KR100388531B1 - Fabricating method of semiconductor laser diode with i type ridge - Google Patents
Fabricating method of semiconductor laser diode with i type ridge Download PDFInfo
- Publication number
- KR100388531B1 KR100388531B1 KR10-2001-0044853A KR20010044853A KR100388531B1 KR 100388531 B1 KR100388531 B1 KR 100388531B1 KR 20010044853 A KR20010044853 A KR 20010044853A KR 100388531 B1 KR100388531 B1 KR 100388531B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- type
- layer
- ridge
- etching
- hydrogen peroxide
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
Abstract
본 발명에 따른 I형 리지를 가지는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법은 리지가 "I"형상으로 마련되므로 상면의 폭은 넓고 밑면의 폭은 상대적으로 좁다. 그러므로 전류의 확산이 줄어들고, 모드가 안정화됨과 동시에 저항이 감소되어 고출력을 안정적으로 얻을 수 있다. 또한, 리지를 형성하는 캡층과 P형클래드층 사이의 각이 커짐과 동시에 완만하게 형성되므로, 활성층의 상면과 리지의 측면측에 전류차단층을 용이하게 재성장시킬 수 있다. 또한, 불산(HF)+과산화수소수(H2O2)+에틸렌글리콜계 부식액과 황산(H2SO4)+과산화수소수(H2O2)+에틸렌글리콜계 부식액을 이용하여 선택적으로 식각하면서 리지를 형성하고, 최종적으로 SiN마스크를 제거한다. 그러므로 종래의 공정에서 수행된 2차SiN마스크를 형성하는 공정을 수행할 필요가 없고, 재성장된 N형전류차단층과 2차캡층의 일부 및 2차SiN마스크을 제거하는 공정을 수행할 필요가 없다. 즉, 종래의 공정에 비하여 적어도 4개 이상의 단위공정이 줄여들므로 대단히 경제적이다. 또한, 그 구조의 특성상 광학적 손상이 최소화되므로 고출력 장치에 안정적으로 사용할 수 있다.In the method for manufacturing a semiconductor laser diode having an I-type ridge according to the present invention, since the ridge is provided in an "I" shape, the width of the upper surface is wide and the width of the bottom surface is relatively narrow. Therefore, the spread of current is reduced, the mode is stabilized, and the resistance is reduced to obtain a high output stably. In addition, since the angle between the cap layer and the P-type cladding layer forming the ridge increases and is smoothly formed, the current blocking layer can be easily regrown on the upper surface of the active layer and the side surface of the ridge. In addition, ridges are selectively etched using hydrofluoric acid (HF) + hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) + ethylene glycol corrosion solution and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) + hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) + ethylene glycol corrosion solution. Is formed and the SiN mask is finally removed. Therefore, it is not necessary to perform the process of forming the secondary SiN mask performed in the conventional process, and there is no need to perform the process of removing the portion of the regrown N-type current blocking layer and the secondary cap layer and the secondary SiN mask. That is, since at least four or more unit processes are reduced compared to the conventional process, it is very economical. In addition, since optical damage is minimized due to the characteristics of the structure, it can be used stably in a high output device.
Description
본 발명은 리지(Ridge)를 I 형상으로 형성한 I형 리지를 가지는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor laser diode having an I-type ridge having a ridge formed in an I-shape.
반도체 레이저 다이오드란 반도체에 과잉 운반자를 대량으로 주입했을 때 전자와 양공(陽孔)이 에너지갭을 넘어서 재결합할 때 발광하는 효과를 이용한 레이저이다. 반도체 레이저 다이오드는 GaAs(갈륨비소)와 Ga1-XAlXAs의 P-N접합을 이용하는 것이 가장 중요한데, 종래의 반도체 레이저 다이오드의 구조 및 제조방법을 도 1a, 도 1b 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 1a 및 도 1b는 종래의 반도체 레이저 다이오드의 제조공정을 보인 도이고, 도 2는 도 1a의 "P"부 확대도이다.A semiconductor laser diode is a laser using the effect of emitting light when electrons and holes recombine over an energy gap when a large amount of excess carriers are injected into a semiconductor. It is most important to use a PN junction of GaAs (gallium arsenide) and Ga 1-X Al X As for a semiconductor laser diode. A structure and a manufacturing method of a conventional semiconductor laser diode will be described with reference to FIGS. 1A, 1B, and 2. . 1A and 1B show a manufacturing process of a conventional semiconductor laser diode, and FIG. 2 is an enlarged view of a portion “P” of FIG. 1A.
