KR940005759B1 - 레이저 다이오드 제조방법 - Google Patents

레이저 다이오드 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

레이저 다이오드 제조방법
제1도 내지 제2도는 종래의 구조 단면도.
제3도는 본 발명의 공정 단면도.
제4도는 본 발명의 구조 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : n형 GaAs 기판 2 : 산화막 스트라이프
3 : n형 GaAs 내부전류 차단층 4 : p형 Al0.5GaAs 크래드층
5 : p형 Al0.14GaAs 활성층 6 : n형 Al0.5GaAs 크래드층
7 : n형 GaAs 캡층 8 : p형 금속막
9 : n형 금속막
본 발명은 레이저 다이오드(Laser Diode) 제조방법에 관한 것으로, 특히 레이저 다이오드의 신뢰성 향상에 적당하도록 한 것이다.
종래에는 레이저 다이오드 제조시 일반적으로 양산성이 높고 대량생산이 가능한 MBE(Molecular Beam Epitaxy) 방법 또는 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)방법을 사용하였으며, 활성층을 평탄화시키기 위하여는 LPE(Liquid Phase Epitaxy) 방법을 사용하였다.
그러나 MBE 또는 MOCVD 방법을 사용한 제조공정은 제1(a)도에 도시된 상기 LPE 방법을 이용하였을 때와 같이 활성층을 평탄화하기가 거의 불가능하였기 때문에 제1(b)도에 나타낸 바와 같이 활성층의 주위에서 굴곡되는 형태가 되었다.
이 굴곡된 부위에서는 결정결함이 발생하게 되며 이에 따라 소자의 신뢰성은 급격이 저하되었다.
상기 단점을 해소하기 위한 것으로서 제2도에 나타낸 바와 같이 먼저 기판위에 활성층을 적층시킨 후에 화학에치 공정과 2차에 걸친 에피텍시 공정을 거쳐 소자를 제작하게 되는 개량된 제조방법이 제시되었다.
이 방법에 의하면 평탄화된 활성층을 얻을 수는 있으나 다음과 같은 단점이 발생한다.
첫째, 1차 에피텍시 공정후 실시하는 제1 p형 AlGaAs 크래드(Clad)층의 화학에치(Etch) 공정이 까다롭다.
둘째, 제1 p형 AlGaAs 크래드층 위에 2차 에피텍시 공정을 진행하여 제2 p형 AlGaAs 크래드층과 P+형 캡(Cap)층을 적층할 경우, 상기 제1 p형 크래드층 표면에서의 Al 산화로 인해 2차 에피텍시된 층의 에피텍시 자체를 어렵게 만든다.
세째, 제1 p형 AlGaAs 크래드층과 제2 p형 AlGaAs 크래드층의 경계면에 결함이 빈번하게 발생하여 소자의 신뢰성을 악화시키게 되었다.
본 발명은 상기 단점을 제거키 위한 것으로 에치공정과 선택적 에피텍시 공정을 이용한 개량된 레이저 다이오드 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 MOCVD 또는 MBE 방법을 이용한 레이저 다이오드 제조공정에 있어서, 기판위에 산화막을 형성하는 단계와, 상기 산화막 위에 포토/에치 공정을 실시하여 내부 전류 차단층의 패턴(Pattern)을 형성하는 단계, 패턴화된 산화막을 마스크로 기판을 일정두께 에치하는 단계, 에치된 기판내에 1차 에피텍시 공정을 실시하여 내부 전류 차단층을 기판의 표면 높이까지 형성하므로써 기판표면을 평탄화시키는 단계, 상기 평탄화된 기판 표면위에 통상의 방법으로 2차 에피텍시 공정을 실시하여 이중 이종 접합구조(Double Hetero Structure)의 활성층을 형성하는 단계를 차례로 포함한다.
이를 본 발명의 제조공정을 나타내는 첨부된 제3도(A) 내지 (C)를 참조하여 상술하면 다음과 같다.
먼저 제3(a)도와 같이 n형 GaAs 기판(1) 위에 폭 2-4μm의 산화막을 유전체로서 형성한 후 내부 전류 차단층의 패턴 형성을 위한 포토/에치 공정을 실시하여 산화막 스트라이프(Stripe)(2)를 형성한다.
그리고 제3(b)도와 같이 상기 산화막 스트라이프(2)를 마스크로 n형 GaAs 기판(1)을 약 0.8-1.2μm의 두께로 화학 에치한 다음 에치된 부위에 1차 에피텍시 공정을 실시하면 n형 GaAs 내부전류 차단층(3)이 형성된다.
이때 1차 에피텍시 공정은 n형 GaAs 내부전류 차단층(3)의 높이가 n형 GaAs 기판(1) 표면과 일치하도록 실시하므로써 표면을 평탄화시킨다.
