KR930008359B1 - 반도체레이저장치의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

반도체레이저장치의 제조방법
제 1 도는 본 발명의 반도체레이저장치의 제조방법에 의하여 얻어지는 반도체레이저장치의 일실시예의 단면도.
제 2 도는 종래의 반도체레이저장치의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 기판 2, 4 : 버퍼층
3 : 전류블록층 5 : 제 1 클래드층
6 : 활성층 7 : 제 2 클래드층
8 : 콘택트층 9 : 산소흡착막
10 : 스트라이프형상 홈 12 : n전극
13 : p전극
본 발명은 반도체레이저장치의 제조방법에 관한 것이다. SBA레이저(Self aligned laser with Bent Active layer)에 대하여서는 미쓰바시씨등이 1985년 춘계 응용물리학회관련 연합 강연회 30a-ZB-4에서 보고한 바 있다.
제 2 도는 MO-CVD법의 특징을 살린 종래의 반도체레이저장치인 SBA레이저, 소위 활성층 굴곡형 반도체레이저장치의 단면도이다. 이 도면에 있어서 1은 p형 GaAs로된 기판, 2는 p형 Al 0.43 Ga 0.57 As로된 버퍼층, 3은 n형 GaAs로된 전류블록층, 5는 p형 Al 0.43 Ga 0.57 As로된 제 1 클랙드층, 6은 도우프(dope)되지않은 Al 0.07 Ga 0.93 As로된 활성층, 7은 n형 Al 0.43 Ga 0.75 As로된 제 2 클래드층, 8은 n형 GaAs로된 콘택트층, 9은 산소흡착막, 10은 스트라이프형상 홈으로 전류블록층(3)에 단면이 역대형의 형상이되도록 형성되어있다. 11은 활성영역, 12,13은 각각 상기 콘택트층(8) 및 상기 기판(1)에 착설된 n전극, p전극을 표시한다.
다음에 SBA레이저의 제조방법에 대하여 간단하게 설명한다. 우선 MO-CVD법에 의한 제 1 회째의 결정성장으로 기판(1)상에 버퍼층(2), 전류블록층(3)을 성장시킨다. 성장후 GaAs만을 선택적으로 에칭(etching)하는 에챤드(etchant)에 의하여 전류블록층(3)에 단면이 역대형의 형상으로된 스트라이프 형상홈(10)을 한다. 이러한 선택에칭의 결과, 스트라이프형상 홈(10)의 홈저부에는 p형 Al 0.43 Ga 0.57 As로된 버퍼층(2)이 노출한다. 다음에 MO-CVD법에 의한 제 2 회째의 결정성장으로 스트라이프형상 홈(10)의 형성후의 웨이퍼상에 제 1 클래드층(5), 활성층(6), 제 2 클래드층(7) 콘택트층(8)을 순차로 성장시킨다.
그리고 제 2 회째의 결정성장후 콘택트층(8)상에 n전극(12), 기판(1)의 저면에 p전극(13)을 증착, 스퍼터등의 방법으로 형성하므로서 SBA레이저가 완성된다. 이 SBA레이저에 있어서 전류는 전류블록층(3)에 형성된 스트라이프형상 홈(10)을 통하여 흐르고 활성층(6)의 스트라이프형상 홈(10)의 상방에 위치한 기판(1)에 평행된 부분이 활성영역(11)이 된다.
또 MO-CVD법을 사용하므로서 활성층(6)을 스트라이프 형상 홈(10)의 형상에 가까운 형상으로 굴곡시킬 수가 있다. 이 굴곡부분에 있어서는 수평방향으로 굴곡율차가 생기기 때문에 수평방향의 광선가등이 효과적으로 되므로 저드레시홀드치전류, 고효율화가 기도된다.
상기와 같은 종래의 SBA레이저의 제조방법에서는 스트라이프 형상 홈(10)의 형성을 위한 에칭의 경우 스트라이프 형상 홈(10)의 저부에 p형 Al 0.43 Ga 0.57 As로된 버퍼층(2)이 노출한다. 이 경우 Al는 산소에 결합하기 쉽다는 성질이었기 때문에 버퍼층(2)의 표면에는 에칭, 수세공정에 의하여 얇은 산화층이 형성된다. 그리고 제 2 회째의 결정성장이 실행될때까지의 동안 항상 공기에 노출하기 때문에 산화는 시간과 함께 촉진된다.
일반적으로 이러한 산화층은 견고한 것은 아니고, MO-CVD성장시의 승온과정에서 대부분이 비산소멸하지만 경우에 따라서는 극히 얇은 산화층이 국부적으로 잔류하거나 또는 산화층으로서는 전류하지 아니하더라도 산소가 고농도이어서 Al에 결합한채 산소흡착막(9)으로 잔류하거나 한다.
이와같은 버퍼층(2)상에 직접 p형 Al 0.43 Ga 0.57 As로된 제 1 클래드층(5)을 성장시키면 산소가 결정중에 넣어져서 결정성이 저하하여 고저항층이 형성되거나 한다. 이와같은 결정성의 저하나 고저항층의 형성은 레이저의 특성 재현성을 나쁘게 하는 동시에 임계치전류나 동작전류의 상승등의 특성의 악화를 초래하는 외에 동작시의 온도상승이 크게 되기때문에 소자의 열화를 초래하기 쉽다. 그리고 신뢰성에 대하여서도 악영향을 미치게하는등의 문제점이 있었다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서 스트라이프형상 홈을 형성하기 위한 에칭시에 스트라이프형상 홈의 당부를 산화시키지 않고 특성의 악화 및 신뢰성의 저하를 방지하는 반도체레이저장치의 제조방법을 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 반도체레이저장치의 제조방법은 제 1 회째의 결정성장을 한 반도체층의 선택에칭을 하여 스트라이프형상 홈을 형성하고 Al를 포함한 반도체층을 노출시킨 후, 제 2 회째의 결정성장공정으로 Al를 포함하는 반도체층상에 Al를 포함하지 않은 반도체층을 개재하여 Al를 포함한 반도체층을 형성하는 공정을 포함하는 것이다.