도시된 바와 같이, 단계(S10)에서는 N형기판(11) 위에 N형버퍼층(13)과 N형클래드층(15)과 활성층(17)과 P형1차클래드층(19)과 식각차단층(21)과 P형2차클래드층(23) 및 캡층(24)을 순차적으로 성장시킨 후, 캡층(24) 위에 포토리소그래피공정으로 1차SiN마스크(27)를 형성한다. 그리고, 단계(21)에서는 황산(H2SO4)+물(H2O)+과산화수소(H2O2)로 이루어진 식각용액으로 캡층(24)은 완전히 식각하고 P형2차클래드층(23)은 소정 두께로 식각하며, 단계(S25)에서는 불산이 함유된 식각용액으로 P형2차클래드층(23)을 완전히 식각한다. 이때, 캡층(24)과 P형2차클래드층(23)은 재질의 특성상 비등방성으로 식각된다. 그러면, 캡층(24) 및P형2차클래드층(23)에 의해 삼각형태의 리지(Ridge)(25)가 형성된다.As shown, in step S10, the N-type buffer layer 13, the N-type cladding layer 15, the active layer 17, the P-type primary cladding layer 19, and the etch barrier layer on the N-type substrate 11. (21), the P-type secondary cladding layer 23 and the cap layer 24 are sequentially grown, and then a primary SiN mask 27 is formed on the cap layer 24 by a photolithography process. In step 21, the cap layer 24 is completely etched with an etching solution consisting of sulfuric acid (H 2 SO 4 ) + water (H 2 O) + hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and the P-type secondary cladding layer 23 is used. ) Is etched to a predetermined thickness, and in step S25 the P-type secondary cladding layer 23 is completely etched with an etching solution containing hydrofluoric acid. At this time, the cap layer 24 and the P-type secondary cladding layer 23 is anisotropically etched due to the properties of the material. Then, triangular ridges 25 are formed by the cap layer 24 and the P-type secondary cladding layer 23.
그리고, 단계(S30)에서는 1차SiN마스크(27)를 제거하고, 단계(S40)에서는 식각차단층(21)의 상면에서부터 N형1차전류차단층(31)과 N형2차전류차단층(33)을 순차적으로 성장시킨다. 이때, N형1차전류차단층(31)과 N형2차전류차단층(33)은 리지(25)의 측면 및 상면에도 성장된다.In operation S30, the primary SiN mask 27 is removed, and in operation S40, the N-type primary current blocking layer 31 and the N-type secondary current blocking layer are removed from the top surface of the etch blocking layer 21. (33) is grown sequentially. At this time, the N-type primary current blocking layer 31 and the N-type secondary current blocking layer 33 are also grown on the side and the top surface of the ridge 25.
그후, 단계(S50)에서는 N형2차전류차단층(33)의 상면에 2차SiN마스크(37)를 형성하는데, 이때 리지(25)의 상면에는 2차SiN마스크(37)가 덮히지 않게 2차SiN마스크(37)를 형성한다. 그리고, 단계(S61) 및 단계(S65)에서는 리지(25)의 상면에 성장된 N형2차전류차단층(33) 및 N형1차전류차단층(31)을 각각 식각하고, 단계(S70)에서는 2차SiN마스크(37)를 제거한다.Thereafter, in step S50, a secondary SiN mask 37 is formed on the top surface of the N-type secondary current blocking layer 33, wherein the secondary SiN mask 37 is not covered on the top surface of the ridge 25. The secondary SiN mask 37 is formed. In step S61 and step S65, the N-type secondary current blocking layer 33 and the N-type primary current blocking layer 31 grown on the upper surface of the ridge 25 are etched, respectively (step S70). ), The secondary SiN mask 37 is removed.
그리고, 단계(S80)에서는 리지(25)의 상면에 전류통과층(39)을 성장시켜 리지(25)에 전류가 통하게 한 후, 전류통과층(39)의 상면 및 N형기판(11)의 하면에 P형메탈전극(41)과 N형메탈전극(43)을 각각 형성한다.In operation S80, the current passing layer 39 is grown on the upper surface of the ridge 25 to allow current to flow through the ridge 25, and then the upper surface of the current passing layer 39 and the N-type substrate 11 are formed. P-type metal electrodes 41 and N-type metal electrodes 43 are formed on the bottom surface, respectively.
