the embodiments is to provide a surface light emitting laser device capable of alleviating diffraction of light at an aperture edge, and a light emitting device including the same.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위해, 도 2 및 도 4a와 같이 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자는 상기 활성영역(230) 및 상기 제2 반사층(250) 사이에 배치된 델타 도핑층(delta doping layer)(241c)을 포함할 수 있다.In order to solve this technical problem, the surface light emitting laser device according to the embodiment as shown in Figs. 2 and 4a is a delta doping layer disposed between the active region 230 and the second reflective layer 250. ) 241c.
구체적으로 도 4a와 같이, 상기 델타 도핑층(241c)은 애퍼처(241)에 배치될 수 있다. 상기 델타 도핑층(241c)은 제2 도전형 원소로 도핑된 층일 수 있다. 예를 들어, 상기 델타 도핑층(241c)은 Be, Mg, C, Zn 중 어느 하나 이상으로 도핑될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 델타 도핑층(241c)은 에피층의 성장방향인 y축 방향에 대한 델타(delta) 함수적인 도핑일 수 있으며, 면 방향인 x축 방향으로의 도핑농도의 차이는 없을 수 있다.In detail, as illustrated in FIG. 4A, the delta doped layer 241c may be disposed on the aperture 241. The delta doped layer 241c may be a layer doped with a second conductivity type element. For example, the delta doped layer 241c may be doped with any one or more of Be, Mg, C, and Zn, but is not limited thereto. The delta doped layer 241c may be a delta functional doping in the y-axis direction, which is the growth direction of the epitaxial layer, and there may be no difference in the doping concentration in the x-axis direction, which is the plane direction.
도 4b는 실시예에서 애퍼처(aperture) 영역의 위치에 따른 캐리어밀도 데이터(E)이다. 예를 들어, 도 4b의 x축은 애퍼처 중심으로부터 거리(r)에 따른 홀 농도(hole density)의 데이터이다.FIG. 4B is carrier density data E according to the position of the aperture region in the embodiment. For example, the x-axis of FIG. 4B is data of hole density according to the distance r from the center of the aperture.
종래기술(R)에서는 저전류에서 고전류로 인가됨에 따라 애퍼처 에지에서의 홀밀도가 급격히 증가하는 전류밀집(current crowding)(C)이 발생하고, 이러한 애퍼처 에지(aperture edge)에서의 전류밀집에 의해 고차 모드(higher mode)가 발진되고 이러한 고차 모드 발진이 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제가 있었다.In the prior art (R), a current crowding (C) occurs in which the hole density at the aperture edge rapidly increases as it is applied from a low current to a high current, and the current density at this aperture edge is generated. The higher mode is oscillated, and this higher order oscillation has a problem of increasing the divergence angle of beams.
실시예에 의하면 제2 도전형 원소로 도핑된 델타 도핑층(241c)을 애퍼처(241)에 배치함으로써 애퍼처(241)에서의 고른 전류확산에 의해 애퍼처 에지(aperture edge)에서의 전류밀집 현상을 방지함으로써 전류확산에 따라 애퍼처 전체영역에서 균일한 광출력을 낼 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있는 기술적 효과가 있다. 실시예(E)에서 제2 도전형 원소는 카본(C)을 이용하였으며, 농도는 약 8X1018cm-3를 기준으로 실험이 진행되었다.According to the embodiment, the current density is concentrated at the aperture edge by distributing the delta doped layer 241c doped with the second conductivity type element to the aperture 241 by the even current diffusion in the aperture 241. By preventing the phenomenon there is a technical effect that can provide a surface light emitting laser device and a light emitting device including the same that can produce a uniform light output in the entire area of the aperture in accordance with the current diffusion. In Example (E), the second conductivity type element was carbon (C), and the concentration was about 8 × 10 18 cm −3 .
또한 실시예는 제2 도전형 원소로 도핑된 델타 도핑층(241c)을 애퍼처(241)에 배치함으로써 애퍼처(241)에서의 전류확산에 의해 애퍼처(aperture)에서 전류밀집(current crowding) 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라 실시예는 애퍼처 에지(aperture edge)에서 전류밀집(current crowding) 현상을 방지하여 고차 모드(higher mode) 발진을 방지되어 빔의 발산각(divergence angle of beams)이 증가되는 문제를 해결할 수 있는 기술적 효과가 있다.In addition, the embodiment arranges the delta doped layer 241c doped with the second conductivity type element in the aperture 241 so that the current crowding in the aperture by current diffusion in the aperture 241. The phenomenon can be prevented. Accordingly, the embodiment prevents a current crowding phenomenon at the aperture edge to prevent higher mode oscillation, thereby increasing the divergence angle of the beams. There is a technical effect.
또한 실시예에 제2 도전형 원소로 도핑된 델타 도핑층(241c)에 의해 상기 제2 전극(280)에서부터 상기 제1 전극(215)으로 흐르는 전류가 상기 개구영역(240)의 중심부를 향하여 흐르게 하여 애퍼처 에지에서 전류밀집 현상을 방지하여 고차 모드(higher mode) 발진을 방지함과 아울러 빔의 발산각(divergence angle of beams)이 증가되는 문제를 해결할 수 있는 기술적 효과가 있다.In addition, in the embodiment, a current flowing from the second electrode 280 to the first electrode 215 flows toward the center of the opening region 240 by the delta doped layer 241c doped with a second conductivity type element. Therefore, there is a technical effect to prevent the current density phenomenon at the aperture edge to prevent higher mode oscillation and to increase the divergence angle of the beams.
다음으로 도 4c는 도 4a에 도시된 제2 영역(B)의 제1 실시예의 제조 개념도이다.Next, FIG. 4C is a manufacturing conceptual diagram of the first embodiment of the second region B shown in FIG. 4A.
도 4c와 같이, 개구영역(240)을 형성하기 위한 AlGa 계열층(241a)이 활성영역(230) 상에 형성되며, 상기 AlGa 계열층(241a) 성장과정에서 제2 도전형 원소의 도핑에 의해 델타 도핑층(241c)이 AlGa 계열층(241a) 내에 배치될 수 있다. 상기 AlGa 계열층(241a)은 AlzGa(1-z)As(0<z<1) 등의 물질을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.As shown in FIG. 4C, an AlGa-based layer 241a for forming the opening region 240 is formed on the active region 230, and is doped by a second conductivity type element during the growth of the AlGa-based layer 241a. The delta doped layer 241c may be disposed in the AlGa based layer 241a. The AlGa-based layer 241a may include a material such as Al z Ga (1-z) As (0 <z <1), but is not limited thereto.
상기 델타 도핑층(241c)은 AlGa 계열층(241a)의 성장방향인 y축 방향에 대한 델타(delta) 함수적인 도핑일 수 있으며, 면 방향인 x축 방향으로의 도핑농도의 차이는 없을 수 있다.The delta doped layer 241c may be a delta functional doping with respect to the y-axis direction, which is the growth direction of the AlGa-based layer 241a, and there may be no difference in doping concentration in the x-axis direction, which is the plane direction. .
실시예에서 델타 도핑층(241c)은 제2 도전형 원소로 도핑될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 델타 도핑층(241c)은 Be, Mg, C, Zn 중 어느 하나 이상으로 도핑될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. In some embodiments, the delta doped layer 241c may be doped with a second conductivity type element, but is not limited thereto. For example, the delta doped layer 241c may be doped with any one or more of Be, Mg, C, and Zn, but is not limited thereto.
한편, 도 5는 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자에서 도핑농도에 따른 산화정도의 데이터이다.On the other hand, Figure 5 is the data of the degree of oxidation according to the doping concentration in the surface light emitting laser device according to the embodiment.
도 5를 참조하면, 도핑농도가 제1 도핑농도(D1)에서 제2 도핑농도(D2)로 높아질수록 산화(oxidation)가 촉진되어 산화층의 두께가 증가됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 5, as the doping concentration increases from the first doping concentration D1 to the second doping concentration D2, oxidation may be promoted to increase the thickness of the oxide layer.
이에 실시예는 이러한 원리를 이용하여 도 4c와 같이 AlGa 계열층(241a)에 델타 도핑층(241c)을 형성한 후에 산화공정을 진행함에 따라, 제2 도전형 원소의 델타 도핑으로 절연영역(242)의 x축 방향으로의 산화속도를 제어할 수 있으며, 도 4a와 같이 델타 도핑된 영역의 선택적 또는 우세적인 산화(oxidation)로 사프한 에지(sharp edge)를 구현할 수 있다. Therefore, according to the embodiment, the oxidized process is performed after the delta doped layer 241c is formed on the AlGa series layer 241a as shown in FIG. 4C, and thus the insulating region 242 is delta-doped with the second conductivity type element. The oxidation rate in the x-axis direction can be controlled, and sharp edges can be realized by selective or predominant oxidation of the delta-doped region as shown in FIG. 4A.
실시예에서 상기 절연층(242) 위치에 존재하던 델타 도핑층은 산화로 인해 도전층 기능을 하기는 어려우며, 산소와 결합된 산화물로 존재하거나 기공으로 존재하거나 또는 일부는 절연층(242) 내에 산화되지 않은 상태로 존재할 수도 있다.In the exemplary embodiment, the delta doped layer, which was present at the insulating layer 242, is difficult to function as a conductive layer due to oxidation, and may exist as an oxide combined with oxygen, exist as pores, or partially oxidize in the insulating layer 242. It may be present in an unassigned state.
도 4a를 참조하면, 실시예에서 상기 절연영역(242)의 내측 끝단은 상기 델타 도핑층(241c)과 제1 방향(x축 방향)으로 중첩될 수 있다.Referring to FIG. 4A, an inner end of the insulating region 242 may overlap the delta doped layer 241c in a first direction (x-axis direction).
또한 실시예에서 상기 절연영역(242)의 최소 두께는 상기 델타 도핑층(241c)과 접할 수 있다. 예를 들어, 상기 절연영역(242)의 우세적인 산화에 의한 사프한 에지(sharp edge)는 상기 애퍼처(241)에 위치하는 델타 도핑층(241c)과 접할 수 있다.In an embodiment, the minimum thickness of the insulating region 242 may be in contact with the delta doped layer 241c. For example, sharp edges due to dominant oxidation of the insulating region 242 may be in contact with the delta doped layer 241c positioned in the aperture 241.
실시예에 의하면, 도 4a와 같이 애퍼처(241) 내에 델타 도핑층(241c)이 존재하면서 절연영역(242)의 두께가 애퍼처(241) 방향으로 얇아지도록 형성할 수 있다. 예를 들어, 실시예에서 절연영역(242)의 외측영역에서의 제1 두께(T1)가 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 제2 두께(T2)보다 두꺼울 수 있다.According to the embodiment, as shown in FIG. 4A, while the delta doping layer 241c is present in the aperture 241, the thickness of the insulating region 242 may be formed to be thinner in the direction of the aperture 241. For example, in an embodiment, the first thickness T1 in the outer region of the insulating region 242 may be thicker than the second thickness T2 in the inner region adjacent to the aperture 241.
이에 따라 실시예에 의하면, 절연영역(242)은 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 제2 두께(T2)가 외측영역에서의 제1 두께(T1)보다 얇게 형성됨으로써 애퍼처(241)에서 빛의 회절현상을 완화시켜 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있다.Accordingly, according to the exemplary embodiment, the insulating region 242 may have the second thickness T2 in the inner region adjacent to the aperture 241 to be thinner than the first thickness T1 in the outer region. The problem of increasing the divergence angle of the beams can be solved by alleviating the diffraction of the light.
실시예에서 절연영역(242)의 외측영역의 제1 두께(T1)는 약 5nm 내지 50 nm일 수 있다. 상기 절연영역(242)의 두께가 5nm 미만의 경우에 전류 및 광학적인 구속(confinement)에 문제가 생길 수 있다. 한편, 상기 절연영역(242)의 두께가 50nm 초과시 구동 전압의 증가 또는 빔 발산각 증대의 문제가 있다. 또한 상기 절연영역(242)의 두께가 10nm 내지 30 nm로 제어됨으로써 전류와 광학적 구속의 효과가 더욱 증대되며 빔의 발산각의 증대의 문제가 최소화될 수 있다.In an embodiment, the first thickness T1 of the outer region of the insulating region 242 may be about 5 nm to 50 nm. If the thickness of the insulating region 242 is less than 5 nm, problems may occur in current and optical confinement. On the other hand, when the thickness of the insulating region 242 exceeds 50nm, there is a problem of increasing the driving voltage or increasing the beam divergence angle. In addition, since the thickness of the insulating region 242 is controlled to 10 nm to 30 nm, the effects of current and optical restraint may be further increased, and the problem of increase in the divergence angle of the beam may be minimized.
실시예에서 상기 델타 도핑층(241c)의 도핑농도는 약 1X1016 ~ 1X1020 atoms/cm3일 수 있으며, 이러한 범위에서의 도핑농도를 통해 AlGa 계열층(241a)에 대해 산화공정을 진행 시, 델타 도핑층(241c)을 따라 우선적으로 산화가 진행됨에 따라 도 4a와 같이 절연영역(242)의 두께가 애퍼처(241) 방향으로 얇아지도록 형성할 수 있다.In an embodiment, the doping concentration of the delta doping layer 241c may be about 1X10 16 to 1X10 20 atoms / cm 3. When the oxidation process is performed on the AlGa-based layer 241a through the doping concentration in this range, As the oxidation proceeds preferentially along the delta doping layer 241c, the thickness of the insulating region 242 may be formed to be thinner in the direction of the aperture 241 as shown in FIG. 4A.
상기 델타 도핑층(241c)의 도핑농도는 백그라운드(Background) 캐리어 농도(carrier density)인 1X1016 atoms/cm3이상일 수 있으며, 상기 델타 도핑층(241c)의 도핑농도가 그 상한인 1X1020 atoms/cm3를 초과시 결정품질 저하가 발생할 수 있다.The dope concentration of the delta-doped layer 241c may be 1 × 10 16 atoms / cm 3 or more, which is a background carrier density, and the dope concentration of the delta-doped layer 241c may be 1 × 10 20 atoms /. If cm 3 is exceeded, deterioration of crystal quality may occur.
또한 실시예에서 상기 델타 도핑층(241c)의 도핑농도는 바람직하게는 약 1X1017~1X1019 atoms/cm3로 제어됨으로써, 델타 도핑층(241c)에서 더욱 우선적으로 산화가 진행됨에 따라 내측이 샤프한 형태의 절연영역(242)이 구현됨으로써 애퍼처(241) 에지에서 빛의 회절현상을 현저히 완화시켜 빔의 발산각의 증가를 방지할 수 있으며, AlGa 계열층(241a)의 결정품질이 더욱 향상될 수 있다.In addition, in the embodiment, the doping concentration of the delta doped layer 241c is preferably controlled at about 1X10 17 to 1X10 19 atoms / cm 3 , so that the oxidation is more preferentially performed in the delta doped layer 241c, so that the inner side is sharper. By implementing the insulating region 242, the diffraction phenomenon of light at the edge of the aperture 241 may be remarkably alleviated to prevent an increase in the divergence angle of the beam, and the crystal quality of the AlGa series layer 241a may be further improved. Can be.