본 발명에 있어서는 선택에칭을 하였을 경우에 제 1 회째의 결정성장공정으로 형성된 Al를 포함한 반도체층 표면에 흡착된 산소가 제 2 회째의 결정성장공정으로 형성되는 Al를 포함하지 않은 반도체층중에 끌어넣기가 곤란하다.
제 1 도는 본 발명의 반도체레이저장치의 제조방법에 의하여 얻어지는 반도체레이저장치의 일실시예의 단면도이다. 이 도면에 있어서 제 2 도와 동일부호는 동일부분을 표시하고 4는 Al를 포함하지 않는 반도체층으로서의 p형 GaAs로된 버퍼층이다.
다음에 본 발명의 반도체레이저장치의 제조방법에 대하여 설명한다. 우선 제 1 회째와 결정성장으로 기판(1)상에 버퍼층(2), 전류블록층(3)을 순차성장시킨다. 성장후, 종래와 동일하게 포토리소그래피(photolithography)기술과 에칭에 의하여 스트라이프형상 홈(10)을 형성한다. 이 에칭의 경우 버퍼층(2)이 노출하므로 그 표면에는 Al의 결합한 산소흡착막(9)이 형성된다. 다음에 제 2 회째의 결정성장으로 버퍼층(4), 제 1 클래드층(5), 활성층(6), 제 2 클래드층(7), 콘택트층(8)의 각층을 순차 성장시킨다.
그리고 각층을 성장시킨후 콘택트층(8)상에 n전극(12)기판(1)의 저면에 p전극(13)을 중착, 스퍼터등으로 형성한다. 더우기 버퍼층(4)의 층두께는 0.011μm이상이며 또 스트라이프형상 홈(10)의 깊이, 즉 전류 블록층(3)의 층두께 이하로 하는 것이 바람직하다.
즉 본 발명의 반도체레이저장치의 제조방법에 있어서도 스트라이프형상 홈(10)의 형성시의 에칭, 수세에 의하여 버퍼층(2)의 표면에 산화층이 형성되거나 고농도의 산소가 흡착한다. 또 동일하게 스트라이프형상 홈(10)의 형성후에도 저부의 버퍼층(2)이 항상 외개에 노출되어있으므로 산소가 흡착되어 제 2 회째의 결정성장시에 산소흡착막(9)에 잔류되어있다.
그러나 본 발명에서는 버퍼층(2)상에 p형 Al 0.43 Ga 0.57 As로된 제 1 클래드층(5)를 성장시키기 이전에 p형 GaAs로된 버퍼층(4)을 성장시키고 있으므로 결정성장계면에서의 고저항층의 형성이 억제된다. 이것을 버퍼층(4)에 산화되기 쉬운 Al가 포함되어 있지 않으므로 버퍼층(2)에 흡착된 산소의 결정중으로의 끌어넣은 측이 적기 때문이고 이 때문에 소자특성의 우수한 반도체레이저장치를 얻을 수가 있다.
더우기 상기 실시예에서는 SBA레이저에 대하여 기술하였지만 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고 제 1 회째의 결정성장으로 형성한 AlGaAs층상에 제 2 회째의 결정성장으로 다시 AlGaAs층을 재성장할 경우에 유효하고 GaAs버퍼층을 개재하여 성장시키므로서 용이하게 소자의 특성향상을 도모할 수 있는 것이다.
본 발명은 이상 설명한 바와같이 제 1 회째의 결정성장을 한 반도체층에 선택에칭을하여 스트라이프형상 홈을 형성하고 Al을 포함한 반도체층을 노출시킨후, 제 2 회째의 결정성장공정으로 Al을 포함하는 반도체 층상에 Al에 포함하지 않은 반도체층을 개재하여 Al을 포함한 반도체층을 형성하는 공정을 포함하므로 제 2 회째의 결정성장시에 결정성이 나쁜 고저항층의 형성이 억제되며, 그결과 재현성, 신뢰성에 뛰어난 반도체레이저장치를 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 기판상에 2회의 결정성장을 하므로서 형성되고, 제 1 회째의 결정성장으로 최후에 Al을 포함한 반도체층이 형성되는 반도체레이저장치의 제조방법으로서 제 1 회째의 결정성장을한 반도체층에 선택에칭을 하여 스트라이프형상 홈을 형성하고 상기 Al을 포함한 반도체층을 노출시킨후, 제 2 회째의 결정성장공정으로 상기 Al을 포함하는 반도체층상에 Al을 포함하지 않은 반도체층을 개재하여 Al을 포함하는 반도체층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체레이저장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서 기판이 제 1 전도형의 GaAs로되었고 제 1 회째의 결정성장으로 제 1 전도형의 AlxGal-xAs로된 버퍼층 및 제 2 전도형의 GaAs 또는 AlyGal-yAs로된 전류블록층을 성장시키고 제 2 회째의 결정성장으로 제 1 전도형의 GaAs로된 버퍼층, 제 1 전도형의 AlzGal-zAs로된 제 1 클래드층, AlαGal-αAs로된 활성층, 제 2 전도형의 AlβGal-βAs로된 제 2 클래드층 및 제 2 전도형의 GaAs로된 콘택트층을 성장시키는 것을 특징으로 하는 반도체레이저장치의 제조방법.
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