전술한 바와 같이, 반도체 레이저 다이오드는 GaAs와 Ga1-XAlXAs의 P-N접합을 이용한다. 그런데, GaAs는 다이아몬드 격자구조(Zinc-blende)를 가지며 결정면에 따라 다른 속도로 식각(이하 "비등방성식각"이라 함)된다. 즉, GaAs는 결정면의 방향에 따라 원자배열밀도 및 원자간 결합이 다르기 때문에 식각되는 면에 따라 삼각모양 또는 도브테일(Dovetail) 모양이 형성되고, 삼각모양의 경우에는 경사각(α)이 약 55°정도를 이룬다(도 2참조).As described above, the semiconductor laser diode uses a PN junction of GaAs and Ga 1-X Al X As. However, GaAs has a diamond lattice structure (Zinc-blende) and is etched at different speeds according to the crystal plane (hereinafter referred to as anisotropic etching). That is, since GaAs has different atomic arrangement densities and interatomic bonds depending on the direction of the crystal plane, a triangular shape or a dovetail shape is formed according to the etched surface.In the triangular shape, the inclination angle α is about 55 ° (See FIG. 2).
이로인해, 종래의 방법으로 제조된 반도체 레이저 다이오드는 다음과 같은 단점이 있다.Because of this, the semiconductor laser diode manufactured by the conventional method has the following disadvantages.
첫째, 캡층(24) 및 P형2차클래드층(23)을 식각할 때, 리지(25)의 밑면의 폭(W)을 2㎛이하로 식각하면 리지(25)의 상면의 폭은 거의 "0"가 된다. 그러면, 면적에 반비례하는 저항으로 인하여 반도체 레이저 다이오드는 높은 저항을 갖게되어 고출력을 얻을 수 없는 단점이 있다. 또한, 리지(25)의 상면의 폭이 거의 "0"이므로 전류통과층(39)을 리지(25)의 상면에 형성하여 정열시키기 어려운 단점이 있다.First, when the cap layer 24 and the P-type secondary cladding layer 23 are etched, if the width W of the bottom surface of the ridge 25 is etched to 2 μm or less, the width of the upper surface of the ridge 25 is almost " 0 ". Then, the semiconductor laser diode has a high resistance due to the resistance inversely proportional to the area, and thus there is a disadvantage in that high output cannot be obtained. In addition, since the width of the upper surface of the ridge 25 is almost "0", there is a disadvantage that it is difficult to form the current passing layer 39 on the upper surface of the ridge 25.
둘째, 상기의 단점을 극복하기 위하여 리지(25)의 밑면의 폭(W)이 3㎛이상이 되게 식각을 하면, 전류의 확산 및 모드의 불안정으로 인하여 고출력을 얻을 수 없는 단점이 있다. 또한, 리지(25)의 밑면의 폭(W)을 3㎛이상이 되게 식각하여도, 리지(25)의 상면의 폭이 0.5㎛이상이 되지 않으므로, 이 또한 전류통과층(39)을 리지(25)의 상면에 형성하여 정열시키기 어려운 단점이 있다.Second, if the width (W) of the bottom surface of the ridge 25 in order to overcome the above disadvantages is etched to be 3㎛ or more, there is a disadvantage that can not obtain a high output due to the diffusion of current and mode instability. Further, even when the width W of the bottom surface of the ridge 25 is etched to be 3 μm or more, the width of the top surface of the ridge 25 does not become 0.5 μm or more, so that the current passing layer 39 is also ridged ( Formed on the upper surface of 25) has a disadvantage that is difficult to align.
셋째, 식각에 의하여 리지(25)의 캡층(24)과 리지(25)의 P형2차클래드층(23)은 도브테일형상을 이루므로, 리지(25)의 캡층(24)과 리지(25)의 P형1차클래드층(23) 사이의 공간으로 N형전류차단층(31,33)을 재성장시키기 어려운 단점이 있다.Third, since the cap layer 24 of the ridge 25 and the P-type secondary cladding layer 23 of the ridge 25 form a dovetail shape by etching, the cap layer 24 and the ridge 25 of the ridge 25 are formed. It is difficult to regrow the N-type current blocking layers 31 and 33 by the space between the P-type primary cladding layers 23.
넷째, Al의 조성이 0.5이상인 결정을 불산으로 에칭할 때의 에칭속도는 수천Å인데, 이로인해 리지의 폭을 정밀하게 조절하기 어려운 단점이 있다.Fourth, the etching rate when etching a crystal with Al composition of 0.5 or more with hydrofluoric acid is several thousand kW, which makes it difficult to precisely control the width of the ridge.