또한 실시예에서 델타 도핑층(241c)의 도펀트 농도는 다른 층에 도핑된 도펀트 농도보다 높을 수 있다. 예를 들어, 실시예에서 델타 도핑층(241c)의 도펀트 농도는 제2 반사층(250)의 제2 도전형 도펀트 농도보다 높을 수 있으며, 이에 따라 델타 도핑층(241c)을 따라 산화가 우선적으로 진행됨에 따라 절연영역(242)의 두께가 애퍼처(241) 방향으로 얇아지도록 형성할 수 있다.Also, in an embodiment, the dopant concentration of the delta doped layer 241c may be higher than the dopant concentration doped in another layer. For example, in an embodiment, the dopant concentration of the delta doped layer 241c may be higher than that of the second conductivity type dopant of the second reflective layer 250, so that oxidation proceeds preferentially along the delta doped layer 241c. As a result, the insulating region 242 may be formed to be thinner in the direction of the aperture 241.
실시예에서 델타 도핑층(241c)은 원자 단위두께로 형성될 수 있으며, SIMS 등의 분석장비로 확인될 수 있다. 실시예에 의하면 제2 도전형 원소의 델타 도핑으로 절연영역(242)의 산화속도를 제어하여 델타 도핑된 영역의 선택적 또는 우세적인 산화(oxidation)로 사프 에지(sharp edge)를 구현하여 절연영역(242)의 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 제2 두께(T2)가 외측영역에서의 제1 두께(T1)보다 얇게 형성됨으로써 애퍼처(241)에서 빛의 회절현상을 완화시켜 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있다.In an embodiment, the delta doped layer 241c may be formed in atomic unit thickness, and may be confirmed by an analytical device such as SIMS. According to the embodiment, the oxidation rate of the insulating region 242 is controlled by delta doping of the second conductivity type element to implement sharp edges by selective or predominant oxidation of the delta-doped region. The second thickness T2 in the inner region adjacent to the aperture 241 of 242 is formed to be thinner than the first thickness T1 in the outer region, thereby alleviating the diffraction of light in the aperture 241 to reduce the beam The problem of increasing the divergence angle of beams can be solved.
다음으로 도 6a는 도 2에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제2 영역(B)에 대한 제2 실시예의 확대도이다.6A is an enlarged view of the second embodiment of the second region B of the surface light emitting laser device according to the embodiment shown in FIG. 2.
제2 실시예는 제1 실시예의 기술적 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제2 실시예의 기술적 특징을 중심으로 기술하기로 한다.The second embodiment may employ the technical features of the first embodiment, and will be described below with reference to the technical features of the second embodiment.
제2 실시예에서 애퍼처(241)는 복수의 AlGa 계열층(241a)을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 제1 AlGa 계열층(241a1)과 제2 AlGa 계열층(241a2)을 포함할 수 있고, Al농도가 서로 다를 수 있다. 상기 제1 AlGa 계열층(241a1)과 상기 제2 AlGa 계열층(241a2)은 서로 다른 물질을 포함할 수 있다.In the second embodiment, the aperture 241 may include a plurality of AlGa-based layers 241a, and may include, for example, a first AlGa-based layer 241a1 and a second AlGa-based layer 241a2. And the Al concentration may be different. The first AlGa-based layer 241a1 and the second AlGa-based layer 241a2 may include different materials.
예를 들어, 상기 제1 AlGa 계열층(241a1)은 Alz1Ga(1- z1 )As(0<Z1<1)을 포함할 수 있으며, 상기 제2 AlGa 계열층(241a2)은 Alz2Ga(1- z2 )N(0<Z2<1)을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the first AlGa-based layer 241a1 may include Al z1 Ga (1- z1 ) As (0 <Z1 <1), and the second AlGa-based layer 241a2 may be Al z2 Ga ( 1- z2 ) N (0 <Z2 <1) may be included, but is not limited thereto.
예를 들어, 상기 제1 AlGa 계열층(241a1)의 제1 Al의 농도보다 상기 제2 AlGa 계열층(241a2)의 제2 Al 농도가 높을 수 있다. 또한 높은 Al 농도를 구비하는 제2 AlGa 계열층(241a2)에 델타 도핑층(241c)이 배치될 수 있다. For example, the second Al concentration of the second AlGa-based layer 241a2 may be higher than that of the first Al of the first AlGa-based layer 241a1. In addition, the delta doped layer 241c may be disposed on the second AlGa-based layer 241a2 having a high Al concentration.
이때, 상기 제2 AlGa 계열층(241a2)의 Alz2Ga(1- z2 )N(0<Z2<1)의 Al 농도는 그레이딩될 수 있다.In this case, the Al concentration of Al z2 Ga (1- z2 ) N (0 <Z2 <1) of the second AlGa-based layer 241a2 may be graded.
예를 들어, 상기 제2 AlGa 계열층(241a2)의 Al 농도는 그 중심에서 가장 높은 Al 농도를 구비할 수 있으며, 성장방향(y축 방향) 또는 그 반대방항(-y축 방향)으로 점차 농도가 낮아질 수 있다.For example, the Al concentration of the second AlGa-based layer 241a2 may have the highest Al concentration at its center, and gradually increase in the growth direction (y-axis direction) or the opposite direction (-y-axis direction). Can be lowered.
도 6b를 참조하여 도 6a에 도시된 제2 영역(B)의 제2 실시예의 제조방법을 설명하기로 한다.A manufacturing method of the second embodiment of the second region B shown in FIG. 6A will be described with reference to FIG. 6B.
제2 실시예에 의하면 개구영역(240)을 형성하기 위해, AlGa 계열층(241a)은 제1 Al 농도의 제1 AlGa 계열층(241a1)을 포함하며, 그 중심에 제1 농도보다 높은 제2 Al 농도의 제2 AlGa 계열층(241a2)을 포함할 수 있다.According to the second embodiment, to form the opening region 240, the AlGa-based layer 241a includes a first AlGa-based layer 241a1 having a first Al concentration, and at the center thereof, a second higher than the first concentration. The Al concentration may include the second AlGa-based layer 241a2.
예를 들어, 제2 실시예에서 상기 제1 AlGa 계열층(241a1)은 제1 Al 농도의 제1 AlGaAs층일 수 있으며, 제2 AlGa 계열층(241a2)은 제2 Al 농도의 제2 AlGaN층일 수 있다.For example, in the second embodiment, the first AlGa-based layer 241a1 may be a first AlGaAs layer having a first Al concentration, and the second AlGa-based layer 241a2 may be a second AlGaN layer having a second Al concentration. have.
또한 제2 실시예는 상기 제2 AlGa 계열층(241a2)에 델타 도핑층(241c)을 포함할 수 있다.In addition, the second embodiment may include a delta doping layer 241c in the second AlGa-based layer 241a2.
제2 실시예에 의하면 Al 농도가 높은 제2 AlGa 계열층(241a2)을 중심에 포함함으로써 산화공정에서 x축방향으로 제2 AlGa 계열층(241a2)에서 우세하게 산화공정이 진행됨에 따라 도 6a와 같이 절연영역(242)의 두께가 애퍼처(241) 방향으로 얇아지도록 형성할 수 있다. 예를 들어, 실시예에서 절연영역(242)의 외측영역에서의 제1 두께(T1)가 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 제2 두께(T2)보다 두꺼울 수 있다.According to the second exemplary embodiment, since the second AlGa-based layer 241a2 having a high Al concentration is included in the center, the oxidation process is predominantly performed in the second AlGa-based layer 241a2 in the x-axis direction in the oxidation process. Likewise, the insulating region 242 may be formed to be thinner in the direction of the aperture 241. For example, in an embodiment, the first thickness T1 in the outer region of the insulating region 242 may be thicker than the second thickness T2 in the inner region adjacent to the aperture 241.
또한 제2 실시예에서 상기 제2 AlGa 계열층(241a2)이 AlzGa(1-z)N(0<z<1)를 포함하는 경우, 상기 AlzGa(1-z)N(0<z<1)의 Al 농도는 그레이딩될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 AlGa 계열층(241a2) 자체의 중심부분에서 Al 농도가 가장 높을 수 있으며, y축 방향과 그 반대방향인 -y축 방향으로 점차 Al 농도가 낮아질 수 있다. In addition, in the second embodiment, when the second AlGa-based layer 241a2 includes Al z Ga (1-z) N (0 <z <1), the Al z Ga (1-z) N (0 < The Al concentration of z <1) can be graded. For example, the Al concentration may be the highest in the central portion of the second AlGa-based layer 241a2 itself, and the Al concentration may gradually decrease in the -y axis direction opposite to the y axis direction.
실시예에 의하면 Al 농도가 그레이딩되는 제2 AlGa 계열층(241a2)을 구비함으로써 그 중심에서 가장 우세적인 산화(oxidation)진행이 됨으로써 더욱 사프한 에지(sharp edge)를 구현할 수 있다.According to the embodiment, by providing the second AlGa-based layer 241a2 in which the Al concentration is graded, oxidization is predominantly performed at the center thereof, so that sharper edges can be realized.
또한 실시예에 의하면 상기 제2 AlGa 계열층(241a2)에 델타 도핑층(241c)을 배치할 수 있다.In some embodiments, the delta doped layer 241c may be disposed on the second AlGa-based layer 241a2.
이에 따라 제2 실시예에서 제2 AlGa 계열층(241a2)에 델타 도핑층(241c)을 형성한 후에 산화공정을 진행함에 따라 도 6a와 같이 애퍼처(241) 내에 델타 도핑층(241c)이 존재하면서 절연영역(242)의 두께가 애퍼처(241) 방향으로 샤프한 에지 형태로 형성될 수 있다.Accordingly, as the oxidized process is performed after the delta doped layer 241c is formed on the second AlGa based layer 241a2 in the second embodiment, the delta doped layer 241c exists in the aperture 241 as shown in FIG. 6A. The thickness of the insulating region 242 may be formed in a sharp edge shape toward the aperture 241.
예를 들어, 실시예에서 절연영역(242)의 외측영역에서의 제1 두께(T1)가 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 제2 두께(T2)보다 두꺼울 수 있다.For example, in an embodiment, the first thickness T1 in the outer region of the insulating region 242 may be thicker than the second thickness T2 in the inner region adjacent to the aperture 241.
실시예에 의하면, 절연영역(242)의 외측영역에서의 제1 두께(T1)가 내측영역에서의 제2 두께(T2)보다 두꺼울 수 있다. 이에 따라 실시예에서 절연영역(242)의 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 제2 두께(T2)가 외측영역에서의 제1 두께(T1)보다 얇게 형성됨으로써 애퍼처(241)에서 빛의 회절현상을 완화시켜 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있다.According to an embodiment, the first thickness T1 in the outer region of the insulating region 242 may be thicker than the second thickness T2 in the inner region. Accordingly, in the embodiment, the second thickness T2 in the inner region adjacent to the aperture 241 of the insulating region 242 is formed to be thinner than the first thickness T1 in the outer region, so that the light in the aperture 241 is reduced. The problem of increasing the divergence angle of the beams can be solved by alleviating the diffraction phenomenon of the beam.
제2 실시예에 의하면 상기 제2 AlGa 계열층(241a2)에서 Al 농도가 그레이딩됨에 따라 그 중심에서 가장 우세적인 산화(oxidation)진행이 될 수 있고, 동시에 제2 AlGa 계열층(241a2)에 델타 도핑층(241c)이 배치됨으로써 더욱 사프한 에지(sharp edge)를 구현할 수 있다.According to the second embodiment, as Al concentration is graded in the second AlGa-based layer 241a2, oxidation may be predominantly performed at the center thereof, and at the same time, delta doping is performed in the second AlGa-based layer 241a2. The layer 241c may be disposed to implement sharper edges.
이에 따라 제2 실시예에 의하면 절연영역(242)의 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 제2 두께(T2)가 외측영역에서의 제1 두께(T1)보다 더욱 얇게 형성됨으로써 애퍼처(241)에서 빛의 회절현상을 완화시켜 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있다.Accordingly, according to the second exemplary embodiment, the second thickness T2 in the inner region adjacent to the aperture 241 of the insulating region 242 is formed to be thinner than the first thickness T1 in the outer region. In 241, light diffraction may be alleviated to increase the divergence angle of beams.
또한 제2 실시예는 제2 도전형 원소로 도핑된 델타 도핑층(241c)을 애퍼처(241)에 배치함으로써 애퍼처(241)에서의 전류확산에 의해 애퍼처(aperture)에서 전류밀집(current crowding) 현상을 방지하여 애퍼처 에지(aperture edge)에서의 고차 모드(higher mode) 발진을 방지하여 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.In addition, in the second embodiment, the delta-doped layer 241c doped with the second conductivity type element is disposed in the aperture 241 so that current is concentrated in the aperture by current diffusion in the aperture 241. Surface light emitting laser device capable of solving the problem of increasing the divergence angle of beams by preventing high mode oscillation at the aperture edge by preventing crowding phenomenon and the same It can provide a light emitting device comprising.
다음으로 도 7a는 도 2에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제2 영역(B)에 대한 제3 실시예의 확대도이다.Next, FIG. 7A is an enlarged view of the third embodiment of the second region B of the surface light emitting laser device according to the embodiment shown in FIG. 2.
제3 실시예는 제1 실시예, 제2 실시예의 기술적 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제3 실시예의 기술적 특징을 중심으로 기술하기로 한다.The third embodiment may employ the technical features of the first and second embodiments, and will be described below with reference to the technical features of the third embodiment.
제3 실시예에서 상기 애퍼처(241)는 제1 AlGa 계열층(241a1)과 GaAs계열층(241a3)을 포함할 수 있다. In the third embodiment, the aperture 241 may include a first AlGa-based layer 241a1 and a GaAs-based layer 241a3.
예를 들어, 상기 제1 AlGa 계열층(241a1)은 AlzGa(1-z)As(0<z<1)을 포함할 수 있으며, 상기 GaAs 계열층(241a3)은 GaAs층을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the first AlGa-based layer 241a1 may include Al z Ga (1-z) As (0 <z <1), and the GaAs-based layer 241a3 may include a GaAs layer. However, it is not limited thereto.
또한 제3 실시예는 상기 GaAs 계열층(241a3)에 델타 도핑층(241c)을 포함할 수 있다.In addition, the third embodiment may include a delta doping layer 241c in the GaAs-based layer 241a3.
도 7b를 참조하여 도 7a에 도시된 제2 영역(B)의 제3 실시예의 제조방법을 설명하기로 한다.A manufacturing method of the third embodiment of the second region B shown in FIG. 7A will be described with reference to FIG. 7B.
제3 실시예에 의하면 개구영역(240)을 형성하기 위해, 제1 AlGa 계열층(241a1)을 포함하며, 그 중심에 GaAs 계열층(241a3)을 포함할 수 있다.According to the third embodiment, in order to form the opening region 240, the first AlGa-based layer 241a1 may be included, and a GaAs-based layer 241a3 may be included at the center thereof.
이때 상기 GaAs 계열층(241a3)에 델타 도핑층(241c)이 배치될 수 있다.In this case, a delta doped layer 241c may be disposed on the GaAs-based layer 241a3.
