KR900008624B1 - Laser diode made unification and photo-diode using monitor - Google Patents

Laser diode made unification and photo-diode using monitor Download PDF

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송재경
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삼성전자 주식회사
강진구
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Abstract

내용 없음.No content.

Description

일체화된 레이저 다이오드와 모니터용 포토 다이오드Integrated laser diode and monitor photo diode

제1도는 본 발명에 사용되는 마스크 패턴의 평면도.1 is a plan view of a mask pattern used in the present invention.

제2도는 제1도 마스크 패턴에 의해 식각된 기판의 사시도.2 is a perspective view of a substrate etched by the first degree mask pattern.

제3도는 제2도 기판상에 이형접합 구조 형성 및 Zn 확산후 금속전극을 증착한 사시도.3 is a perspective view of depositing a metal electrode after forming a heterojunction structure on the substrate of FIG.

제4도는 레이저 다이오드와 모니터용 포토 다이오드를 수직 식각으로 분리시켜 완성된 소자의 단면도.4 is a cross-sectional view of a device completed by separating a laser diode and a monitor photodiode by vertical etching.

제5도는 본 발명을 자동출력 제어장치 사용시의 전기 접속도.5 is an electrical connection diagram using the automatic power control device of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 마스크 창 2 : 마스크1: mask window 2: mask

3 : 기판 4 : n형 클래드층3: substrate 4: n-type cladding layer

5 : 활성층 6 : P형 클래드층5: active layer 6: P-type cladding layer

7 : n형 캡층 8 : P형 전극금속7: n-type cap layer 8: P-type electrode metal

9 : n형 전극금속 55 : 발광 레이저9: n-type electrode metal 55: light emitting laser

빔 : 모니터용 포토 다이오드에서 수광됨.Beam: Received from monitor photodiode.

본 발명은 광통신, 광디스크 플레이어, 광 디스크 메모리, 레이저 프린터등의 광원으로 사용되는 일체화 된 레이저 다이오드(LD)와 모니터용 포토 다이오드(MPD)의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing integrated laser diodes (LD) and monitor photodiodes (MPDs) for use as light sources in optical communications, optical disk players, optical disk memories, laser printers, and the like.

종래의 레이저 다이오드와 모니터용 포토 다이오드는 각각 하이브리드(hybrid) 방식으로 조립되어 사용되었으나, 상기 소자의 조립시 레이저 다이오드와 모니터용 포토 다이오드는 정렬을 위해 레이저 다이오드와 같은 두께의 에피탁시층을 가진 모니터용 포토 다이오드를 동일 침상에 구성해야 함으로써, 모니터용 포토 다이오드의 활성층 두께가 레이저 다이오드의 활성층 두께(0.05∼0.1㎛)와 같이 얇아 짐으로 인하여 모니터용 포토 다이오드의 수광전류가 작게 흘러 자동출력 제어(APC)동작에 의해 레이저 다이오드의 광출력 안정화에 어려움이 뒤따르는 문제가 발생되었다.Conventional laser diodes and photodiodes for monitors are each assembled and used in a hybrid manner, but when assembling the device, the laser diode and the monitor photodiodes have an epitaxial layer of the same thickness as the laser diodes for alignment. Since the monitor photodiode should be configured on the same bed, the active layer thickness of the monitor photodiode becomes as thin as the active layer thickness (0.05 to 0.1 μm) of the laser diode, so that the light-receiving current of the monitor photodiode flows so that the automatic output control (APC) operation has caused a problem that is difficult to stabilize the light output of the laser diode.