다섯째, 불산용액에 의하여 Al의 조성이 0.5이상인 결정의 표면이 검게 변하는 단점이 있다.Fifth, there is a disadvantage in that the surface of the crystal with Al composition of 0.5 or more is changed by the hydrofluoric acid solution.
여섯째, 종래의 레이저 다이오드는 그 구조상 광학적 손상이 많이 발생하여 고출력에 취약한 단점이 있다.Sixth, the conventional laser diode has a disadvantage in that the optical damage occurs a lot in the structure is vulnerable to high power.
일곱째, 종래의 제조방법은 최소한 10개 이상의 단위공정을 수행하여야 하므로 제조원가가 상승하는 단점이 있다.Seventh, the conventional manufacturing method has a disadvantage in that the manufacturing cost increases because at least 10 unit processes must be performed.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로, 본 발명의 목적은 상면의 폭은 넓고 밑면의 폭은 상대적으로 좁도록 리지를 "I"형상으로 형성하여, 전류의 확산을 줄이고 모드를 안정화시키며 저항을 감소시켜 고출력을 얻을 수 있는 I형 리지를 가지는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법을 제공함에 있다.The present invention was created to solve the above problems, and an object of the present invention is to form a ridge "I" shape so that the width of the upper surface and the width of the bottom is relatively narrow, reducing the spread of current and mode The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor laser diode having an I-type ridge that stabilizes and reduces resistance to obtain high output.
본 발명의 다른 목적은 패턴과 리지 사이의 공간으로 전류차단층을 용이하게 재성장시킬 수 있는 I형 리지를 가지는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor laser diode having an I-type ridge which can easily regrow a current blocking layer into a space between a pattern and a ridge.
본 발명의 또 다른 목적은 리지의 상면에 전류통과층을 용이하게 형성하여 정렬할 수 있는 I형 리지를 가지는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법을 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor laser diode having an I-type ridge which can easily form and align a current passing layer on an upper surface of the ridge.
본 발명의 또 다른 목적은 제조공정을 단축하여 원가를 절감할 수 있는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법을 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor laser diode, which can reduce manufacturing costs by shortening the manufacturing process.
도 1a 및 도 1b는 종래의 반도체 레이저 다이오드의 제조공정을 보인 도.1A and 1B show a manufacturing process of a conventional semiconductor laser diode.
도 2는 도 1a의 "P"부 확대도.FIG. 2 is an enlarged view of a portion “P” of FIG. 1A; FIG.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드의 구성을 보인 단면도.3 is a cross-sectional view showing the configuration of a laser diode according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 리지의 사시도.4 is a perspective view of a ridge in accordance with one embodiment of the present invention.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 레이저 다이오드의 제조공정을 보인도.5A and 5B illustrate a manufacturing process of a semiconductor laser diode according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
51 : N형기판 53 : N형버퍼층51: N-type substrate 53: N-type buffer layer
55 : N형클래드층 57 : 활성층55 N-type cladding layer 57 Active layer
59 : P형1차클래드층 61 : 식각차단층59: P-type primary cladding layer 61: etching blocking layer
63 : P형2차클래드층 64 : P형1차캡층63: P-type secondary cladding layer 64: P-type secondary cap layer
65 : 리지 66 : SiN마스크65: Ridge 66: SiN mask
67 : N형1차전류차단층 69 : N형2차전류차단층67: N-type primary current blocking layer 69: N-type secondary current blocking layer
71 : P형2차캡층 73 : P형메탈전극71: P type secondary cap layer 73: P type metal electrode
75 : N형메탈전극75: N-type metal electrode
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 I형 리지를 가지는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법은 GaAs재의 N형기판 상면에서부터 순차적으로 GaAs재의 N형버퍼층, AlGaAs계 재료의 N형클래드층, AlGaAs계 재료의 활성층, AlGaAs계 재료의 P형1차클래드층, GaAs재의 식각차단층, AlGaAs계 재료의 P형2차클래드층 및 GaAs재의 P형1차캡층을 성장하고, 상기 P형1차캡층의 상면에 SiN마스크를 형성하는 단계; 상기 SiN마스크가 형성된 상기 P형1차캡층 및 상기 P형2차클래드층을 건식으로 식각하되, 상기 P형1차캡층은 전부 식각하고 상기 P형2차클래드층은 소정 두께가 잔존하도록 식각하여 리지의 상부측을 형성하는 단계; 상기 건식식각에 의하여 소정 두께만 잔존하는 상기 P형2차클래드층을 불산(HF)+과산화수소수(H2O2)+에틸렌글리콜계의 부식액으로 1차 식각하고, 황산(H2SO4)+과산화수소수(H2O2)+에틸렌글리콜계 부식액으로 2차 식각한 후, 불산(HF)+과산화수소수(H2O2)+에틸렌글리콜계의 부식액으로 3차 식각하여 상기 리지의 하부측을 형성하는 단계; 상기 부식액의 식각에 의하여 외부로 노출된 상기 식각차단층의 상면에서부터 상기 리지의 소정 높이 까지 AlGaAs계 재료의 N형1차전류차단층을 성장시키는 단계; 상기 N형1차전류차단층의 상면에 GaAs재의 N형2차전류차단층 성장시키되, 상기 리지의 상면은 외부로 노출되게 상기 N형2차전류차단층을 성장시키는 단계; 상기 SiN마스크를 완전히 식각한 후, 암모니아(NH4OH)+과산화수소수(H2O2)+에틸렌글리콜계의 