제3 실시예에 의하면 상기 GaAs 계열층(241a3)에 델타 도핑층(241c)을 배치할 수 있다.According to the third exemplary embodiment, the delta doped layer 241c may be disposed on the GaAs-based layer 241a3.
이에 따라 제3 실시예에서 GaAs 계열층(241a3)에 델타 도핑층(241c)을 형성한 후에 산화공정을 진행함에 따라 도 7a와 같이 애퍼처(241) 내에 델타 도핑층(241c)이 존재하면서 절연영역(242)의 두께가 애퍼처(241) 방향으로 샤프한 에지 형태로 형성될 수 있다.Accordingly, after the delta doped layer 241c is formed on the GaAs-based layer 241a3 in the third embodiment, as the oxidation process proceeds, the delta doped layer 241c exists in the aperture 241 as shown in FIG. 7A. The thickness of the region 242 may be formed in the shape of a sharp edge in the direction of the aperture 241.
예를 들어, 실시예에서 절연영역(242)의 외측영역에서의 제1 두께(T1)가 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 제2 두께(T2)보다 두꺼울 수 있다.For example, in an embodiment, the first thickness T1 in the outer region of the insulating region 242 may be thicker than the second thickness T2 in the inner region adjacent to the aperture 241.
실시예에 의하면, 절연영역(242)의 외측영역에서의 제1 두께(T1)가 내측영역에서의 제2 두께(T2)보다 두꺼울 수 있다. 이에 따라 실시예에서 절연영역(242)의 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 제2 두께(T2)가 외측영역에서의 제1 두께(T1)보다 얇게 형성됨으로써 애퍼처(241)에서 빛의 회절현상을 완화시켜 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있다.According to an embodiment, the first thickness T1 in the outer region of the insulating region 242 may be thicker than the second thickness T2 in the inner region. Accordingly, in the embodiment, the second thickness T2 in the inner region adjacent to the aperture 241 of the insulating region 242 is formed to be thinner than the first thickness T1 in the outer region, so that the light in the aperture 241 is reduced. The problem of increasing the divergence angle of the beams can be solved by alleviating the diffraction phenomenon of the beam.
또한 제3 실시예는 제2 도전형 원소로 도핑된 델타 도핑층(241c)을 애퍼처(241)에 배치함으로써 애퍼처(241)에서의 전류확산에 의해 애퍼처(aperture)에서 전류밀집(current crowding) 현상을 방지하여 애퍼처 에지(aperture edge)에서의 고차 모드(higher mode) 발진을 방지하여 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.In addition, the third embodiment arranges the delta-doped layer 241c doped with the second conductivity type element in the aperture 241 so that current is concentrated in the aperture by current diffusion in the aperture 241. Surface light emitting laser device capable of solving the problem of increasing the divergence angle of beams by preventing high mode oscillation at the aperture edge by preventing crowding phenomenon and the same It can provide a light emitting device comprising.
이때 도 7c는 도 7a에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제2 영역(B)에서 2DHG(2 dimensional hole gas) 효과 개념도이다.7C is a conceptual diagram of 2DHG (2D hole gas) effect in the second region B of the surface light emitting laser device according to the embodiment shown in FIG. 7A.
제3 실시예에 의하면 도 7a와 같이, 제1 AlGa 계열층(241a1) 사이에 GaAs 계열층(241a3)이 배치됨으로써, 도 7c와 같이 2DHG(2 dimensional hole gas) 형성하여 2DHG를 통한 전류스프레딩(current spreading)으로 애퍼처 영역에서 캐리어 분포 균일성(carrier distribution uniformity)을 현저히 향상시킬 수 있다.According to the third embodiment, as shown in FIG. 7A, a GaAs-based layer 241a3 is disposed between the first AlGa-based layers 241a1, thereby forming 2D dimensional hole gas (2DHG) as shown in FIG. 7C to spread current through 2DHG. (current spreading) can significantly improve carrier distribution uniformity in the aperture region.
또한 제3 실시예에 의하면 AlGa 계열층(241a)인 AlGaAs층 사이에 GaAs 계열층(241a3)인 GaAs층이 배치됨으로써 2DHG(2 dimensional hole gas) 형성하여 2DHG를 통한 전류스프레딩(current spreading)으로 애퍼처(aperture)에서 전류밀집(current crowding) 현상을 방지하여 애퍼처 에지(aperture edge)에서의 고차 모드(higher mode) 발진을 방지하여 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.In addition, according to the third embodiment, a GaAs layer, which is a GaAs series layer 241a3, is disposed between an AlGaAs layer, which is an AlGa series layer 241a, to form 2D dimensional hole gas (2DHG), thereby providing current spreading through 2DHG. Prevents current crowding at the aperture and prevents higher mode oscillations at the aperture edge, thereby increasing the divergence angle of beams. It is possible to provide a surface light emitting laser device and a light emitting device including the same.
도 8a는 도 2에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제2 영역(B)의 제4 실시예 이며, 도 8b는 도 8a에 도시된 제5 실시예의 제조공정도이다.FIG. 8A is a fourth embodiment of a second region B of the surface light emitting laser device according to the embodiment shown in FIG. 2, and FIG. 8B is a manufacturing process diagram of the fifth embodiment shown in FIG. 8A.
제4 실시예는 제1 실시예 내지 제3 실시예의 기술적 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제4 실시예의 기술적 특징을 중심으로 기술하기로 한다.The fourth embodiment may employ the technical features of the first to third embodiments, and will be described below with reference to the technical features of the fourth embodiment.
제4 실시예에 의하면 델타 도핑층(241c)이 애퍼처(241)의 하부영역(241b)에 배치될 수 있다.According to the fourth embodiment, the delta doped layer 241c may be disposed in the lower region 241b of the aperture 241.
도 8b를 참조하면, 개구영역(240)을 형성하기 위한 AlGa 계열층(241a)이 활성영역(230) 상에 형성되며, 상기 AlGa 계열층(241a) 성장과정에서 제2 도전형 원소의 도핑에 의해 델타 도핑층(241c)이 AlGa 계열층(241a)의 하부영역(241b)에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 8B, an AlGa-based layer 241a for forming the opening region 240 is formed on the active region 230, and the doping of the second conductivity type element during the growth of the AlGa-based layer 241a is performed. The delta doped layer 241c may be disposed in the lower region 241b of the AlGa series layer 241a.
상기 AlGa 계열층(241a)은 AlzGa(1-z)As(0<z<1) 등의 물질을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 델타 도핑층(241c)은 제2 도전형 원소로 도핑될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 델타 도핑층(241c)은 Be, Mg, C, Zn 중 어느 하나 이상으로 도핑될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The AlGa-based layer 241a may include a material such as Al z Ga (1-z) As (0 <z <1), but is not limited thereto. The delta doped layer 241c may be doped with a second conductivity type element, but is not limited thereto. For example, the delta doped layer 241c may be doped with any one or more of Be, Mg, C, and Zn, but is not limited thereto.
제4 실시예에 의하면 제2 도전형 원소로 도핑된 델타 도핑층(241c)을 애퍼처(241)의 하부영역(241b)에 배치함으로써 애퍼처(241)에서의 고른 전류확산에 의해 애퍼처 에지(aperture edge)에서의 전류밀집 현상을 방지함으로써 전류확산에 따라 애퍼처 전체영역에서 균일한 광출력을 낼 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.According to the fourth embodiment, the delta doped layer 241c doped with the second conductivity type element is disposed in the lower region 241b of the aperture 241 so that the aperture edge can be spread evenly in the aperture 241. The present invention can provide a surface light emitting laser device capable of generating a uniform light output in the entire aperture according to current diffusion by preventing a current density phenomenon at the aperture edge, and a light emitting device including the same.
또한 제4 실시예는 제2 도전형 원소로 도핑된 델타 도핑층(241c)을 애퍼처(241)의 하부영역(241b)에 배치함으로써 애퍼처(241)에서의 전류확산에 의해 애퍼처(aperture)에서 전류밀집(current crowding) 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라 실시예는 애퍼처 에지(aperture edge)에서 전류밀집(current crowding) 현상을 방지하여 고차 모드(higher mode) 발진을 방지되어 빔의 발산각(divergence angle of beams)이 증가되는 문제를 해결할 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.In addition, in the fourth embodiment, the delta-doped layer 241c doped with the second conductivity type element is disposed in the lower region 241b of the aperture 241 so as to be apertured by current diffusion in the aperture 241. ) Can prevent current crowding. Accordingly, the embodiment prevents a current crowding phenomenon at the aperture edge to prevent higher mode oscillation, thereby increasing the divergence angle of the beams. The present invention provides a surface light emitting laser device and a light emitting device including the same.
또한 제4 실시예에 의하면, 도 8a와 같이 애퍼처(241) 내에 델타 도핑층(241c)이 존재하면서 절연영역(242)의 두께가 애퍼처(241) 방향으로 얇아지도록 형성할 수 있다. 예를 들어, 실시예에서 절연영역(242)의 외측영역에서의 두께가 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 두께보다 두꺼울 수 있다.In addition, according to the fourth embodiment, as shown in FIG. 8A, while the delta doping layer 241c is present in the aperture 241, the thickness of the insulating region 242 may be formed to be thinner in the direction of the aperture 241. For example, in an embodiment, the thickness in the outer region of the insulating region 242 may be thicker than the thickness in the inner region adjacent to the aperture 241.
이에 따라 실시예에 의하면, 절연영역(242)은 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 두께가 외측영역에서의 두께보다 얇게 형성됨으로써 애퍼처(241)에서 빛의 회절현상을 완화시켜 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있다.Accordingly, according to the embodiment, the insulating region 242 has a thickness in the inner region adjacent to the aperture 241 to be thinner than the thickness in the outer region, thereby alleviating the diffraction of light in the aperture 241 to reduce the beam The problem of increasing the divergence angle of beams can be solved.
도 10은 도 8a에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제2 영역(B)에서 2DHG 효과 개념도이며, 상기 델타 도핑층(241c)은 AlGa 계열층인 p-AlGaAs층과 GaAs층 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 반사층(250)은 p-AlGaAs층을 포함할 수 있으며, 제2 캐비티(233)은 GaAs층를 포함할 수 있으며, 상기 델타 도핑층(241c)은 제2 반사층(250)과 제2 캐비티(233) 사이에 배치되어 2DHG 효과를 통한 전류확산이 가능할 수 있다.FIG. 10 is a conceptual view of a 2DHG effect in the second region B of the surface light emitting laser device according to the embodiment shown in FIG. 8A, wherein the delta doping layer 241c is between an AlGa-based layer and a p-AlGaAs layer. Can be placed in. For example, the second reflective layer 250 may include a p-AlGaAs layer, the second cavity 233 may include a GaAs layer, and the delta doped layer 241c may have a second reflective layer 250. It is disposed between the second cavity 233 may be able to spread the current through the 2DHG effect.
실시예에 의하면 제2 도전형 원소의 델타 도핑으로 절연영역(242)의 산화속도를 제어하여 델타 도핑된 영역의 선택적 또는 우세적인 산화(oxidation)로 사프 에지(sharp edge)를 구현할 수 있으며, 도 8a와 같이 애퍼처(241)의 하부영역(241b)에 델타 도핑층(delta doping layer)(241c)의 성장으로 2DHG(2 dimensional hole gas) 형성하여 2DHG를 통한 전류스프레딩(current spreading)으로 애퍼처 영역에서 캐리어 분포 균일성(carrier distribution uniformity)을 개선할 수 있다. According to the embodiment, the oxidization rate of the insulating region 242 may be controlled by delta doping of the second conductivity type element to implement sharp edges by selective or predominant oxidation of the delta doped region. As shown in FIG. 8A, a 2D dimensional hole gas (2DHG) is formed by the growth of a delta doping layer (241c) in the lower region 241b of the aperture 241, and the current spreading through the 2DHG is performed. Carrier distribution uniformity can be improved in the aperture region.
이에 따라 제4 실시예에 의하면 제2 도전형 원소로 도핑된 델타 도핑층(241c)을 애퍼처(241) 하부영역(241b)에 배치함으로써 애퍼처(241)에서의 고른 전류확산에 의해 애퍼처(241) 에지에서의 전류밀집 현상을 방지함으로써 전류 주입효율을 향상시켜 광출력과 전압효율을 향상시킬 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.Accordingly, according to the fourth exemplary embodiment, the delta doped layer 241c doped with the second conductivity type element is disposed in the lower region 241b of the aperture 241 so that the aperture can be spread evenly in the aperture 241. A surface light emitting laser device capable of improving current injection efficiency by improving current injection efficiency by preventing current condensation at an edge and a light emitting device including the same can be provided.
또한 제4 실시예는 제2 도전형 원소로 도핑된 델타 도핑층(241c)을 애퍼처(241) 하부영역(241b)에 배치함으로써 애퍼처(241)에서의 전류확산에 의해 애퍼처 에지(aperture edge)에서의 고차 모드(higher mode) 발진을 방지하여 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.In addition, in the fourth exemplary embodiment, the aperture doped by the current diffusion in the aperture 241 by disposing the delta doped layer 241c doped with the second conductivity type element in the lower region 241b of the aperture 241. A surface light emitting laser device capable of solving a problem of increasing divergence angle of beams by preventing higher mode oscillation at an edge and a light emitting device including the same can be provided.
다음으로 도 9a는 도 2에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제2 영역(B)의 제5 실시예 이며, 도 9b는 도 9a에 도시된 제5 실시예의 제조공정도이다.Next, FIG. 9A is a fifth embodiment of the second region B of the surface light emitting laser device according to the embodiment shown in FIG. 2, and FIG. 9B is a manufacturing process diagram of the fifth embodiment shown in FIG. 9A.
제5 실시예는 제1 실시예 내지 제4 실시예의 기술적 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제5 실시예의 기술적 특징을 중심으로 기술하기로 한다.The fifth embodiment may employ the technical features of the first to fourth embodiments, and will be described below with reference to the technical features of the fifth embodiment.
제5 실시예에 의하면 델타 도핑층(241c)이 애퍼처(241)의 상부영역(241t)에 배치될 수 있다.According to the fifth embodiment, the delta doped layer 241c may be disposed in the upper region 241t of the aperture 241.
도 9b를 참조하면, 개구영역(240)을 형성하기 위한 AlGa 계열층(241a)이 활성영역(230) 상에 형성되며, 상기 AlGa 계열층(241a) 성장과정에서 제2 도전형 원소의 도핑에 의해 델타 도핑층(241c)이 AlGa 계열층(241a)의 상부영역(241t)에 배치될 수 있다. 상기 AlGa 계열층(241a)은 AlzGa(1-z)As(0<z<1) 등의 물질을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. Referring to FIG. 9B, an AlGa-based layer 241a for forming the opening region 240 is formed on the active region 230, and the doping of the second conductivity type element during the growth of the AlGa-based layer 241a is performed. The delta doped layer 241c may be disposed in the upper region 241t of the AlGa series layer 241a. The AlGa-based layer 241a may include a material such as Al z Ga (1-z) As (0 <z <1), but is not limited thereto.