본 발명은 이와같은 문제점을 감안하여, 동일 칩 상에 레이저 다이오드와 모니터용 포토 다이오드를 제작하기 위한 에피탁시 공정 전에 모니터용 포토 다이오드의 활성층을 레이저 다이오드의 활성층보다 두껍게 성장함으로써 모니터용 포토 다이오드의 수광 효율이 향상되도록 한 것으로, 이의 제조방법을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention provides a method for increasing the thickness of a monitor photodiode by growing the active layer of the monitor photodiode thicker than the active layer of the laser diode before the epitaxy process for fabricating the laser diode and the monitor photodiode on the same chip. In order to improve the light receiving efficiency, the manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도에 도시한 바와같은 모양의 패턴을 기본 단위로 한 2개의 너비를 갖는 마스크창(1)이 있는 마스크(2)를 사용하여 제2도에 도시한 바와같이 포토 리소그래피와 화학적 식각에 의하여 n형 GaAs 기판(3)에 깊이(de)가 1㎛로 유지되는 홈(11)을 형성하고, 제3도에 도시한 바와같이 액상 에피탁시 공정을 이용하여 n형 클래드층(4)과 불순물이 도핑되지 않는 활성층(5) 및 P형 클래드층(6)과 n형 캡층(7)을 성장하며, 성장된 기판위에 SiO2막을 증착시킨후 포토 리소그라피와 화학적 식각방법을 이용하여 너비 3∼5㎛를 갖는 Zn 확산용 창을 형성한후 Zn 확산부의 끝 부분이 활성층(5)의 윗쪽 0.8㎛정도에서 정지하게 제어하여 Zn 확산영역(67)을 형성한다. 이와 같은 상태에서 기판상의 SiO2막을 제거한 후 P형 전극금속(8)을 열 증착하고, 리소그라피와 금속식각방법에 의하여 제1도에 도시한 바와 같이 수직식각영역(L4)의 P형 전극금속(8)을 제거한 다음 제4도에 도시한 바와같이 화학적 식각이나 드라이 식각으로 수직식각영역(88)을 형성하여 레이저 다이오드와 모니터용 포토 다이오드를 분리하며, 기판(3)의 n측을 갈아내어 전체 소자의 두께가 100㎛가 되게한 후 n측에 n전극금속(9)을 증착 시킴과 아울러 얼로이 공정을 통하여 저항성 접촉을 형성시켜 소자를 제작하고, 제작된 기판을 레이저 다이오드와 모니터용 포토 다이오드가 일체화된 소자로 동작할 수 있도록 한다.By photolithography and chemical etching as shown in FIG. 2, using a mask 2 having a mask window 1 having two widths based on a pattern having a shape as shown in FIG. In the n-type GaAs substrate 3, a groove 11 having a depth of 1 μm is formed, and as shown in FIG. 3, the n-type cladding layer 4 and the liquid crystal epitaxy process are used. The active layer 5, the P-type cladding layer 6, and the n-type cap layer 7 which are not doped with impurities are grown, and a SiO 2 film is deposited on the grown substrate, and then the width is 3 to 3 using photolithography and chemical etching. After forming the Zn diffusion window having 5 µm, the end portion of the Zn diffusion portion is controlled to stop at about 0.8 µm above the active layer 5 to form the Zn diffusion region 67. In this state, after removing the SiO 2 film on the substrate, the P-type electrode metal 8 is thermally deposited, and the P-type electrode metal of the vertical etching region L 4 is shown in FIG. 1 by lithography and metal etching. After removing (8), as shown in FIG. 4, a vertical etching region 88 is formed by chemical etching or dry etching to separate the laser diode and the monitor photodiode, and the n side of the substrate 3 is ground. After the thickness of the entire device is 100 μm, the n electrode metal 9 is deposited on the n-side, and a resistive contact is formed through an alloying process to fabricate the device. Allow the diode to operate as an integrated device.