부식액으로 최종식각하는 단계; 상기 리지의 상면 및 상기 N형2차전류차단층의 상면에 GaAs계 재료의 P형2차캡층을 성장시키는 단계; 상기 P형2차캡층의 상면 및 상기 N형기판의 하면에 P형메탈전극 및 N형메탈전극을 각각 형성하는 단계를 수행한다.The method for manufacturing a semiconductor laser diode having an I-type ridge according to the present invention for achieving the above object is an N-type buffer layer of GaAs material, an N-type cladding layer of AlGaAs material, and an AlGaAs-based material sequentially from an upper surface of an N-type substrate of GaAs material. An active layer, a P-type primary cladding layer made of AlGaAs-based material, an etch-blocking layer made of GaAs material, a P-type secondary cladding layer made of AlGaAs-based material, and a P-type primary cap layer made of GaAs material are grown on the upper surface of the P-type primary cap layer. Forming a SiN mask; The P-type primary cap layer and the P-type secondary cladding layer on which the SiN mask is formed are dry-etched, but all the P-type primary cap layers are etched and the P-type secondary cladding layer is etched so that a predetermined thickness remains. Forming an upper side of the ridge; The P-type secondary cladding layer having only a predetermined thickness remaining by the dry etching is firstly etched with a corrosion solution of hydrofluoric acid (HF) + hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) + ethylene glycol, sulfuric acid (H 2 SO 4 ) Secondary etching with hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) + ethylene glycol-based corrosion solution, and then third etching with hydrofluoric acid (HF) + hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) + ethylene glycol-based corrosion solution, the lower side of the ridge Forming a; Growing an N-type primary current blocking layer of AlGaAs-based material from a top surface of the etch blocking layer exposed to the outside by etching of the corrosion solution to a predetermined height of the ridge; Growing an N-type secondary current blocking layer of GaAs material on an upper surface of the N-type primary current blocking layer, wherein the upper surface of the ridge is exposed to the outside; Completely etching the SiN mask, followed by final etching with ammonia (NH 4 OH) + hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) + ethylene glycol-based corrosion solution; Growing a P-type secondary cap layer of GaAs-based material on an upper surface of the ridge and an upper surface of the N-type secondary current blocking layer; Forming a P-type metal electrode and an N-type metal electrode on an upper surface of the P-type secondary cap layer and a lower surface of the N-type substrate, respectively.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 I형 리지를 가지는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor laser diode having an I-type ridge according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드의 구성을 보인 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 리지의 사시도이다.3 is a cross-sectional view showing the configuration of a laser diode according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a perspective view of a ridge according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, GaAs재의 N형기판(51)이 마련된다. N형기판(51)의 상면에는 GaAs재의 N형버퍼층(53)이 성장되고, N형버퍼층(53)의 상면에는 AlGaAs계 재료의 N형클래드층(55)이 성장된다. 그리고, N형클래드층(55)의 상면에는 AlGaAs계 재료의 활성층(57)이 성장되고, 활성층(57)의 상면에는 AlGaAs계 재료의 P형1차클래드층(59)이 성장된다. 그리고, P형1차클래드층(59)의 상면에는 GaAs재의 식각차단층(61)과 AlGaAs계 재료의 P형2차클래드층(63) 및 GaAs재의 P형1차캡층(64)이 성장된다.As shown, an N-type substrate 51 made of GaAs material is provided. An N-type buffer layer 53 of GaAs material is grown on the upper surface of the N-type substrate 51, and an N-type cladding layer 55 of AlGaAs-based material is grown on the upper surface of the N-type buffer layer 53. An active layer 57 of AlGaAs-based material is grown on the top surface of the N-type cladding layer 55, and a P-type primary cladding layer 59 of AlGaAs-based material is grown on the top surface of the active layer 57. On the upper surface of the P-type primary cladding layer 59, an etching barrier layer 61 of GaAs material, a P-type secondary cladding layer 63 of AlGaAs-based material, and a P-type primary cap layer 64 of GaAs material are grown. .