도 10은 도 9a에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제2 영역(B)에서 2DHG 효과 개념도이며, 상기 델타 도핑층(241c)은 AlGa 계열층인 p-AlGaAs층과 GaAs층 사이에 배치될 수 있다. 상기 델타 도핑층(241c)이 AlGa 계열층(241a)의 상부영역(241t)에 배치될 수 있다.FIG. 10 is a conceptual diagram of a 2DHG effect in the second region B of the surface light emitting laser device according to the embodiment shown in FIG. 9A, wherein the delta doping layer 241c is formed between an AlGa-based p-AlGaAs layer and a GaAs layer. Can be placed in. The delta doped layer 241c may be disposed in the upper region 241t of the AlGa series layer 241a.
예를 들어, 제2 반사층(250)은 p-AlGaAs층을 포함할 수 있으며, 제2 캐비티(233)은 GaAs층를 포함할 수 있으며, 상기 델타 도핑층(241c)은 제2 반사층(250)과 제2 캐비티(233) 사이에 배치되어 2DHG 효과를 통한 전류확산이 가능할 수 있다.For example, the second reflective layer 250 may include a p-AlGaAs layer, the second cavity 233 may include a GaAs layer, and the delta doped layer 241c may have a second reflective layer 250. It is disposed between the second cavity 233 may be able to spread the current through the 2DHG effect.
제5 실시예에 의하면 제2 도전형 원소의 델타 도핑으로 절연영역(242)의 산화속도를 제어하여 델타 도핑된 영역의 선택적 또는 우세적인 산화(oxidation)로 사프 에지(sharp edge)를 구현할 수 있으며, 도 9a와 같이 애퍼처(241)의 상부영역(241t)에 델타 도핑층(delta doping layer)(241c)의 성장으로 2DHG(2 dimensional hole gas) 형성하여 2DHG를 통한 전류스프레딩(current spreading)으로 애퍼처 영역에서 캐리어 분포 균일성(carrier distribution uniformity)을 개선할 수 있다. According to the fifth exemplary embodiment, the stiff edge may be implemented by selective or predominant oxidation of the delta-doped region by controlling the oxidation rate of the insulating region 242 by delta doping of the second conductivity type element. As shown in FIG. 9A, a 2D dimensional hole gas (2DHG) is formed in the upper region 241t of the aperture 241 by the growth of a delta doping layer 241c, and current spreading through the 2DHG is performed. As a result, carrier distribution uniformity may be improved in the aperture region.
이에 따라 제5 실시예에 의하면 제2 도전형 원소로 도핑된 델타 도핑층(241c)을 애퍼처(241)에 배치함으로써 애퍼처(241)에서의 고른 전류확산에 의해 애퍼처(241) 에지에서의 전류밀집 현상을 방지함으로써 전류 주입효율을 향상시켜 광출력과 전압효율을 향상시킬 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.Accordingly, according to the fifth exemplary embodiment, the delta doped layer 241c doped with the second conductivity type element is disposed in the aperture 241 so that even current spreading in the aperture 241 is performed at the edge of the aperture 241. It is possible to provide a surface light emitting laser device and a light emitting device including the same, which can improve current injection efficiency by preventing current condensation of the light, thereby improving light output and voltage efficiency.
또한 제5 실시예는 제2 도전형 원소로 도핑된 델타 도핑층(241c)을 애퍼처(241) 상부영역(241t)에 배치함으로써 애퍼처(241)에서의 전류확산에 의해 애퍼처 에지(aperture edge)에서의 고차 모드(higher mode) 발진을 방지하여 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.In addition, in the fifth embodiment, an aperture edge is formed by the current diffusion in the aperture 241 by placing the delta doped layer 241c doped with the second conductivity type element in the upper region 241t of the aperture 241. A surface light emitting laser device capable of solving a problem of increasing divergence angle of beams by preventing higher mode oscillation at an edge and a light emitting device including the same can be provided.
<제2 접촉 전극, 패시베이션층, 제2 전극><2nd contact electrode, passivation layer, 2nd electrode>
다시 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 표면방출 레이저소자(200)는 애퍼처(241)의 둘레의 영역에서 제2 반사층(250)으로부터 절연영역(242)과 활성영역(230)까지 메사 식각 될 수 있다. 또한, 제1 반사층(220)의 일부까지도 메사 식각될 수 있다.Referring back to FIG. 2, the surface-emitting laser device 200 according to the embodiment is mesa etched from the second reflective layer 250 to the insulating region 242 and the active region 230 in the region around the aperture 241. Can be. In addition, even a part of the first reflective layer 220 may be mesa etched.
제2 반사층(250) 상에는 제2 접촉 전극(255)이 배치될 수 있는데, 제2 접촉 전극(255)의 사이의 영역에서 제2 반사층(250)이 노출되는 영역은 상술한 애퍼처(241)와 대응될 수 있다. The second contact electrode 255 may be disposed on the second reflective layer 250, and the area where the second reflective layer 250 is exposed in the area between the second contact electrodes 255 is the aperture 241 described above. May correspond to
상기 접촉 전극(255)은 제2 반사층(250)과 후술되는 제2 전극(280)의 접촉 특성을 향상시킬 수 있다.The contact electrode 255 may improve the contact property between the second reflective layer 250 and the second electrode 280 described later.
도 2에서 메사 식각된 발광 구조물의 측면과 상부면 및 제1 반사층(220)의 상부면에 패시베이션층(270)이 배치될 수 있다. 패시베이션층(270)은 소자 단위로 분리된 표면방출 레이저소자(200)의 측면에도 배치되어, 표면방출 레이저소자(200)를 보호하고 절연시킬 수 있다. 패시베이션층(270)은 절연성 물질로 이루어질 수 있고, 예를 들면 질화물 또는 산화물로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 패시베이션층(270)은 폴리마이드(Polymide), 실리카(SiO2), 또는 질화 실리콘(Si3N4) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In FIG. 2, a passivation layer 270 may be disposed on the side and top surfaces of the mesa-etched light emitting structure and the top surface of the first reflective layer 220. The passivation layer 270 may also be disposed on the side surface of the surface emission laser device 200 separated by device units to protect and insulate the surface emission laser device 200. The passivation layer 270 may be made of an insulating material, for example, nitride or oxide. For example, the passivation layer 270 may include at least one of polymide, silica (SiO 2 ), or silicon nitride (Si 3 N 4 ).
패시베이션층(270)은 발광 구조물의 상부면에서의 두께가 제2 접촉 전극(255)보다 얇을 수 있으며, 이를 통해 제2 접촉 전극(255)이 패시베이션층(270) 상부로 노출될 수 있다. 노출된 제2 접촉 전극(255)과 전기적으로 접촉하며 제2 전극(280)이 배치될 수 있는데, 제2 전극(280)은 패시베이션층(270)의 상부로 연장되어 배치되어 외부로부터 전류를 공급받을 수 있다.The passivation layer 270 may be thinner than the second contact electrode 255 at the top surface of the light emitting structure, and thus the second contact electrode 255 may be exposed to the upper portion of the passivation layer 270. The second electrode 280 may be disposed in electrical contact with the exposed second contact electrode 255. The second electrode 280 extends above the passivation layer 270 to supply current from the outside. I can receive it.
제2 전극(280)은 도전성 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면 금속일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 전극(280)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.The second electrode 280 may be made of a conductive material, for example, may be a metal. For example, the second electrode 280 may include at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), and gold (Au). It may be formed into a structure.
실시예는 애퍼처 에지(aperture edge)에서 전류밀집(current crowding) 현상을 방지하여 고차 모드(higher mode) 발진을 방지하여 빔의 발산각(divergence angle of beams)이 증가되는 문제를 해결할 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.The embodiment can solve the problem of increasing the divergence angle of beams by preventing current crowding at the aperture edge to prevent higher mode oscillation. A light emitting laser device and a light emitting device including the same can be provided.
실시예는 애퍼처 에지에서 전류밀집 현상을 방지하여 전류확산에 따라 애퍼처 전체영역에서 균일한 광출력을 낼 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.Embodiments can provide a surface light emitting laser device and a light emitting device including the same, which can prevent current condensation at the aperture edge to produce a uniform light output in the entire aperture area according to current diffusion.
또한 실시예는 애퍼처 에지에서 빛의 회절현상을 완화시켜 빔의 발산각이 증가되는 문제를 해결할 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.In addition, the embodiment can provide a surface light emitting laser device and a light emitting device including the same that can solve the problem that the diffraction phenomenon of the light at the aperture edge to increase the divergence angle of the beam.
이하 도 11a 내지 도 16을 참조하여 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제조방법을 각 실시예의 제조방법 특징을 포함하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a surface light emitting laser device according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 11A through 16, including the method of each embodiment.
우선, 도 11a와 같이, 기판(210) 상에 제1 반사층(220), 활성영역(230) 및 제2 반사층(250)을 포함하는 발광구조물을 형성시킨다.First, as shown in FIG. 11A, a light emitting structure including a first reflective layer 220, an active region 230, and a second reflective layer 250 is formed on a substrate 210.
상기 기판(210)은 반도체 물질 성장에 적합한 물질이나 캐리어 웨이퍼로 형성될 수 있으며, 열 전도성이 뛰어난 물질로 형성될 수 있고, 전도성 기판 또는 절연성 기판을 포함할 수 있다.The substrate 210 may be formed of a material suitable for growth of a semiconductor material or a carrier wafer, may be formed of a material having excellent thermal conductivity, and may include a conductive substrate or an insulating substrate.
예를 들어, 기판(210)이 전도성 기판인 경우, 전기 전도도가 우수한 금속을 사용할 수 있고, 표면 광방출 레이저 소자(200) 작동 시 발생하는 열을 충분히 발산시킬 수 있어야 하므로 열전도도가 높은 GaAs 기판, 또는 금속기판을 사용하거나 실리콘(Si) 기판 등을 사용할 수 있다.For example, when the substrate 210 is a conductive substrate, a metal having excellent electrical conductivity may be used, and a GaAs substrate having high thermal conductivity because it must be able to sufficiently dissipate heat generated when the surface light emitting laser device 200 is operated. Or a metal substrate, or a silicon (Si) substrate or the like.
또한 기판(210)이 비전도성 기판인 경우, AlN 기판이나 사파이어(Al2O3) 기판 또는 세라믹 계열의 기판을 사용할 수 있다.In addition, when the substrate 210 is a non-conductive substrate, an AlN substrate, a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, or a ceramic substrate may be used.
또한 실시예는 기판(210)으로 제1 반사층(220)과 동종의 기판을 사용할 수 있다. 예를 들어, 기판(210)이 제1 반사층(220)과 동종인 GaAs 기판일 때 제1 반사층(210)과 격자 상수가 일치하여, 제1 반사층(220)에 격자 부정합 등의 결함이 발생하지 않을 수 있다.In addition, in the exemplary embodiment, a substrate of the same type as the first reflective layer 220 may be used as the substrate 210. For example, when the substrate 210 is a GaAs substrate of the same type as the first reflective layer 220, the lattice constant coincides with the first reflective layer 210, so that a defect such as lattice mismatch does not occur in the first reflective layer 220. Can be.
다음으로, 기판(210) 상에 제1 반사층(220)이 형성될 수 있으며, 도 11b는 도 11a에 도시된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 제1-2 영역(A2)의 확대도이다.Next, a first reflective layer 220 may be formed on the substrate 210, and FIG. 11B is an enlarged view of the first-second area A2 of the surface light emitting laser device according to the embodiment shown in FIG. 11A. to be.
이하 도 11a와 도 11b를 함께 참조하여 실시예의 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자를 설명하기로 한다.Hereinafter, a surface light emitting laser device according to an exemplary embodiment will be described with reference to FIGS. 11A and 11B.
상기 제1 반사층(220)은 화학증착방법(CVD) 혹은 분자선 에피택시(MBE) 혹은 스퍼터링 혹은 수산화물 증기상 에피택시(HVPE) 등의 방법을 사용하여 성장될 수 있다.The first reflective layer 220 may be grown using a chemical vapor deposition method (CVD) or a molecular beam epitaxy (MBE) or a sputtering or hydroxide vapor phase epitaxy (HVPE).
상기 제1 반사층(220)은 제1 도전형으로 도핑될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전형 도펀트는 Si, Ge, Sn, Se, Te 등과 같은 n형 도펀트를 포함할 수 있다.The first reflective layer 220 may be doped with a first conductivity type. For example, the first conductivity type dopant may include an n type dopant such as Si, Ge, Sn, Se, Te, or the like.
상기 제1 반사층(220)은 갈륨계 화합물, 예를 들면 AlGaAs를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제1 반사층(220)은 분산 브래그 반사기(DBR: Distributed Bragg Reflector)일 수 있다. 예를 들어, 제1 반사층(220)은 서로 다른 굴절 률을 가지는 물질로 이루어진 층들이 교대로 적어도 1회 이상 적층된 구조일 수 있다.The first reflective layer 220 may include a gallium-based compound, for example, AlGaAs, but is not limited thereto. The first reflective layer 220 may be a distributed bragg reflector (DBR). For example, the first reflective layer 220 may have a structure in which layers made of materials having different refractive indices are alternately stacked at least once.
예를 들어, 도 11b와 같이, 상기 제1 반사층(220)은 상기 기판(210) 상에 배치된 제1 그룹 제1 반사층(221) 및 상기 제1 그룹 제1 반사층(221) 상에 배치된 제2 그룹 제1 반사층(222)을 포함할 수 있다. For example, as shown in FIG. 11B, the first reflective layer 220 is disposed on the first group first reflective layer 221 and the first group first reflective layer 221 disposed on the substrate 210. The second group first reflective layer 222 may be included.
상기 제1 그룹 제1 반사층(221)과 제2 그룹 제1 반사층(222)은 AlxGa(1-x)As(0<x<1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어진 복수의 층을 구비할 수 있으며, 각 층 내의 Al이 증가하면 각 층의 굴절률은 감소하고, Ga가 증가하면 각 층의 굴절률은 증가할 수 있다.The first group first reflective layer 221 and the second group first reflective layer 222 may include a plurality of layers made of a semiconductor material having a compositional formula of Al x Ga (1-x) As (0 <x <1). If the Al in each layer increases, the refractive index of each layer may decrease, and if the Ga increases, the refractive index of each layer may increase.
또한 도 11b와 같이, 제1 그룹 제1 반사층(221)과 제2 그룹 제1 반사층(222)도 각각 단일 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 그룹 제1 반사층(221)은 제1 그룹 제1-1 층(221a)과 제1 그룹 제1-2 층(221b)의 약 30~40 페어(pair)를 포함할 수 있다. 또한, 제2 그룹 제1 반사층(222)도 제2 그룹 제1-1 층(222a)과 제2 그룹 제1-2 층(222b)의 약 5~15 페어(pair)를 포함할 수 있다. In addition, as shown in FIG. 11B, the first group first reflective layer 221 and the second group first reflective layer 222 may also be formed of a single layer or a plurality of layers, respectively. For example, the first group first reflective layer 221 may include about 30-40 pairs of the first group first-first layer 221a and the first group first-second layer 221b. have. In addition, the second group first reflective layer 222 may also include about 5 to 15 pairs of the second group first-first layer 222a and the second group first-second layer 222b.
