KR960005582B1 - 반도체 레이저 다이오드 구조 및 그 제조 방법 - Google Patents

반도체 레이저 다이오드 구조 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

반도체 레이저 다이오드 구조 및 그 제조 방법
제1도는 본 발명에 따른 DFB MTBH LD의 공정도.
제2도는 본 발명에 따른 DFB MTBH LD의 구조도.
제3도는 본 발명에 따른 다른 실시예의 DFB MTBH LD의 공정도.
제4도는 본 발명에 따른 다른 실시예의 DFB MTBH LD의 구조도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11, 28, 31, 48 : In기판 12, 25, 32, 45 : 물결무늬
13, 22, 33, 42 : 웨이브 가이드층 14, 23, 34, 43 : 활성층
15, 26, 35, 46 : 클래드층 21, 27, 41, 47 : 오믹 콘택트용 금속층
24, 44 : MT : (Mass Transport).
본 발명은 반도체 레이저 다이오드의 제조방법 및 그 구조에 관한 것이다.
본 발명의 반도체 레이저 다이오드의 단일파장, 적은 전력소모를 요구하는 광통신용 발광소자로써 국간중계, 로컬 에리어네트워크, 가입자망 광대역 ISDN등의 광통신 시스템에 이용되어질 것이다.
종래의 MTBH(Mass Transported Buried Heterostructure)방식의 레이저 다이오드는 공정의 용이성과 낮은 온도의존성의 특성이 있어 광통신용 레이저 다이오드 제작에 이용되었다. 상기 MTBH 레이저 다이오드는 종축 방향으로 다중 모드 발진을 하여 광이 분산되어 고밀도 변조 통신이 어려운 문제점이 있었다. DFB(Distributed Feed Back)방식의 레이저 다이오드는 이차 성장에서 클래드층의 불순물이 활성층으로 확산되어 문턱 전류의 온도의존성이 커지는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위하여 강구된 본 발명은 단일 모드발진과 낮은 온도의존성을 실현하여 광통신소자로 이용할 수 있는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법 및 그 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 감광물질이 도포된 InP기판 상에 물결무늬 주기가 0.15-0.3마이크로 미터 범위가 되도록 홀로그래피 장치나 E-빔 장치 또는 페이스 쉬프트 마스크로 노광하는 제1단계, 상기 제1단계 후에 N형 InP기판을 사진식각한 후에 화학식각 및 건조식각을 하여 물결무늬를 형성하는 제2단계, 상기 제2단계후에 물결무늬(12)가 형성된 상기 기판상에 에피층 성장 장치로 웨이브 가이드층, 활성층, 클래드층을 순차적으로 성장시키는 제3단계, 상기 제3단계 후에 성장된 상기 에피웨이퍼 상에 사진 식각 공정으로 레어저 발광 방향과 평행한 방향으로 직선무늬를 형성한 후에 화학식각으로 메사구조를 형성하는 제4단계, 상기 제4단계 후에 메사 구조로 식각된 상기 에피웨이퍼를 석영튜브안에 InP결정과 촉매제 I2나 InP결정과 촉매제 InI3와 함께 각각 서로 다른 면에 넣고 진공봉입하여 고온과 저온으로 구분된 반응로내에서 InP MP공정을 하는 제5단계, 상기 제5단계 후에 MT 공정을 거친 상기 웨이퍼에 패시베이션, 오믹 콘택트용 금속층을 형성하는 제6단계를 포함하여 이루어지는 제조 공정 및 그 공정에 의해 제조된 구조를 제공하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명한다.
제1도와 제2도는 본 발명의 일실시예를 나타낸 것으로 도면에서 11, 28은 InP기판, 12, 25는 물결 무늬, 13, 22는 웨이퍼 가이드층, 14, 23은 활성층, 15, 26은 클래드층, 21, 27은 오믹 콘택트용 금속층, 24은 MT(Mass Transport)영역을 각각 나타낸다.