P형1차캡층(64)과 P형2차클래드층(63)의 대부분은 식각되고, 잔존하는 P형1차캡층(64)과 P형2차클래드층(63)에 의하여 리지(Ridge)가 형성된다. 즉, 후술할 SiN마스크(66)(도 5a참조)의 바로 하측에 잔존하는 P형1차캡층(64) 및 P형2차클래드층(63)에 의하여 리지(65)가 형성되는데, 리지(65)의 상면 및 밑면의 폭(W1,W2)과 높이(H)는 1.5∼3.5㎛로 형성한다.Most of the P-type primary cap layer 64 and the P-type secondary cladding layer 63 are etched and ridged by the remaining P-type primary cap layer 64 and the P-type secondary cladding layer 63. Is formed. That is, the ridge 65 is formed by the P-type primary cap layer 64 and the P-type secondary cladding layer 63 remaining immediately below the SiN mask 66 (see FIG. 5A), which will be described later. The widths W1 and W2 and the height H of the upper and lower surfaces of 65) are formed to be 1.5 to 3.5 mu m.
식각에 의하여 외부로 노출된 식각차단층(61)의 상면에서부터 리지(65)의 소정 높이까지 AlGaAs계 재료의 N형1차전류차단층(67)이 성장되고, N형1차전류차단층(67)의 상면에는 GaAs재의 N형2차전류차단층(69)이 성장된다. 이때, N형2차전류차단층(69)은 리지(65)의 높이와 대략 동일한 높이까지 성장되되, 리지(65)의 상면을 덮지 않도록 성장된다.An N-type primary current blocking layer 67 of AlGaAs-based material is grown from an upper surface of the etch blocking layer 61 exposed to the outside by etching to a predetermined height of the ridge 65, and an N-type primary current blocking layer ( On the upper surface of 67), an N-type secondary current blocking layer 69 of GaAs material is grown. At this time, the N-type secondary current blocking layer 69 is grown to a height substantially equal to the height of the ridge 65, so as not to cover the upper surface of the ridge 65.
그리고, N형2차전류차단층(69)의 상면 및 리지(65)의 상면에는 AlGaAs계 재료의 P형2차캡층(71)이 성장되는데, 이로인해 전류가 흐르게 된다. 그리고, P형2차캡층(71)의 상면 및 N형기판(51)의 하면에는 P형메탈전극(73) 및 N형메탈전극(75)이 형성된다.Then, on the upper surface of the N-type secondary current blocking layer 69 and the upper surface of the ridge 65, a P-type secondary cap layer 71 of AlGaAs-based material is grown, thereby causing a current to flow. The P-type metal electrode 73 and the N-type metal electrode 75 are formed on the upper surface of the P-type secondary cap layer 71 and the lower surface of the N-type substrate 51.
본 실시예에 따른 반도체 레이저 다이오드의 리지(65)는 상면의 폭(W1)이 하면의 폭(W2)과 동일하게 넓으므로 고출력을 얻을 수 있고, 리지(65)의 상면과 측면이 이루는 각(β)은 약 85°정도로 넓고 완만하므로 재성장을 용이하게 할 수 있다. 그리하여, 780㎚의 CD Rewritable용 고출력 레이저 다이오드, 808㎚의 고출력 레이저 다이오드 및 980㎚ 펌핑용 고출력 레이저 다이오드로 사용된다.Since the width W1 of the upper surface of the semiconductor laser diode according to the present exemplary embodiment has the same width as the width W2 of the lower surface of the ridge 65, a high output can be obtained, and the angle formed between the upper surface and the side surface of the ridge 65 ( β) is wide and gentle at about 85 °, which can facilitate regrowth. Thus, it is used as a high power laser diode for 780 nm CD Rewritable, a high power laser diode for 808 nm and a high power laser diode for 980 nm pumping.