다음으로, 제1 반사층(220) 상에 활성영역(230)이 형성될 수 있다.Next, the active region 230 may be formed on the first reflective layer 220.
도 11b와 같이, 상기 활성영역(230)은 활성층(232) 및 상기 활성층(232)의 하측에 배치되는 제1 캐비티(231), 상측에 배치되는 제2 캐비티(233)를 포함할 수 있다. 실시예의 활성영역(230)은 제1 캐비티(231)와 제2 캐비티(233)를 모두 포함하거나, 둘 중의 하나만 포함할 수도 있다.As illustrated in FIG. 11B, the active region 230 may include an active layer 232, a first cavity 231 disposed under the active layer 232, and a second cavity 233 disposed above. In an exemplary embodiment, the active region 230 may include both the first cavity 231 and the second cavity 233, or may include only one of the two.
상기 활성층(232)은 Ⅲ-Ⅴ족 원소의 화합물 반도체 재료를 이용하여 우물층(232a)과 장벽층(232b)을 포함할 수 있다. 상기 활성층(232)은 InGaAs/AlxGaAs, AlGaInP/GaInP, AlGaAs/AlGaAs, AlGaAs/GaAs, GaAs/InGaAs 등의 1 내지 3 페어 구조로 형성될 수 있으나 이에 한정되지는 않는다. 상기 활성층(232)에는 도펀트가 도핑되지 않을 수 있다. The active layer 232 may include a well layer 232a and a barrier layer 232b using a compound semiconductor material of group III-V elements. The active layer 232 may be formed in a 1 to 3 pair structure such as InGaAs / AlxGaAs, AlGaInP / GaInP, AlGaAs / AlGaAs, AlGaAs / GaAs, GaAs / InGaAs, but is not limited thereto. Dopants may not be doped in the active layer 232.
상기 제1 캐비티(231)와 상기 제2 캐비티(233)는 AlyGa(1-y)As(0<y<1) 물질로 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 제1 캐비티(231)와 상기 제2 캐비티(233)는 각각 AlyGa(1-y)As으로된 복수의 층을 포함할 수 있다. The first cavity 231 and the second cavity 233 may be formed of Al y Ga (1-y) As (0 <y <1) material, but is not limited thereto. For example, the first cavity 231 and the second cavity 233 may each include a plurality of layers made of Al y Ga (1-y) As.
예를 들어, 상기 제1 캐비티(231)는 제1-1 캐비티층(231a)과 제1-2 캐비티층(231b)을 포함할 수 있다. 또한 상기 제2 캐비티(233)는 제2-1 캐비티층(233a)과 제2-2 캐비티층(233b)을 포함할 수 있다. For example, the first cavity 231 may include a first-first cavity layer 231a and a first-second cavity layer 231b. In addition, the second cavity 233 may include a 2-1 cavity layer 233a and a 2-2 cavity layer 233b.
다음으로, 활성영역(230) 상에 개구영역(240)을 형성하기 위한 AlGa 계열층(241a)을 형성할 수 있다.Next, an AlGa series layer 241a for forming the opening region 240 may be formed on the active region 230.
실시예에서는 상기 AlGa 계열층(241a) 성장과정에서 제2 도전형 원소의 도핑에 의해 델타 도핑층(241c)이 AlGa 계열층(241a) 내에 배치될 수 있다. 상기 AlGa 계열층(241a)은 AlzGa(1-z)As(0<z<1) 등의 물질을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In example embodiments, the delta-doped layer 241c may be disposed in the AlGa-based layer 241a by the doping of the second conductivity type element during the growth of the AlGa-based layer 241a. The AlGa-based layer 241a may include a material such as Al z Ga (1-z) As (0 <z <1), but is not limited thereto.
상기 AlGa 계열층(241a)은 도전성 재료를 포함할 수 있으며, 제1 반사층(220) 및 제2 반사층(250)과 동종의 재료를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The AlGa-based layer 241a may include a conductive material, and may include the same material as the first reflective layer 220 and the second reflective layer 250, but is not limited thereto.
예를 들어, 상기 AlGa 계열층(241a)이 AlGaAs 계열물질을 포함하는 경우, 상기 AlGa 계열층(241a)은 AlxGa(1-x)As(0<x<1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있으며, 예를 들면 Al0 .98Ga0 .02As의 조성식을 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.For example, when the AlGa-based layer 241a includes an AlGaAs-based material, the AlGa-based layer 241a is a semiconductor material having a composition formula of Al x Ga (1-x) As (0 <x <1). It may be made by, for example, can have a composition formula of Al 0 .98 0 .02 Ga as, but the embodiment is not limited thereto.
상기 AlGa 계열층(241a)과 상기 델타 도핑층(241c)에 대한 기술적 특징에 대해서는 이후에 도 13a 내지 도 13e를 참조하여 상술하기로 한다.Technical features of the AlGa series layer 241a and the delta doped layer 241c will be described later with reference to FIGS. 13A to 13E.
다음으로, 상기 AlGa 계열층(241a)상에 제2 반사층(250)이 형성될 수 있다. Next, a second reflective layer 250 may be formed on the AlGa-based layer 241a.
상기 제2 반사층(250)은 갈륨계 화합물 예를 들면 AlGaAs를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 반사층(250)의 각 층은 AlGaAs를 포함할 수 있고, 상세하게는 AlxGa(1-x)As(0<x<1)의 조성식을 갖는 반도체 물질로 이루어질 수 있다. The second reflective layer 250 may include a gallium-based compound, for example AlGaAs. For example, each layer of the second reflective layer 250 may include AlGaAs, and in detail, may be formed of a semiconductor material having a compositional formula of Al x Ga (1-x) As (0 <x <1). .
상기 제2 반사층(250)은 제2 도전형 도펀트가 도핑될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 도전형 도펀트는 Mg, Zn, Ca, Sr, Ba 등과 같은 p형 도펀트일 수 있다. 한편, 제1 반사층(220)이 p형 도펀트로 도핑될 수도 있고, 제2 반사층(250)이 n형 도펀트로 도핑될 수도 있다.The second reflective layer 250 may be doped with a second conductivity type dopant. For example, the second conductivity type dopant may be a p-type dopant such as Mg, Zn, Ca, Sr, or Ba. Meanwhile, the first reflective layer 220 may be doped with a p-type dopant, and the second reflective layer 250 may be doped with an n-type dopant.
상기 제2 반사층(250)도 분산 브래그 반사기(DBR: Distributed Bragg Reflector)일 수 있다. 예를 들어, 제2 반사층(250)은 서로 다른 굴절률을 가지는 물질로 이루어진 복수의 층이 교대로 적어도 1회 이상 적층된 구조일 수 있다.The second reflective layer 250 may also be a distributed Bragg reflector (DBR). For example, the second reflective layer 250 may have a structure in which a plurality of layers made of materials having different refractive indices are alternately stacked at least once.
예를 들어, 상기 제2 반사층(250)은 상기 활성영역(230)에 인접하게 배치된 제1 그룹 제2 반사층(251) 및 상기 제1 그룹 제2 반사층(251)보다 상기 활성영역(230)에서 이격배치 된 제2 그룹 제2 반사층(252)을 포함할 수 있다.For example, the second reflective layer 250 may be disposed in the active region 230 than the first group second reflective layer 251 and the first group second reflective layer 251 disposed adjacent to the active region 230. The second group may include a second reflective layer 252 spaced apart from.
또한 상기 제1 그룹 제2 반사층(251)과 제2 그룹 제2 반사층(252)도 각각 단일 또는 복수의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 그룹 제2 반사층(251)은 제1 그룹 제2-1 층(251a)과 제1 그룹 제2-2 층(251b)의 약 1~5 페어(pair)를 포함할 수 있다 또한, 제2 그룹 제2 반사층(252)도 제2 그룹 제2-1 층(252a)과 제2 그룹 제2-2 층(252b)의 약 5~15 페어(pair)를 포함할 수 있다. In addition, the first group second reflecting layer 251 and the second group second reflecting layer 252 may be formed of a single layer or a plurality of layers, respectively. For example, the first group second reflective layer 251 may include about 1 to 5 pairs of the first group 2-1 layer 251a and the first group 2-2 layer 251b. In addition, the second group second reflective layer 252 may also include about 5 to 15 pairs of the second group 2-1 layer 252a and the second group 2-2 layer 252b. .
다음으로 도 12와 같이, 소정의 마스크(300)를 사용하여 발광 구조물을 메사 식각할 수 있다. 이때, 제2 반사층(250)으로부터 AlGa 계열층(241a)과 활성영역(230)까지 메사 식각될 수 있고, 제1 반사층(220)의 일부까지 메사 식각될 수도 있다. 메사 식각에서는 ICP(inductively coupled plasma) 에칭 방법으로, 주변 영역의 제2 반사층(250)으로부터 AlGa 계열층(241a)과 활성영역(230)을 제거할 수 있으며, 메사 식각 영역은 측면이 기울기를 가지고 식각될 수 있다.Next, as shown in FIG. 12, the light emitting structure may be mesa-etched using a predetermined mask 300. In this case, the mesa may be etched from the second reflective layer 250 to the AlGa series layer 241a and the active region 230, and may be mesa etched to a part of the first reflective layer 220. In mesa etching, the AlGa-based layer 241a and the active region 230 may be removed from the second reflective layer 250 in the peripheral region by an inductively coupled plasma (ICP) etching method. It can be etched.
이때, 12를 참조하면, 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자에서 제2 영역(B)은 상기 AlGa 계열층(241a)과 상기 델타 도핑층(241c)을 나타내며, 제2 영역(B)에 대한 각 실시예는 도 13a 내지 도 13e에 도시되어 있으며 이후에 상술하기로 한다.In this case, referring to 12, in the surface light emitting laser device according to the embodiment, the second region B represents the AlGa series layer 241a and the delta doped layer 241c, and Each embodiment is shown in FIGS. 13A-13E and will be described in detail later.
다음으로, 도 14와 같이, AlGa 계열층의 가장 자리 영역을 절연영역(242)으로 변화시킬 수 있으며, 예를 들면 습식 산화(Wet Oxidation)으로 변화시킬 수 있다. 이를 통해 절연영역(242)과 비 산화영역인 애퍼처(241)를 포함하는 개구영역(240)을 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 14, the edge region of the AlGa-based layer may be changed to the insulating region 242, and may be changed to, for example, wet oxidation. As a result, the opening region 240 including the insulating region 242 and the aperture 241 which is a non-oxidation region may be formed.
예를 들어, AlGa 계열층(241a)의 가장 자리 영역으로부터 산소를 공급하면, AlGa 계열층의 AlGaAs가 H2O와 반응하여 알루미늄 산화물(Al2O3)가 형성될 수 있다. 이때, 반응 시간 등을 조절하여, AlGa 계열층의 중앙 영역은 산소와 반응하지 않고 가장 자리영역만 산소와 반응하여 알루미늄 산화물의 절연영역(242)이 형성될 수 있도록 한다. For example, when oxygen is supplied from an edge region of the AlGa-based layer 241a, AlGaAs of the AlGa-based layer may react with H 2 O to form aluminum oxide (Al 2 O 3 ). At this time, by adjusting the reaction time, the center region of the AlGa-based layer does not react with oxygen, and only the edge region reacts with oxygen to form an insulating region 242 of aluminum oxide.
또한 실시예는 이온 주입(Ion implantation)을 통해 AlGa 계열층의 가장 자리 영역을 절연영역(242)으로 변화시킬 수도 있으며 이에 한정하지 않는다. 이온 주입 시에는 300keV 이상의 에너지로 포톤(photon)이 공급될 수 있다.In addition, the embodiment may change the edge region of the AlGa based layer into the insulating region 242 through ion implantation, but is not limited thereto. During ion implantation, photons may be supplied with energy of 300 keV or more.
상술한 반응 공정 후에, 개구영역(240)의 중앙 영역은 도전성의 AlGaAs가 배치되고 가장 자리 영역에는 비도전성의 Al2O3가 배치될 수 있다. 중앙 영역의 AlGaAs는 활성영역(230)에서 방출되는 광이 상부 영역으로 진행되는 부분으로 애퍼처(241)로 정의될 수 있다.After the reaction process described above, conductive AlGaAs may be disposed in the central region of the opening region 240 and non-conductive Al 2 O 3 may be disposed in the edge region. AlGaAs in the central region may be defined as the aperture 241 as a portion where the light emitted from the active region 230 proceeds to the upper region.
이때, 14를 참조하면, 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자에서 제2 영역(B)은 상기 절연영역(242)과 상기 델타 도핑층(241c)을 포함하며, 제2 영역(B)에 대한 각 실시예는 도 15a 내지 도 15e에 도시되어 있으며, 도 13a 내지 도 13e와 함께 이하 상술하기로 한다.In this case, referring to 14, in the surface light emitting laser device according to the embodiment, the second region B includes the insulating region 242 and the delta doped layer 241c, and Each embodiment is shown in FIGS. 15A-15E, which will be described below in conjunction with FIGS. 13A-13E.
우선 도 13a와 도 15a는 도 12, 도 14에 도시된 제2 영역(B)의 제1 실시예(B1)의 제조 개념도이다.First, FIGS. 13A and 15A are conceptual views of the first embodiment B1 of the second region B shown in FIGS. 12 and 14.
도 13a와 같이, 개구영역(240)을 형성하기 위한 AlGa 계열층(241a)이 활성영역(230) 상에 형성되며, 상기 AlGa 계열층(241a) 성장과정에서 제2 도전형 원소의 도핑에 의해 델타 도핑층(241c)이 AlGa 계열층(241a) 내에 배치될 수 있다. 상기 AlGa 계열층(241a)은 AlzGa(1-z)As(0<z<1) 등의 물질을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.As shown in FIG. 13A, an AlGa-based layer 241a for forming the opening region 240 is formed on the active region 230, and is doped by a second conductivity type element during the growth of the AlGa-based layer 241a. The delta doped layer 241c may be disposed in the AlGa based layer 241a. The AlGa-based layer 241a may include a material such as Al z Ga (1-z) As (0 <z <1), but is not limited thereto.
상기 델타 도핑층(241c)은 AlGa 계열층(241a)의 성장방향인 y축 방향에 대한 델타(delta) 함수적인 도핑일 수 있으며, 면 방향인 x축 방향으로의 도핑농도의 차이는 없을 수 있다.The delta doped layer 241c may be a delta functional doping with respect to the y-axis direction, which is the growth direction of the AlGa-based layer 241a, and there may be no difference in doping concentration in the x-axis direction, which is the plane direction. .
실시예에서 델타 도핑층(241c)은 제2 도전형 원소로 도핑될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 델타 도핑층(241c)은 Be, Mg, C, Zn 중 어느 하나 이상으로 도핑될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.In some embodiments, the delta doped layer 241c may be doped with a second conductivity type element, but is not limited thereto. For example, the delta doped layer 241c may be doped with any one or more of Be, Mg, C, and Zn, but is not limited thereto.