제1도는 감광 물질이 도포된 n형 InP기판(11)상에 물결무늬(12) 주기가 0.15-0.3마이크로 미터 범위가 되도록 홀로그래피나 E-빔 장치 또는 페이스 쉬프트(phase shift) 마스크로 노광하여 상기 n형 InP기판(11)을 사진식각한 후에 화학식각 및 건조식각을 하여 물결무늬(12)를 형성하고 LPE나 MOCVD등의 에피층 성장장치로 물결무늬(12)가 형성된 상기 기판상에 1.5마이크로 미터대의 InGaAsP의 웨이브 가이드층(13), 1.3 마이크로 미터대의 InGaAsP의 활성층(14), p형 InP의 클래드층(15)을 순차적으로 성장시킨 상태의 구조도이다.
제2도는 상기 에피웨이퍼 상에 사진식각 공정으로 레이저 발광방향과 수직한 방향으로 직선무늬를 형성하고 화학식각으로 메사구조를 형성한 후에 메사 구조로 식각된 상기 에피웨이퍼를 석영 뉴브안에 InP결정과 촉매제 I2나 InP결정과 촉매제 InI3와 함께 각각 서로 다른 면에 넣고 진공봉입하여 700℃에서 750℃ 사이의 고온과 550℃에서 600℃ 사이의 저온으로 구분된 반응로내에서 InP MT공정 후에 MT공정을 거친 상기 웨이퍼에 패시베이션, n형 오믹콘택트용 금속층(21), p형 오믹 콘택트용 금속층(27)을 형성한 상태의 구조도이다.
본 발명의 다른 실시예는 상기 공정에서 n형 InP기판(11)을 p형 InP기판으로, p형 InP클래드층을 n형 InP클래드층으로 대체하고 p형 오믹 콘택트용 금속층(21), n형 오믹 큰택트용 금속층(27)을 형성한다.
제3도와 제4도는 본 발명의 또다른 실시예를 나타낸 것으로 도시면에서 31, 48은 InP기판, 32, 45는 물결무늬, 33, 42는 웨이브가이드층, 34, 43은 활성층, 35, 46은 클래드층, 44는 MT(Mass Transport)영역, 41, 47은 오믹 콘택트용 금속층을 각각 나타낸다.
제3도는 감광물질이 도포된 n형 InP기판(31) 상에 1.3마이크로미터대의 InGaAsP의 활성층(34), 1.5마이크로 미터대의 InGaAsP의 웨이브가이드층(33)을 순차적으로 일차 성장시키고, 일차 성장시킨 상기 웨이퍼를 사진식각한 후에 화학식각 및 건조식각을 하여 물결무늬(32)를 형성하고, 물결무늬(32)를 형성한 상기 기판상에 MOCVD장치로 n형 InP의 클래드층(35)을 성장시킨 상태의 구조도이다.
제4도는 성장된 상기 에피웨이퍼 상에 사진식각 공정으로 레이저 발광방향과 수직한 방향으로 직선 무늬를 형성하고 화학식각으로 메사 구조를 형성한 후에 메사 구조로 식각된 상기 에피웨이퍼를 석영튜브안에 InP결정과 촉매제 I2나 InP결정과 촉매제 InI3와 함께 각각 서로 다른 면에 넣고 진공봉입하고 700℃에서 750℃사이의 고온과 550℃에서 600℃ 사이의 저온으로 구분된 반응로 내에서 InP MT 공정 후에 MT공정을 거친 상기 웨이퍼에 패시베이션, n형 오믹 콘택트용 금속층(41), p형 오믹 콘택트용 금속층(47)을 형성한 상태의 구조도이다.