상기에서 제1도 및 제2도에서 길이(L1), 너비(Wc1)를 갖는 홈을 길이(L2), 너비 (Wc1)를 갖는 홈과 함께 기판상에 화학적 식각을 사용하여 형성하고, 길이(Wc1)가 길이 (Wc2)의 1/2이 되도록 하여 길이 (Wc2)의 홈 위에서 성장속도가 빠르게 함으로써 길이(L5) 영역을 모니터용 포토 다이오드 소자의 영역으로 사용하여 모니터용 포토 다이오드의 수광 효율을 증가시켰다. 미설명 부호 길이(L1)는 좁은 홈의 길이로써 약 280㎛이고 길이(L2)는 넓은 홈의 길이로써 약 120㎛이며, 길이 (L3)는 레이저 다이오드의 길이로써 200∼250㎛이고 길이(L4)는 수직식각영역의 길이이고 길이(L5)는 포토 다이오드의 길이로써 100∼110㎛이다. 또한 폭(W)은 단위소자의 폭이고 폭(Wc1)은 좁은 홈의 폭으로써 4∼6㎛이며 폭(Wc2)은 넓은 홈의 폭으로써 7∼10㎛이다.Formed from a first road and second road length (L 1), chemical etching on a substrate with a groove having a width (Wc 1) and the groove having a length (L 2), the width (Wc 1) in the and the length (Wc 1), the length (Wc 2) a groove, the growth rate by quickly on the length (L 5) of the area by length (Wc 2) so that the half with the area of the photodiode of the monitoring device The light receiving efficiency of the photodiode for a monitor was increased. The length L 1 is about 280 μm as the length of the narrow groove, the length L 2 is about 120 μm as the length of the wide groove, and the length L 3 is 200 to 250 μm as the length of the laser diode. The length L 4 is the length of the vertical etching area and the length L 5 is 100 to 110 μm as the length of the photodiode. The width W is the width of the unit element, the width Wc 1 is the width of the narrow groove, 4 to 6 mu m, and the width Wc 2 is the width of the wide groove, 7 to 10 mu m.

이상에서와 같이 본 발명은 일체화된 레이저 다이오드와 모니터용 포토 다이오드에서의 두꺼운 활성층이 성장된 모니터용 포토 다이오드에서 수광 효율이 향상됨으로써, 모니터용 포토 다이오드의 수광 전류가 증가하여 자동출력제어(APC) 동작시 잡음(S/N)비가 증가되어 레이저 다이오드의 출력 안정화가 향상되는 것이다.As described above, the present invention improves the light receiving efficiency of the monitor photodiode in which the thick active layer of the integrated laser diode and the monitor photodiode are grown, thereby increasing the light receiving current of the monitor photodiode, thereby automatically outputting control (APC). In operation, the noise (S / N) ratio is increased to improve the output stabilization of the laser diode.

Claims (1)

2개의 다른 너비를 갖는 마스크창(1)이 있는 마스크(2)를 사용하여 n형 GaAs 기판(3)에 홈(11)을 형성하고, 액상 에피탁시공정에 의하여 n형 클래드층(4)과 활성층(5) 및 P형 클래드층(6)과 n형 캡층(7)을 성장하며, 성장된 기판상에 SiO2막을 증착한후 Zn 확산영역(67)을 형성하고 SiO2막의 제거후 P형 전극금속(8)을 열 증착함과 아울러 수직식각영역(L4)의 P형 전극금속(8)을 제거한 다음, 수직식각과 영역(88)을 형성하여 레이저 다이오드와 모니터용 포토 다이오드를 분리하고 기판(3)의 n측을 갈아내어 전체 소자의 두께가 100㎛가 되게한 후 n측에 n형 전극금속(9)을 증착시키는 한편 얼로이 공정을 통하여 저항성 접촉을 형성시켜 소자를 제작 클리빙하여 자동출력 제어회로에 연결함을 특징으로 하는 일체화된 레이저 다이오드와 모니터용 포토 다이오드의 제조방법.A groove 11 is formed in the n-type GaAs substrate 3 using a mask 2 having a mask window 1 having two different widths, and the n-type cladding layer 4 is formed by a liquid phase epitaxy process. after the active layer 5 and the P type, and growing a cladding layer 6 and the n-type cap layer 7, a deposited SiO 2 film on a growth substrate and then forming a Zn diffusion region (67) SiO 2 film is removed P Thermal evaporation of the type electrode metal 8 and removal of the P type electrode metal 8 of the vertical etching region L 4 , followed by forming the vertical etching and the region 88 to separate the laser diode and the photodiode for the monitor After the n side of the substrate 3 is ground to have a total thickness of 100 μm, an n-type electrode metal 9 is deposited on the n side, and an ohmic process is used to form a resistive contact. Manufacturing method of integrated laser diode and monitor photodiode characterized by living and connecting to automatic output control circuit method.
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