실시예는 도핑농도가 높아질수록 산화(oxidation)가 촉진되어 산화층의 두께가 증가되는 원리를 이용하여 도 13a와 같이 AlGa 계열층(241a)에 델타 도핑층(241c)을 형성한 후에 산화공정을 진행함에 따라, 도 15a와 같이 제2 도전형 원소의 델타 도핑으로 절연영역(242)의 x축 방향으로의 산화속도를 제어할 수 있으며, 델타 도핑된 영역의 선택적 또는 우세적인 산화(oxidation)로 사프 에지(sharp edge)를 구현할 수 있다. According to the embodiment, the oxidation process is performed after the oxidization is promoted as the doping concentration is increased to form the delta doping layer 241c on the AlGa-based layer 241a using the principle that the thickness of the oxide layer is increased. As shown in FIG. 15A, the oxidation rate in the x-axis direction of the insulating region 242 can be controlled by the delta doping of the second conductivity type element, and the saffron can be selected by the selective or predominant oxidation of the delta-doped region. Sharp edges can be implemented.
도 15a와 같이, 실시예에서 상기 절연영역(242)의 내측 끝단은 상기 델타 도핑층(241c)과 제1 방향(x축 방향)으로 중첩될 수 있다. 또한 실시예에서 상기 절연영역(242)의 최소 두께는 상기 델타 도핑층(241c)과 접할 수 있다.As shown in FIG. 15A, an inner end of the insulating region 242 may overlap the delta doped layer 241c in a first direction (x-axis direction). In an embodiment, the minimum thickness of the insulating region 242 may be in contact with the delta doped layer 241c.
제1 실시예에 의하면, 도 15a와 같이 애퍼처(241) 내에 델타 도핑층(241c)이 존재하면서 절연영역(242)의 두께가 애퍼처(241) 방향으로 얇아지도록 형성할 수 있다. 예를 들어, 제1 실시예에서 절연영역(242)의 외측영역에서의 제1 두께(T1)가 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 제2 두께(T2)보다 두꺼울 수 있다.According to the first embodiment, as shown in FIG. 15A, while the delta doping layer 241c is present in the aperture 241, the thickness of the insulating region 242 may be made thinner in the direction of the aperture 241. For example, in the first embodiment, the first thickness T1 in the outer region of the insulating region 242 may be thicker than the second thickness T2 in the inner region adjacent to the aperture 241.
이에 따라 제1 실시예에 의하면, 절연영역(242)은 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 제2 두께(T2)가 외측영역에서의 제1 두께(T1)보다 얇게 형성됨으로써 애퍼처(241)에서 빛의 회절현상을 완화시켜 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있다.Accordingly, according to the first embodiment, the insulating region 242 is formed such that the second thickness T2 in the inner region adjacent to the aperture 241 is thinner than the first thickness T1 in the outer region. In 241, light diffraction may be alleviated to increase the divergence angle of beams.
제1 실시예에서 절연영역(242)의 외측영역의 제1 두께(T1)는 약 5nm 내지 50 nm일 수 있다. 상기 절연영역(242)의 두께가 5nm 미만의 경우에 전류 및 광학적인 구속(confinement)에 문제가 생길 수 있다. 한편, 상기 절연영역(242)의 두께가 50nm 초과시 구동 전압의 증가 또는 빔 발산각 증대의 문제가 있다. 또한 상기 절연영역(242)의 두께가 10nm 내지 30 nm로 제어됨으로써 전류와 광학적 구속의 효과가 더욱 증대되며 빔의 발산각의 증대의 문제가 최소화될 수 있다.In the first embodiment, the first thickness T1 of the outer region of the insulating region 242 may be about 5 nm to 50 nm. If the thickness of the insulating region 242 is less than 5 nm, problems may occur in current and optical confinement. On the other hand, when the thickness of the insulating region 242 exceeds 50nm, there is a problem of increasing the driving voltage or increasing the beam divergence angle. In addition, since the thickness of the insulating region 242 is controlled to 10 nm to 30 nm, the effects of current and optical restraint may be further increased, and the problem of increase in the divergence angle of the beam may be minimized.
제1 실시예에서 상기 델타 도핑층(241c)의 도핑농도는 약 1X1016 ~ 1X1020 atoms/cm3일 수 있으며, 이러한 범위에서의 도핑농도를 통해 AlGa 계열층(241a)에 대해 산화공정을 진행 시, 델타 도핑층(241c)을 따라 우선적으로 산화가 진행됨에 따라 도 15a와 같이 절연영역(242)의 두께가 애퍼처(241) 방향으로 얇아지도록 형성할 수 있다.In the first embodiment, the doping concentration of the delta doping layer 241c may be about 1X10 16 to 1X10 20 atoms / cm 3 , and the oxidation process is performed on the AlGa-based layer 241a through the doping concentration in this range. As the oxidation proceeds preferentially along the delta doping layer 241c, the insulating region 242 may be formed to be thinner in the direction of the aperture 241 as shown in FIG. 15A.
상기 델타 도핑층(241c)의 도핑농도는 백그라운드(Background) 캐리어 농도(carrier density)인 1X1016 atoms/cm3이상일 수 있으며, 상기 델타 도핑층(241c)의 도핑농도가 그 상한인 1X1020 atoms/cm3를 초과시 결정품질 저하가 발생할 수 있다.The dope concentration of the delta-doped layer 241c may be 1 × 10 16 atoms / cm 3 or more, which is a background carrier density, and the dope concentration of the delta-doped layer 241c may be 1 × 10 20 atoms /. If cm 3 is exceeded, deterioration of crystal quality may occur.
또한 제1 실시예에서 상기 델타 도핑층(241c)의 도핑농도는 바람직하게는 약 1X1017~1X1019 atoms/cm3로 제어됨으로써, 델타 도핑층(241c)에서 더욱 우선적으로 산화가 진행됨에 따라 내측이 샤프한 형태의 절연영역(242)이 구현됨으로써 애퍼처(241) 에지에서 빛의 회절현상을 현저히 완화시켜 빔의 발산각의 증가를 방지할 수 있으며, AlGa 계열층(241a)의 결정품질이 더욱 향상될 수 있다.In addition, in the first embodiment, the doping concentration of the delta doped layer 241c is preferably controlled at about 1 × 10 17 to 1 × 10 19 atoms / cm 3 , so that oxidation is more preferentially performed in the delta doped layer 241c, so By implementing the sharp insulating region 242, the diffraction phenomenon of light at the edge of the aperture 241 can be remarkably alleviated to prevent an increase in the divergence angle of the beam, and the crystal quality of the AlGa series layer 241a is further improved. Can be improved.
실시예에서 델타 도핑층(241c)은 원자 단위두께로 형성될 수 있으며, SIMS 등의 분석장비로 확인될 수 있다. In an embodiment, the delta doped layer 241c may be formed in atomic unit thickness, and may be confirmed by an analytical device such as SIMS.
제1 실시예에 의하면 제2 도전형 원소의 델타 도핑으로 절연영역(242)의 산화속도를 제어하여 델타 도핑된 영역의 선택적 또는 우세적인 산화(oxidation)로 사프 에지(sharp edge)를 구현하여 절연영역(242)의 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 제2 두께(T2)가 외측영역에서의 제1 두께(T1)보다 얇게 형성됨으로써 애퍼처(241)에서 빛의 회절현상을 완화시켜 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있다.According to the first embodiment, the oxidization rate of the insulating region 242 is controlled by the delta doping of the second conductivity type element, so that the sharp edge is implemented by the selective or predominant oxidation of the delta-doped region. The second thickness T2 in the inner region adjacent to the aperture 241 of the region 242 is formed to be thinner than the first thickness T1 in the outer region, thereby alleviating the diffraction of light in the aperture 241. The problem of increasing the divergence angle of beams can be solved.
다음으로 도 13b와 도 15b는 도 12, 도 14에 도시된 제2 영역(B)의 제2 실시예(B2)의 제조 개념도이다.13B and 15B are conceptual views of the second embodiment B2 of the second region B shown in FIGS. 12 and 14.
제2 실시예는 제1 실시예의 기술적 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제2 실시예의 기술적 특징을 중심으로 기술하기로 한다.The second embodiment may employ the technical features of the first embodiment, and will be described below with reference to the technical features of the second embodiment.
도 13b를 참조하면, 제2 실시예에 의하면 개구영역(240)을 형성하기 위해, AlGa 계열층(241a)은 제1 Al 농도의 제1 AlGa 계열층(241a1)을 포함하며, 그 중심에 제1 농도보다 높은 제2 Al 농도의 제2 AlGa 계열층(241a2)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 13B, in order to form the opening region 240 according to the second embodiment, the AlGa-based layer 241a includes a first AlGa-based layer 241a1 having a first Al concentration, and is formed at the center thereof. The second AlGa-based layer 241a2 having a second Al concentration higher than one concentration may be included.
예를 들어, 제2 실시예에서 상기 제1 AlGa 계열층(241a1)은 제1 Al 농도의 제1 AlGaAs층일 수 있으며, 제2 AlGa 계열층(241a2)은 제2 Al 농도의 제2 AlGaN층일 수 있다. For example, in the second embodiment, the first AlGa-based layer 241a1 may be a first AlGaAs layer having a first Al concentration, and the second AlGa-based layer 241a2 may be a second AlGaN layer having a second Al concentration. have.
또한 제2 실시예는 상기 제2 AlGa 계열층(241a2)에 델타 도핑층(241c)을 포함할 수 있다.In addition, the second embodiment may include a delta doping layer 241c in the second AlGa-based layer 241a2.
제2 실시예에 의하면 Al 농도가 높은 제2 AlGa 계열층(241a2)을 중심에 포함함으로써 산화공정에서 x축방향으로 제2 AlGa 계열층(241a2)에서 우세하게 산화공정이 진행됨에 따라 도 15b와 같이 절연영역(242)의 두께가 애퍼처(241) 방향으로 얇아지도록 형성할 수 있다. 예를 들어, 실시예에서 절연영역(242)의 외측영역에서의 제1 두께(T1)가 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 제2 두께(T2)보다 두꺼울 수 있다.According to the second embodiment, since the second AlGa-based layer 241a2 having a high Al concentration is included in the center, the oxidation process is predominantly performed in the second AlGa-based layer 241a2 in the x-axis direction in the oxidation process, and thus, FIG. Likewise, the insulating region 242 may be formed to be thinner in the direction of the aperture 241. For example, in an embodiment, the first thickness T1 in the outer region of the insulating region 242 may be thicker than the second thickness T2 in the inner region adjacent to the aperture 241.
또한 제2 실시예에서 상기 제2 AlGa 계열층(241a2)이 AlzGa(1-z)N(0<z<1)를 포함하는 경우, 상기 AlzGa(1-z)N(0<z<1)의 Al 농도는 그레이딩될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 AlGa 계열층(241a2) 자체의 중심부분에서 Al 농도가 가장 높을 수 있으며, y축 방향과 그 반대방향인 -y축 방향으로 점차 Al 농도가 낮아질 수 있다. In addition, in the second embodiment, when the second AlGa-based layer 241a2 includes Al z Ga (1-z) N (0 <z <1), the Al z Ga (1-z) N (0 < The Al concentration of z <1) can be graded. For example, the Al concentration may be the highest in the central portion of the second AlGa-based layer 241a2 itself, and the Al concentration may gradually decrease in the -y axis direction opposite to the y axis direction.
실시예에 의하면 Al 농도가 그레이딩되는 제2 AlGa 계열층(241a2)을 구비함으로써 그 중심에서 가장 우세적인 산화(oxidation)진행이 됨으로써 더욱 사프한 에지(sharp edge)를 구현할 수 있다.According to the embodiment, by providing the second AlGa-based layer 241a2 in which the Al concentration is graded, oxidization is predominantly performed at the center thereof, so that sharper edges can be realized.
또한 제2 실시예에 의하면 상기 제2 AlGa 계열층(241a2)에 델타 도핑층(241c)을 배치할 수 있다.In addition, according to the second exemplary embodiment, the delta doped layer 241c may be disposed on the second AlGa-based layer 241a2.
이에 따라 제2 실시예에서 제2 AlGa 계열층(241a2)에 델타 도핑층(241c)을 형성한 후에 산화공정을 진행함에 따라 도 15b와 같이 애퍼처(241) 내에 델타 도핑층(241c)이 존재하면서 절연영역(242)의 두께가 애퍼처(241) 방향으로 샤프한 에지 형태로 형성될 수 있다.Accordingly, as the oxidized process is performed after the delta doped layer 241c is formed on the second AlGa-based layer 241a2 in the second embodiment, the delta doped layer 241c exists in the aperture 241 as shown in FIG. 15B. The thickness of the insulating region 242 may be formed in a sharp edge shape toward the aperture 241.
예를 들어, 실시예에서 절연영역(242)의 외측영역에서의 제1 두께(T1)가 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 제2 두께(T2)보다 두꺼울 수 있다.For example, in an embodiment, the first thickness T1 in the outer region of the insulating region 242 may be thicker than the second thickness T2 in the inner region adjacent to the aperture 241.
제2 실시예에 의하면, 절연영역(242)의 외측영역에서의 제1 두께(T1)가 내측영역에서의 제2 두께(T2)보다 두꺼울 수 있다. 이에 따라 제2 실시예에서 절연영역(242)의 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 제2 두께(T2)가 외측영역에서의 제1 두께(T1)보다 얇게 형성됨으로써 애퍼처(241)에서 빛의 회절현상을 완화시켜 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있다.According to the second embodiment, the first thickness T1 in the outer region of the insulating region 242 may be thicker than the second thickness T2 in the inner region. Accordingly, in the second embodiment, the second thickness T2 in the inner region adjacent to the aperture 241 of the insulating region 242 is formed to be thinner than the first thickness T1 in the outer region, thereby opening the aperture 241. The problem of increasing the divergence angle of the beams can be solved by alleviating the diffraction of the light.
제2 실시예에 의하면 상기 제2 AlGa 계열층(241a2)에서 Al 농도가 그레이딩됨에 따라 그 중심에서 가장 우세적인 산화(oxidation)진행이 될 수 있고, 동시에 제2 AlGa 계열층(241a2)에 델타 도핑층(241c)이 배치됨으로써 더욱 사프한 에지(sharp edge)를 구현할 수 있다.According to the second embodiment, as Al concentration is graded in the second AlGa-based layer 241a2, oxidation may be predominantly performed at the center thereof, and at the same time, delta doping is performed in the second AlGa-based layer 241a2. The layer 241c may be disposed to implement sharper edges.
이에 따라 제2 실시예에 의하면 절연영역(242)의 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 제2 두께(T2)가 외측영역에서의 제1 두께(T1)보다 더욱 얇게 형성됨으로써 애퍼처(241)에서 빛의 회절현상을 완화시켜 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있다.Accordingly, according to the second exemplary embodiment, the second thickness T2 in the inner region adjacent to the aperture 241 of the insulating region 242 is formed to be thinner than the first thickness T1 in the outer region. In 241, light diffraction may be alleviated to increase the divergence angle of beams.