본 발명의 또다른 실시예는 상기 공정에서 n형 InP기판(31)을 p형 InP기판으로, p형 InP클래드층을 n형 InP클래드층으로 대체하고 p형 오믹 콘택트용 금속층(41), n형 오믹 콘택드용 금속층(47)을 형성한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 활성층을 매립시키기 위한 이차 성장과정없이 DFB MTBH(Distributed Feed Back Mass Transport Buried Hertrerostructure)방식으로 단일 모드 발진 및 낮은 온도의존성을 가능하게 하는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 반도체 레이저 다이오드의 제조공정에 있어서, 감광 물질이 도포된 반도체 기판(11)을 노광하는 제1단계 상기 제1단계 후에 노광된 상기 반도체 기판을 사진식각한 후에 화학식각 및 건조식각을 하여 물결무늬(12)을 형성하는 제2단계, 상기 제2단계 후에 물결무늬가 형성된 상기 기판상에 에피층 성장장치로 웨이브 가이드층(13), 활성층(14), 클래드층(15)을 순차적으로 성장시키는 제3단계, 상기 제3단계 후에 성장된 상기 웨이퍼상에 사진식각공정으로 레이저 발광 방향과 평행한 방향으로 직선무늬를 형성한 후에 화학식각으로 메사구조를 형성하는 제4단계, 상기 제4단계 후에 메사구조로 식각된 상기 에피웨이퍼를 석영튜브안에 InP결정과 촉매제 I2나 InP결정과 촉매제 InI3와 함께 각각 서로 다른 면에 넣고 진공봉입하여 고온과 저온으로 구분된 반응로내에서 InP MT공정을 하는 제5단계, 상기 제5단계 후에 MT공정을 거친 상기 웨이퍼에 패시베이션, 오믹 콘택트용 금속층(21, 27)을 형성하는 제6단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기의 반도체 기판(11)이 n형 InP나 p형 InP인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기의 물결무늬(12)는 홀로그래피장치나 E-빔 장치, 페이스 쉬프트 마스크로 노광하여 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법.
  4. 반도체 레이저 다이오드의 제조공정에 있어서, 감광물질이 도포된 반도체 기판(31)상에 활성층(34), 웨이브 가이드층(33)을 일차 성장시키는 제1단계, 상기 제1단계 후에 일자성장시킨 상기 웨이퍼를 사진식각한 후에 화학식각 및 건조식각하여 물결무늬(32)를 형성하는 제2단계, 상기 제2단계 물결무늬(32)를 형성한 상기 기판상에 클래드층(35)을 성장시키는 제3단계, 상기 제3단계 후에 성장된 상기 웨이퍼상에 사진식각공정으로 레이저 발광방향과 평행한 방향으로 직선무늬를 형성한 후에 화학식각으로 메사구조를 형상하는 제4단계 상기 제4단계 후에 메사구조로 식각된 상기 에피웨이퍼를 석영 튜브안에 InP결정과 촉매제 I2나 촉매제 InI3와 함께 각각 서로 다른 면에 넣고 진공봉입하여 고온과 저온으로 구분된 반응로내에서 InP MT공정을 하는 제5단계, 상기 제5단계 후에 MT 공정을 거친 상기 웨이퍼에 패시베이션, 오믹 콘택트용 금속층(41, 47)을 형성하는 6단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기의 반도체 기판(31)이 n형 InP나 p형 InP인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기의 물결무늬(32)는 홀로그래피나 E-빔 장치, 페이스 쉬프트 마스크로 노광하여 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제5단계가 촉매제 H2나 촉매제 PH3를 흘려주면서 열린튜브방식으로 고온에서 MT시키는 방식인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법.
  8. 반도체 레이저 다이오드의 구조에 있어서, 오믹 콘택트용 금속층(21), 상기 오믹 큰택트용 금속층(21)상에 형성된 InP기판(28), 상기 InP기판(28)상에 물결무늬 형태로 형성된 제1영역, 상기 제1영역상에 형성된 웨이브가이드층(22), 상기 웨이브가이드층(22)상에 형성된 활성층(23), 상기 웨이브가드층(22)과 상기 활성층(23)의 양측면에 형성된 MT(Mass Transport)영역(24), 상기 MT영역(24)과 상기 활성층(23)상에 메사 형태로 형성된 클래드층(26), 및 상기 클래드층(26)상에 형성된 오믹 콘택트용 금속층(27)을 구비하여 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드 구조.
  9. 반도체 레이저 다이오드의 구조에 있어서, 오믹 콘택트용 금속층(41), 상기 콘택트용 금속층(41) 상에 형성된 InP형 기판(48), 상기 InP기판(48)상에 형성된 활성층(43), 상기 활성층(43)상에 형성된 웨이브가이드층(42), 상기 웨이브가이드층(43)과 상기 활성층(42)의 양측면에 형성된 MT영역(44), 상기 MT영역(44)과 상기 웨이브가이드층(42)상에 물결무늬 형태로 형성된 제1영역, 상기 제1영역을 하부에 포함하고 전체적으로 메사형태를 갖도록 형성된 클래드층(46), 및 상기 클래드층(46)상에 형성된 오믹콘택트용 금속층(47)을 구비하여 형성된 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드 구조.
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