상기와 같이 구성된 본 실시예에 따른 반도체 레이저 다이오드의 제조공정을 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한다. 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 레이저 다이오드의 제조공정을 보인도이다.The manufacturing process of the semiconductor laser diode according to the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS. 5A and 5B. 5A and 5B illustrate a manufacturing process of a semiconductor laser diode according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 단계(S100)에서는 GaAs재의 N형기판(51)의 상면에서부터 순차적으로 GaAs재의 N형버퍼층(53), AlGaAs계 재료의 N형클래드층(55), AlGaAs계 재료의 활성층(57), AlGaAs계 재료의 P형1차클래드층(59), GaAs재의 식각차단층(61), AlGaAs계 재료의 P형2차클래드층(63) 및 GaAs재의 P형1차캡층(64)을 성장하고, P형1차캡층(64)의 상면에 0.3∼0.5㎛ 두께로 SiN마스크(66)를 형성한다.As shown, in step S100, an N-type buffer layer 53 of GaAs material, an N-type cladding layer 55 of AlGaAs material, and an active layer of AlGaAs material are sequentially formed from an upper surface of the N-type substrate 51 of GaAs material. 57), P-type primary cladding layer 59 of AlGaAs-based material, etch blocking layer 61 of GaAs material, P-type secondary cladding layer 63 of AlGaAs-based material, and P-type primary cap layer 64 of GaAs material The SiN mask 66 is formed on the upper surface of the P-type primary cap layer 64 with a thickness of 0.3 to 0.5 mu m.
그후, 단계(S110)에서는 P형1차캡층(64) 및 P형2차클래드층(63)을 건식식각하는데, 이때, P형1차캡층(64)은 완전히 식각하고 P형2차클래드층(63)은 0.2∼0.7㎛정도의 두께가 잔존하도록 건식식각한다. 그러면, 리지(65)의 상부측이 형성되는 것이다.Thereafter, in step S110, the P-type primary cap layer 64 and the P-type secondary cladding layer 63 are dry-etched, wherein the P-type primary cap layer 64 is completely etched and the P-type secondary cladding layer (63) is dry-etched so that the thickness of about 0.2-0.7 micrometer remains. Then, the upper side of the ridge 65 is formed.
그리고, 단계(S120)에서는 건식식각단계(S110)에 의하여 소정 두께만 잔존하는 P형2차클래드층(63)을 식각용액으로 완전히 제거하여 리지(65)의 하부측을 형성하면, 리지(65)가 완성된다. 즉, 리지(65)는 SiN마스크(66)의 바로 하측에 존재하는 P형1차캡층(64)과 P형2차클래드층(63)을 말하며, P형2차클래드층(63)이 도파로이다.In operation S120, when the P-type secondary cladding layer 63 having only a predetermined thickness remaining by the etching process S110 is completely removed with an etching solution to form a lower side of the ridge 65, the ridge 65 is formed. ) Is completed. That is, the ridge 65 refers to the P-type primary cap layer 64 and the P-type secondary cladding layer 63 directly below the SiN mask 66, and the P-type secondary cladding layer 63 is a waveguide. to be.
단계(S120)에서 사용되는 식각용액은 불산(HF)+과산화수소수(H2O2)+에틸렌글리콜(Ethylene-glycol)계 부식액과 황산(H2SO4)+과산화수소수(H2O2)+에틸렌글리콜계 부식액이다. 상세히 설명하면, 단계(120)는 불산(HF)+과산화수소수(H2O2)+에틸렌글리콜(Ethylene-glycol)계 부식액으로 P형2차클래드층(63)을 식각하는 단계(S121)와, 황산(H2SO4)+과산화수소수(H2O2)+에틸렌글리콜계 부식액으로 P형2차클래드층(63)을 다시 식각하는 단계(S125)를 포함한다. 즉, 단계(S121)와 단계(S125)는 교대로 다수번 수행되는데, 이때 최초의 식각공정 및 최후의 식각공정은 반드시 불산(HF)+과산화수소수(H2O2)+에틸렌글리콜(Ethylene-glycol)계 부식액을 사용한 식각이어야 한다.Etching solution used in step (S120) is hydrofluoric acid (HF) + hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) + ethylene glycol (Ethylene-glycol) -based corrosion solution and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) + hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) + Ethylene glycol-based corrosion solution. In detail, step 120 includes etching the P-type secondary cladding layer 63 with hydrofluoric acid (HF) + hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) + ethylene glycol (Ethylene-glycol) -based corrosion solution (S121) and And etching again the P-type secondary cladding layer 63 with sulfuric acid (H 2 SO 4 ) + hydrogen peroxide solution (H 2 O 2 ) + ethylene glycol-based corrosion solution (S125). That is, steps S121 and S125 are alternately performed a plurality of times, in which the first etching process and the last etching process are necessarily hydrofluoric acid (HF) + hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) + ethylene glycol (Ethylene-). It should be etched using glycol based corrosion solution.