이어 제3도(C)와 같이 상기 산화막 스트라이프(2)를 제거하고 크리닝(Cleaning) 공정을 거친 후 2차 에피텍시 공정으로서 p형 Al0.5GaAs 크래드층(두께 : 0.2-1μm, p형 불순물 : 1018/cm3)(4)과 p형 Al0.14GaAs 활성층(두께 : 0.1μm, p형 불순물 : 1018/cm3)(5)과 n형 Al0.5GaAs(두께 : 약 1μm, n형 불순물 : 1018/cm3)크래드층(6)과 n형 GaAs 캡층(두께 : 0.5μm, n형 불순물 : 5×1018/cm3)(7)을 MOCVD법으로 차례로 적층하므로써 활성층(5)을 포함한 이중 이종 접합구조를 형성한다.
그리고 그 위에 Au/Mo를 증착하여 p형 금속막(8)을 형성하고 기판(1) 뒷면에 n형 금속막(9)으로서 AuGe/Ni/Au를 증착한 다음 열처리하므로써 공정이 완료된다.
여기서 본 실시예에서는 다이오드 재료로서 AlGaAs/GaAs를 사용하였으나 AlGaInP/GaInP/GaAs계의 재료도 DH 구조로 사용할 수 있다.
상기와 같이 제조되어지는 레이저 다이오드는 제4도에 나타낸 바와 같이 p형 금속막(8)을 통해 전류가 주입되면 n+GaAs 내부전류 차단층(3)의 효과로 인해 전류는 n형 GaAs 기판(1)의 메사(Mesa)형 구조를 통해서만 흐르게 되고 n형 금속막(9)을 통해 빠져나가게 된다.
이와 같이 전류는 제한된 영역으로만 통전되어지므로 레이저의 조절이 용이하고 상대적으로 넓은 금속막표면을 제공할 수 있어서 접촉저항이 감소되므로 레이저 다이오드의 전체 효율이 증대된다.
여기서, 이중 접합구조를 통해 레이저 광을 발생하는 원리는 일반적인 레이저 다이오드의 기초원리와 동일하다.
또한, 상기 p형 AlGaAs 크래드층(4)의 두께를 0.2-1μm 범위내에서 조절하므로서 다양한 레이저 특성을 얻을 수 있게 된다.
즉, 두께를 약 0.4μm 이하로 하면 인덱스(Index) 도파형 특성이 나타나고 그 이상의 두께로 하면 게인(Gain) 도파형 특성이 나타나므로 전체적으로 단일모드, 다중모드, 스펙트럼 특성을 갖는 소자의 제작이 가능하다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 MOCVD(또는 MBE) 방법을 이용한 레이저 다이오드 제조공정에 있어서, 화학에칭 및 선택적인 에피텍시 공정을 이용하여 내부전류 차단층을 갖는 평탄표면을 갖는 기판을 만들고 그 위에 이중 이종 접합구조의 활성층을 형성하므로써 활성층의 구부러짐을 통해 발생하는 결정결함을 방지할 수 있어 소자의 신뢰성을 증대시키는데 큰 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 기판위에 유전체막을 형성하고 포토리소피법으로 패터닝하여 유전체막 스트라이프를 형성하는 단계와, 상기 유전체막 스트라이프를 마스크로 하여 기판을 소정깊이로 식각하는 단계와, 상기 기판위에 형성된 유전체막 스트라이프를 마스크로 하여 기판의 식각된 부위에만 선택적으로 전류제한층을 성장하는 1차 에피텍시 단계와, 상기 유전체막을 제거하고 동시에 기판을 세척하는 단계와, 상기 전류제한층 및 기판위에 1차 크래드층, 활성층, 2차 크래드층, 캡층으로 이루어진 이중접합층을 차례로 형성하는 2차 에피텍시 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드 제조방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9885133B2 (en) 2013-06-10 2018-02-06 Jios Aerogel Limited Penetration system for fabric and method for manufacturing fabric using same
US9951450B2 (en) 2013-07-15 2018-04-24 Armacell Jios Aerogels Limited System for injecting functional solution for fabric and method for manufacturing fabric using same
US10953632B2 (en) 2014-07-30 2021-03-23 Jios Aerogel Corporation Aluminum composite panel containing aerogel and method for manufacturing same
US11261563B2 (en) 2013-07-24 2022-03-01 Armacell Jios Aerogels Limited Heat insulation composition for improving heat insulation and soundproofing functions, containing aerogel, and method for manufacturing heat insulation fabric by using same

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