또한 제2 실시예는 제2 도전형 원소로 도핑된 델타 도핑층(241c)을 애퍼처(241)에 배치함으로써 애퍼처(241)에서의 전류확산에 의해 애퍼처(aperture)에서 전류밀집(current crowding) 현상을 방지하여 애퍼처 에지(aperture edge)에서의 고차 모드(higher mode) 발진을 방지하여 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.In addition, in the second embodiment, the delta-doped layer 241c doped with the second conductivity type element is disposed in the aperture 241 so that current is concentrated in the aperture by current diffusion in the aperture 241. Surface light emitting laser device capable of solving the problem of increasing the divergence angle of beams by preventing high mode oscillation at the aperture edge by preventing crowding phenomenon and the same It can provide a light emitting device comprising.
다음으로 도 13c와 도 15c는 도 12, 도 14에 도시된 제2 영역(B)의 제3 실시예(B3)의 제조 개념도이다.13C and 15C are conceptual views of the third embodiment B3 of the second region B shown in FIGS. 12 and 14.
제3 실시예는 제1 실시예, 제2 실시예의 기술적 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제3 실시예의 기술적 특징을 중심으로 기술하기로 한다.The third embodiment may employ the technical features of the first and second embodiments, and will be described below with reference to the technical features of the third embodiment.
제3 실시예에 의하면 개구영역(240)을 형성하기 위해, 제1 AlGa 계열층(241a1)을 포함하며, 그 중심에 GaAs 계열층(241a3)을 포함할 수 있다. According to the third embodiment, in order to form the opening region 240, the first AlGa-based layer 241a1 may be included, and a GaAs-based layer 241a3 may be included at the center thereof.
제3 실시예에 의하면 상기 GaAs 계열층(241a3)에 델타 도핑층(241c)을 배치할 수 있다.According to the third exemplary embodiment, the delta doped layer 241c may be disposed on the GaAs-based layer 241a3.
이에 따라 제3 실시예에서 GaAs 계열층(241a3)에 델타 도핑층(241c)을 형성한 후에 산화공정을 진행함에 따라 도 15c와 같이 애퍼처(241) 내에 델타 도핑층(241c)이 존재하면서 절연영역(242)의 두께가 애퍼처(241) 방향으로 샤프한 에지 형태로 형성될 수 있다.Accordingly, as the oxidized process is performed after the delta doped layer 241c is formed on the GaAs-based layer 241a3 in the third embodiment, as shown in FIG. 15C, the delta doped layer 241c exists in the aperture 241 and is insulated. The thickness of the region 242 may be formed in the shape of a sharp edge in the direction of the aperture 241.
예를 들어, 제3 실시예에서 절연영역(242)의 외측영역에서의 제1 두께(T1)가 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 제2 두께(T2)보다 두꺼울 수 있다.For example, in the third embodiment, the first thickness T1 in the outer region of the insulating region 242 may be thicker than the second thickness T2 in the inner region adjacent to the aperture 241.
제3 실시예에 의하면, 절연영역(242)의 외측영역에서의 제1 두께(T1)가 내측영역에서의 제2 두께(T2)보다 두꺼울 수 있다. 이에 따라 제3 실시예에서 절연영역(242)의 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 제2 두께(T2)가 외측영역에서의 제1 두께(T1)보다 얇게 형성됨으로써 애퍼처(241)에서 빛의 회절현상을 완화시켜 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있다.According to the third embodiment, the first thickness T1 in the outer region of the insulating region 242 may be thicker than the second thickness T2 in the inner region. Accordingly, in the third embodiment, the second thickness T2 in the inner region adjacent to the aperture 241 of the insulating region 242 is formed to be thinner than the first thickness T1 in the outer region, thereby opening the aperture 241. The problem of increasing the divergence angle of the beams can be solved by alleviating the diffraction of the light.
또한 제3 실시예는 제2 도전형 원소로 도핑된 델타 도핑층(241c)을 애퍼처(241)에 배치함으로써 애퍼처(241)에서의 전류확산에 의해 애퍼처(aperture)에서 전류밀집(current crowding) 현상을 방지하여 애퍼처 에지(aperture edge)에서의 고차 모드(higher mode) 발진을 방지하여 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.In addition, the third embodiment arranges the delta-doped layer 241c doped with the second conductivity type element in the aperture 241 so that current is concentrated in the aperture by current diffusion in the aperture 241. Surface light emitting laser device capable of solving the problem of increasing the divergence angle of beams by preventing high mode oscillation at the aperture edge by preventing crowding phenomenon and the same It can provide a light emitting device comprising.
제3 실시예에 의하면 도 15c와 같이, 제1 AlGa 계열층(241a1) 사이에 GaAs 계열층(241a3)이 배치됨으로써, 도 7c와 같이 2DHG(2 dimensional hole gas) 형성하여 2DHG를 통한 전류스프레딩(current spreading)으로 애퍼처 영역에서 캐리어 분포 균일성(carrier distribution uniformity)을 현저히 향상시킬 수 있다.According to the third embodiment, as shown in FIG. 15C, a GaAs-based layer 241a3 is disposed between the first AlGa-based layers 241a1, thereby forming a 2D dimensional hole gas (2DHG) as shown in FIG. 7C to spread current through 2DHG. (current spreading) can significantly improve carrier distribution uniformity in the aperture region.
또한 제3 실시예에 의하면 AlGa 계열층(241a)인 AlGaAs층 사이에 GaAs 계열층(241a3)인 GaAs층이 배치됨으로써 2DHG(2 dimensional hole gas) 형성하여 2DHG를 통한 전류스프레딩(current spreading)으로 애퍼처(aperture)에서 전류밀집(current crowding) 현상을 방지하여 애퍼처 에지(aperture edge)에서의 고차 모드(higher mode) 발진을 방지하여 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.In addition, according to the third embodiment, a GaAs layer, which is a GaAs series layer 241a3, is disposed between an AlGaAs layer, which is an AlGa series layer 241a, to form 2D dimensional hole gas (2DHG), thereby providing current spreading through 2DHG. Prevents current crowding at the aperture and prevents higher mode oscillations at the aperture edge, thereby increasing the divergence angle of beams. It is possible to provide a surface light emitting laser device and a light emitting device including the same.
다음으로 도 13d와 도 15d는 도 12, 도 14에 도시된 제2 영역(B)의 제4 실시예(B4)의 제조 개념도이다.13D and 15D are conceptual views of the fourth embodiment B4 of the second region B shown in FIGS. 12 and 14.
제4 실시예는 제1 실시예 내지 제3 실시예의 기술적 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제4 실시예의 기술적 특징을 중심으로 기술하기로 한다.The fourth embodiment may employ the technical features of the first to third embodiments, and will be described below with reference to the technical features of the fourth embodiment.
도 13d를 참조하면, 개구영역(240)을 형성하기 위한 AlGa 계열층(241a)이 활성영역(230) 상에 형성되며, 도 15d와 같이 상기 AlGa 계열층(241a) 성장과정에서 제2 도전형 원소의 도핑에 의해 델타 도핑층(241c)이 AlGa 계열층(241a)의 하부영역(241b)에 배치될 수 있다. Referring to FIG. 13D, an AlGa-based layer 241a for forming the opening region 240 is formed on the active region 230, and as shown in FIG. 15D, a second conductivity type is formed during the growth of the AlGa-based layer 241a. The delta doped layer 241c may be disposed in the lower region 241b of the AlGa-based layer 241a by the element doping.
상기 AlGa 계열층(241a)은 AlzGa(1-z)As(0<z<1) 등의 물질을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 델타 도핑층(241c)은 제2 도전형 원소로 도핑될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 델타 도핑층(241c)은 Be, Mg, C, Zn 중 어느 하나 이상으로 도핑될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The AlGa-based layer 241a may include a material such as Al z Ga (1-z) As (0 <z <1), but is not limited thereto. The delta doped layer 241c may be doped with a second conductivity type element, but is not limited thereto. For example, the delta doped layer 241c may be doped with any one or more of Be, Mg, C, and Zn, but is not limited thereto.
제4 실시예에 의하면 제2 도전형 원소로 도핑된 델타 도핑층(241c)을 애퍼처(241)의 하부영역(241b)에 배치함으로써 애퍼처(241)에서의 고른 전류확산에 의해 애퍼처 에지(aperture edge)에서의 전류밀집 현상을 방지함으로써 전류확산에 따라 애퍼처 전체영역에서 균일한 광출력을 낼 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.According to the fourth embodiment, the delta doped layer 241c doped with the second conductivity type element is disposed in the lower region 241b of the aperture 241 so that the aperture edge can be spread evenly in the aperture 241. The present invention can provide a surface light emitting laser device capable of generating a uniform light output in the entire aperture according to current diffusion by preventing a current density phenomenon at the aperture edge, and a light emitting device including the same.
또한 제4 실시예는 제2 도전형 원소로 도핑된 델타 도핑층(241c)을 애퍼처(241)의 하부영역(241b)에 배치함으로써 애퍼처 에지(aperture edge)에서 전류밀집(current crowding) 현상을 방지하여 고차 모드(higher mode) 발진을 방지되어 빔의 발산각(divergence angle of beams)이 증가되는 문제를 해결할 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.In addition, in the fourth exemplary embodiment, a current crowding phenomenon is performed at an aperture edge by disposing a delta doped layer 241c doped with a second conductivity type element in the lower region 241b of the aperture 241. A surface light emitting laser device and a light emitting device including the same may be provided to prevent a problem of increasing divergence angle of beams by preventing higher mode oscillation.
또한 제4 실시예에 의하면, 도 15d와 같이 애퍼처(241) 내에 델타 도핑층(241c)이 존재하면서 절연영역(242)의 두께가 애퍼처(241) 방향으로 얇아지도록 형성할 수 있다. 예를 들어, 실시예에서 절연영역(242)의 외측영역에서의 두께가 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 두께보다 두꺼울 수 있다.In addition, according to the fourth embodiment, as shown in FIG. 15D, while the delta doping layer 241c is present in the aperture 241, the thickness of the insulating region 242 may be formed to be thinner in the direction of the aperture 241. For example, in an embodiment, the thickness in the outer region of the insulating region 242 may be thicker than the thickness in the inner region adjacent to the aperture 241.
이에 따라 실시예에 의하면, 절연영역(242)은 애퍼처(241)에 인접한 내측영역에서의 두께가 외측영역에서의 두께보다 얇게 형성됨으로써 애퍼처(241)에서 빛의 회절현상을 완화시켜 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있다.Accordingly, according to the embodiment, the insulating region 242 has a thickness in the inner region adjacent to the aperture 241 to be thinner than the thickness in the outer region, thereby alleviating the diffraction of light in the aperture 241 to reduce the beam The problem of increasing the divergence angle of beams can be solved.
제4 실시예에 의하면 제2 도전형 원소의 델타 도핑으로 절연영역(242)의 산화속도를 제어하여 델타 도핑된 영역의 선택적 또는 우세적인 산화(oxidation)로 사프 에지(sharp edge)를 구현할 수 있으며, 도 15d와 같이 애퍼처(241)의 하부영역(241b)에 델타 도핑층(delta doping layer)(241c)의 성장으로 2DHG(2 dimensional hole gas) 형성하여 2DHG를 통한 전류스프레딩(current spreading)으로 애퍼처 영역에서 캐리어 분포 균일성(carrier distribution uniformity)을 개선할 수 있다. According to the fourth embodiment, the oxidization rate of the insulating region 242 may be controlled by delta doping of the second conductivity type element to implement sharp edges by selective or predominant oxidation of the delta doped region. As shown in FIG. 15D, 2D dimensional hole gas (2DHG) is formed in the lower region 241b of the aperture 241 by the growth of a delta doping layer 241c, and current spreading through the 2DHG is performed. As a result, carrier distribution uniformity may be improved in the aperture region.
이에 따라 제4 실시예에 의하면 제2 도전형 원소로 도핑된 델타 도핑층(241c)을 애퍼처(241)에 배치함으로써 애퍼처(241)에서의 고른 전류확산에 의해 애퍼처(241) 에지에서의 전류밀집 현상을 방지함으로써 전류 주입효율을 향상시켜 광출력과 전압효율을 향상시킬 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.Accordingly, according to the fourth exemplary embodiment, the delta doped layer 241c doped with the second conductivity type element is disposed in the aperture 241 so that even current spreading in the aperture 241 is performed at the edge of the aperture 241. It is possible to provide a surface light emitting laser device and a light emitting device including the same, which can improve current injection efficiency by preventing current condensation of the light, thereby improving light output and voltage efficiency.
또한 제4 실시예는 제2 도전형 원소로 도핑된 델타 도핑층(241c)을 애퍼처(241) 하부영역(241b)에 배치함으로써 애퍼처(241)에서의 전류확산에 의해 애퍼처 에지(aperture edge)에서의 고차 모드(higher mode) 발진을 방지하여 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.In addition, in the fourth exemplary embodiment, the aperture doped by the current diffusion in the aperture 241 by disposing the delta doped layer 241c doped with the second conductivity type element in the lower region 241b of the aperture 241. A surface light emitting laser device capable of solving a problem of increasing divergence angle of beams by preventing higher mode oscillation at an edge and a light emitting device including the same can be provided.
다음으로 도 13e와 도 15e는 도 12, 도 14에 도시된 제2 영역(B)의 제5 실시예(B5)의 제조 개념도이다.13E and 15E are conceptual views of the fifth embodiment B5 of the second region B shown in FIGS. 12 and 14.
제5 실시예는 제1 실시예 내지 제4 실시예의 기술적 특징을 채용할 수 있으며, 이하 제5 실시예의 기술적 특징을 중심으로 기술하기로 한다.The fifth embodiment may employ the technical features of the first to fourth embodiments, and will be described below with reference to the technical features of the fifth embodiment.
도 13e를 참조하면, 개구영역(240)을 형성하기 위한 AlGa 계열층(241a)이 활성영역(230) 상에 형성되며, 상기 AlGa 계열층(241a) 성장과정에서 제2 도전형 원소의 도핑에 의해 델타 도핑층(241c)이 AlGa 계열층(241a)의 상부영역(241t)에 배치될 수 있다. 상기 AlGa 계열층(241a)은 AlzGa(1-z)As(0<z<1) 등의 물질을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. Referring to FIG. 13E, an AlGa-based layer 241a for forming the opening region 240 is formed on the active region 230, and the doping of the second conductivity type element during the growth of the AlGa-based layer 241a is performed. The delta doped layer 241c may be disposed in the upper region 241t of the AlGa series layer 241a. The AlGa-based layer 241a may include a material such as Al z Ga (1-z) As (0 <z <1), but is not limited thereto.
상기 델타 도핑층(241c)은 AlGa 계열층인 p-AlGaAs층과 GaAs층 사이에 배치될 수 있다. 상기 델타 도핑층(241c)이 AlGa 계열층(241a)의 상부영역(241t)에 배치될 수 있다.The delta doped layer 241c may be disposed between the p-AlGaAs layer and the GaAs layer, which are AlGa series layers. The delta doped layer 241c may be disposed in the upper region 241t of the AlGa series layer 241a.
도 15e와 같이, 제5 실시예에 의하면 제2 도전형 원소의 델타 도핑으로 절연영역(242)의 산화속도를 제어하여 델타 도핑된 영역의 선택적 또는 우세적인 산화(oxidation)로 사프 에지(sharp edge)를 구현할 수 있다. As shown in FIG. 15E, according to the fifth embodiment, the oxidative rate of the insulating region 242 is controlled by the delta doping of the second conductivity type element so that sharp edges are selected by selective or predominant oxidation of the delta doped region. ) Can be implemented.
이에 따라 도 9a와 같이 애퍼처(241)의 상부영역(241t)에 델타 도핑층(delta doping layer)(241c)의 성장으로 2DHG(2 dimensional hole gas) 형성하여 2DHG를 통한 전류스프레딩(current spreading)으로 애퍼처 영역에서 캐리어 분포 균일성(carrier distribution uniformity)을 개선할 수 있다. Accordingly, as shown in FIG. 9A, a 2D dimensional hole gas (2DHG) is formed by growing a delta doping layer (241c) in the upper region 241t of the aperture 241, and current spreading through 2DHG is performed. May improve carrier distribution uniformity in the aperture region.
제5 실시예에 의하면 제2 도전형 원소로 도핑된 델타 도핑층(241c)을 애퍼처(241)에 배치함으로써 애퍼처(241)에서의 고른 전류확산에 의해 애퍼처(241) 에지에서의 전류밀집 현상을 방지함으로써 전류 주입효율을 향상시켜 광출력과 전압효율을 향상시킬 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.According to the fifth embodiment, the delta-doped layer 241c doped with the second conductivity type element is disposed in the aperture 241 so that the current at the edge of the aperture 241 can be spread evenly in the aperture 241. It is possible to provide a surface light emitting laser device and a light emitting device including the same, which can improve current injection efficiency by preventing a compaction phenomenon, thereby improving light output and voltage efficiency.
또한 제5 실시예는 제2 도전형 원소로 도핑된 델타 도핑층(241c)을 애퍼처(241) 상부영역(241t)에 배치함으로써 애퍼처(241)에서의 전류확산에 의해 애퍼처 에지(aperture edge)에서의 고차 모드(higher mode) 발진을 방지하여 빔의 발산각(divergence angle of beams)을 증가시키는 문제를 해결할 수 있는 표면 광방출 레이저 소자 및 이를 포함하는 발광장치를 제공할 수 있다.In addition, in the fifth embodiment, an aperture edge is formed by the current diffusion in the aperture 241 by placing the delta doped layer 241c doped with the second conductivity type element in the upper region 241t of the aperture 241. A surface light emitting laser device capable of solving a problem of increasing divergence angle of beams by preventing higher mode oscillation at an edge and a light emitting device including the same can be provided.
다음으로, 도 16과 같이, 제2 반사층(250) 상에 제2 접촉 전극(255)이 배치될 수 있는데, 제2 접촉 전극(255)의 사이의 영역에서 제2 반사층(250)이 노출되는 영역은 상술한 개구영역(240)의 중앙 영역인 애퍼처(241)와 대응될 수 있다. 상기 접촉 전극(255)은 제2 반사층(250)과 후술하는 제2 전극(255)의 접촉 특성을 향상시킬 수 있다.Next, as shown in FIG. 16, the second contact electrode 255 may be disposed on the second reflective layer 250, and the second reflective layer 250 is exposed in an area between the second contact electrodes 255. The area may correspond to the aperture 241 which is the center area of the opening area 240 described above. The contact electrode 255 may improve contact characteristics between the second reflective layer 250 and the second electrode 255, which will be described later.
다음으로, 접촉 전극(255) 상에 배치되는 패시베이션층(270)은 발광 구조물의 상부면에서의 두께가 제2 접촉 전극(255)보다 얇을 수 있으며, 이때 제2 접촉 전극(255)이 패시베이션층(270) 상부로 노출될 수 있다. Next, the passivation layer 270 disposed on the contact electrode 255 may have a thickness at the top surface of the light emitting structure to be thinner than the second contact electrode 255, where the second contact electrode 255 is the passivation layer. 270 may be exposed to the top.
상기 패시베이션층(270)은 폴리마이드(Polymide), 실리카(SiO2), 또는 질화 실리콘(Si3N4) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The passivation layer 270 may include at least one of polymide, silica (SiO 2 ), or silicon nitride (Si 3 N 4 ).
다음으로, 노출된 제2 접촉 전극(255)과 전기적으로 접촉되는 제2 전극(280)이 배치될 수 있는데, 제2 전극(280)은 패시베이션층(270)의 상부로 연장되어 배치되어 외부로부터 전류를 공급받을 수 있다.Next, a second electrode 280 that is in electrical contact with the exposed second contact electrode 255 may be disposed, the second electrode 280 is extended to the top of the passivation layer 270 is disposed from the outside Current can be supplied.
상기 제2 전극(255)은 도전성 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면 금속일 수 있다. 예를 들어, 제2 전극(255)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.The second electrode 255 may be made of a conductive material, for example, may be a metal. For example, the second electrode 255 may include at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), and gold (Au). It can be formed as.
또한 상기 기판(210)의 아래에는 제1 전극(215)이 배치될 수 있다. 상기 제1 전극(215)의 배치 전에 소정의 그라인딩 공정 등을 통해 상기 기판(210)의 저면 일부를 제거하여 방열 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, a first electrode 215 may be disposed under the substrate 210. Before disposing the first electrode 215, a portion of the bottom surface of the substrate 210 may be removed through a predetermined grinding process to improve heat dissipation efficiency.
상기 제1 전극(215)은 도전성 재료로 이루어질 수 있고, 예를 들면 금속일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 전극(215)은 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni), 구리(Cu), 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하여 단층 또는 다층 구조로 형성될 수 있다.The first electrode 215 may be made of a conductive material, for example, metal. For example, the first electrode 215 may include at least one of aluminum (Al), titanium (Ti), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), and gold (Au). It may be formed into a structure.
상술한 반도체 소자는 레이저 다이오드일 수 있으며, 2개의 반사층 내부가 공진기로 작용할 수 있다. 이때, 제1 도전형의 제1 반사층(220)과 제2 도전형의 제2 반사층(250)으로부터 전자와 정공이 활성층으로 공급되어, 활성영역(230)에서 방출된 광이 공진기 내부에서 반사되어 증폭되고 문턱 전류에 도달하면, 상술한 애퍼처(241)를 통하여 외부로 방출될 수 있다.The above-described semiconductor device may be a laser diode, and two reflection layers may act as resonators. At this time, electrons and holes are supplied to the active layer from the first reflective layer 220 of the first conductivity type and the second reflective layer 250 of the second conductivity type, and the light emitted from the active region 230 is reflected inside the resonator. When amplified and the threshold current is reached, it can be emitted to the outside through the aperture 241 described above.
실시예에 따른 반도체 소자에서 방출된 광은 단일 파장 및 단일 위상의 광일 수 있으며, 제1 반사층(220), 제2 반사층(250)과 활성영역(230)의 조성 등에 따라 단일 파장 영역이 변할 수 있다.The light emitted from the semiconductor device according to the embodiment may be light of a single wavelength and a single phase, and the single wavelength region may vary according to the composition of the first reflective layer 220, the second reflective layer 250, and the active region 230. have.
다음으로 도 17은 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자 가 적용된 이동 단말기의 사시도이다.17 is a perspective view of a mobile terminal to which the surface light emitting laser device according to the embodiment is applied.
도 17에 도시된 바와 같이, 실시예의 이동 단말기(1500)는 후면에 제공된 카메라 모듈(1520), 플래쉬 모듈(1530), 자동 초점 장치(1510)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 자동 초점 장치(1510)는 발광부로서 앞서 설명된 실시예에 따른 표면 광방출 레이저 소자의 패키지 중의 하나를 포함할 수 있다.As illustrated in FIG. 17, the mobile terminal 1500 of the embodiment may include a camera module 1520, a flash module 1530, and an auto focusing device 1510 provided at a rear surface thereof. Here, the auto focus device 1510 may include one of a package of the surface light emitting laser device according to the above-described embodiment as a light emitting unit.
상기 플래쉬 모듈(1530)은 그 내부에 광을 발광하는 발광소자를 포함할 수 있다. 상기 플래쉬 모듈(1530)은 이동 단말기의 카메라 작동 또는 사용자의 제어에 의해 작동될 수 있다. The flash module 1530 may include a light emitting device that emits light therein. The flash module 1530 may be operated by camera operation of a mobile terminal or control of a user.
상기 카메라 모듈(1520)은 이미지 촬영 기능 및 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 예컨대 상기 카메라 모듈(1520)은 이미지를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다.The camera module 1520 may include an image capturing function and an auto focus function. For example, the camera module 1520 may include an auto focus function using an image.
상기 자동 초점 장치(1510)는 레이저를 이용한 자동 초점 기능을 포함할 수 있다. 상기 자동 초점 장치(1510)는 상기 카메라 모듈(1520)의 이미지를 이용한 자동 초점 기능이 저하되는 조건, 예컨대 10m 이하의 근접 또는 어두운 환경에서 주로 사용될 수 있다. 상기 자동 초점 장치(1510)는 수직 캐비티 표면 방출 레이저(VCSEL) 반도체 소자를 포함하는 발광부와, 포토 다이오드와 같은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 수광부를 포함할 수 있다.The auto focus device 1510 may include an auto focus function using a laser. The auto focus device 1510 may be mainly used in a condition in which the auto focus function using the image of the camera module 1520 is degraded, for example, a proximity or a dark environment of 10 m or less. The auto focus device 1510 may include a light emitting unit including a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) semiconductor device, and a light receiving unit converting light energy such as a photodiode into electrical energy.
이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, etc. described in the above embodiments are included in at least one embodiment, but are not necessarily limited to one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, it should be interpreted that the contents related to this combination and modification are included in the scope of the embodiments.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 실시예를 한정하는 것이 아니며, 실시예가 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 설정하는 실시예의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the above description has been made with reference to the embodiments, these are merely examples and are not intended to limit the embodiments, and those of ordinary skill in the art to which the embodiments pertain may have various examples that are not illustrated above without departing from the essential characteristics of the embodiments. It will be appreciated that eggplant modifications and applications are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the embodiments set forth in the appended claims.
제1 전극(215), 기판(210), 제1 반사층(220), 활성영역(230),
애퍼처(241)(aperture), 절연영역(242), 개구영역(240),
제2 반사층(250), 제2 전극(280), 델타 도핑층(delta doping layer)(241c)The first electrode 215, the substrate 210, the first reflective layer 220, the active region 230,
Aperture 241 (aperture), insulating region 242, opening region 240,
Second reflective layer 250, second electrode 280, delta doping layer 241c
Claims (15)
상기 제1 전극 상에 배치된 기판;
상기 기판 상에 배치된 제1 반사층;
상기 제1 반사층 상에 배치되고, 캐비티를 포함하는 활성영역;
상기 활성영역 상에 배치되며 애퍼처(aperture) 및 절연영역을 포함하는 개구영역;
상기 개구영역 상에 배치된 제2 반사층;
상기 제2 반사층 상에 배치된 제2 전극; 및
상기 개구영역에 배치된 델타 도핑층(delta doping layer);을 포함하고,
상기 절연영역의 두께는 상기 애퍼처 방향으로 얇아지며,
상기 애퍼처에 상기 델타 도핑층이 배치되는 표면방출 레이저소자.A first electrode;
A substrate disposed on the first electrode;
A first reflective layer disposed on the substrate;
An active region disposed on the first reflective layer and including a cavity;
An opening region disposed on the active region and including an aperture and an insulating region;
A second reflective layer disposed on the opening region;
A second electrode disposed on the second reflective layer; And
And a delta doping layer disposed in the opening region.
The thickness of the insulating region is thinned in the aperture direction,
And a delta doped layer disposed in the aperture.
상기 절연영역의 외측영역에서의 제1 두께가 상기 애퍼처에 인접한 내측영역에서의 제2 두께보다 두꺼운 표면방출 레이저소자.According to claim 1,
And a first thickness in an outer region of the insulating region is thicker than a second thickness in an inner region adjacent to the aperture.
상기 절연영역의 내측 끝단은 제1 방향으로 상기 델타 도핑층과 중첩되는 표면방출 레이저소자.According to claim 1,
And an inner end of the insulating region overlapping the delta doped layer in a first direction.
상기 절연영역의 최소 두께는 상기 델타 도핑층과 접하는 표면방출 레이저소자.The method of claim 1,
And the minimum thickness of the insulating region is in contact with the delta doped layer.
상기 애퍼처는 제1 AlGa 계열층과 제2 AlGa 계열층을 포함하며,
상기 제1 AlGa 계열층의 제1 Al의 농도보다 상기 제2 AlGa 계열층의 제2 Al 농도가 높은 표면방출 레이저소자.According to claim 1,
The aperture includes a first AlGa-based layer and a second AlGa-based layer,
And a second Al concentration of the second AlGa based layer is higher than that of the first Al of the first AlGa based layer.
상기 제2 Al 농도를 구비하는 상기 제2 AlGa 계열층에 상기 델타 도핑층이 배치되는 표면방출 레이저소자.The method of claim 5,
And a delta doped layer disposed in the second AlGa-based layer having the second Al concentration.
상기 제1 AlGa 계열층과 상기 제2 AlGa 계열층은 서로 다른 물질을 포함하는 표면방출 레이저소자.The method of claim 6,
And the first AlGa-based layer and the second AlGa-based layer include different materials.
상기 제1 AlGa 계열층은 AlzGa(1-z)As(0<z<1)을 포함하며, 상기 제2 AlGa 계열층은 AlzGa(1-z)N(0<z<1)을 포함하는 표면방출 레이저소자.The method of claim 7, wherein
The first AlGa-based layer includes Al z Ga (1-z) As (0 <z <1), and the second AlGa-based layer is Al z Ga (1-z) N (0 <z <1). Surface emitting laser device comprising a.
상기 제2 AlGa 계열층의 AlzGa(1-z)N(0<z<1)의 Al 농도는 그레이딩되는 표면방출 레이저소자.The method of claim 8,
And Al concentration of Al z Ga (1-z) N (0 <z <1) of the second AlGa-based layer is graded.
상기 애퍼처는 제1 AlGa 계열층과 GaAs계열층을 포함하는 표면방출 레이저소자.According to claim 1,
The aperture includes a first AlGa-based layer and a GaAs-based layer surface-emitting laser device.
상기 제1 AlGa 계열층은 AlzGa(1-z)As(0<z<1)을 포함하며, 상기 GaAs 계열층은 GaAs층을 포함하는 표면방출 레이저소자.The method of claim 10,
The first AlGa-based layer includes Al z Ga (1-z) As (0 <z <1), and the GaAs-based layer includes a GaAs layer.
상기 GaAs 계열층에 상기 델타 도핑층이 배치되는 표면방출 레이저소자.The method of claim 11,
Surface-emitting laser device wherein the delta doping layer is disposed in the GaAs-based layer.
상기 델타 도핑층은 상기 애퍼처의 하부영역에 배치되는 표면방출 레이저소자.According to claim 1,
And the delta doped layer is disposed in the lower region of the aperture.
상기 델타 도핑층은 상기 애퍼처의 상부영역에 배치되는 표면방출 레이저소자.According to claim 1,
And the delta doped layer is disposed in an upper region of the aperture.
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