불산(HF)+과산화수소수(H2O2)+에틸렌글리콜(Ethylene-glycol)계 부식액은 GaAs재 및 AlGaAs계 재료에 대하여 비등방성 에칭특성이 매우 약하고, 황산(H2SO4)+과산화수소수(H2O2)+에틸렌글리콜계 부식액은 AlGaAs계 재료인 P형2차클래드층(63) 대하여 반응하지 않는다. 그러므로, 상면과 밑면의 폭 및 높이가 1.5∼3.5㎛정도인 "I"형상의 리지(65)를 형성할 수 있다.Hydrofluoric acid (HF) + hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) + ethylene glycol (Ethylene-glycol) -based corrosion solution has very weak anisotropic etching characteristics for GaAs and AlGaAs materials, sulfuric acid (H 2 SO 4 ) + hydrogen peroxide The (H 2 O 2 ) + ethylene glycol corrosion solution does not react with the P-type secondary cladding layer 63, which is an AlGaAs-based material. Therefore, the "I" shape ridge 65 whose width | variety and height of an upper surface and a lower surface are about 1.5-3.5 micrometers can be formed.
단계(S130)에서는 건식식각 및 부식액에 의한 식각으로 외부로 노출된 식각차단층(61)의 상면에서부터 리지(65)의 소정 높이 까지 AlGaAs재의 N형1차전류차단층(67)을 성장시키고, N형1차전류차단층(67)의 상면에는 GaAs재의 N형2차전류차단층(69)을 성장시킨다. 이때, 리지(64)의 상면은 외부로 노출되게 N형2차전류차단층(69)을 성장시킨다.In step S130, an N-type primary current blocking layer 67 of AlGaAs material is grown from a top surface of the etch barrier layer 61 exposed to the outside by etching by dry etching and a corrosion solution to a predetermined height of the ridge 65, On the upper surface of the N-type primary current blocking layer 67, an N-type secondary current blocking layer 69 made of GaAs material is grown. At this time, the upper surface of the ridge 64 grows the N-type secondary current blocking layer 69 to be exposed to the outside.
그리고, 단계(S140)에서는 BOE 식각용액을 사용하여 SiN마스크(65)를 완전히 제거하고, 암모니아(NH4OH)+과산화수소수(H2O2)+에틸렌글리콜계 부식액으로 최종식각을 한다. 마지막으로, 단계(S150)에서는 리지(65)의 상면 및 N형2차전류차단층(69)의 상면에 GaAs재의 P형2차캡층(71)을 성장시켜 리지(65)에 전류가 통하게 한 후, P형2차캡층(71)의 상면 및 N형기판(51)의 하면에 P형메탈전극(73) 및 N형메탈전극(75)을 각각 형성한다.In step S140, the SiN mask 65 is completely removed using a BOE etching solution, and final etching is performed with ammonia (NH 4 OH) + hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) + ethylene glycol-based corrosion solution. Finally, in step S150, a GaAs P-type secondary cap layer 71 is grown on the upper surface of the ridge 65 and the upper surface of the N-type secondary current blocking layer 69 so that current flows through the ridge 65. Thereafter, a P-type metal electrode 73 and an N-type metal electrode 75 are formed on the upper surface of the P-type secondary cap layer 71 and the lower surface of the N-type substrate 51, respectively.
이상에서 설명하듯이, 본 발명에 따른 I형 리지를 가지는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법은 리지가 "I"형상으로 마련되므로 상면의 폭은 넓고 밑면의 폭은 상대적으로 좁다. 그러므로 전류의 확산이 줄어들고, 모드가 안정화됨과 동시에 저항이 감소되어 고출력을 안정적으로 얻을 수 있다.As described above, in the method of manufacturing a semiconductor laser diode having an I-type ridge according to the present invention, since the ridge is formed in an "I" shape, the width of the top surface is wide and the width of the bottom surface is relatively narrow. Therefore, the spread of current is reduced, the mode is stabilized, and the resistance is reduced to obtain a high output stably.
또한, 리지를 형성하는 캡층과 P형클래드층 사이의 각이 커짐과 동시에 완만하게 형성되므로, 활성층의 상면과 리지의 측면측에 전류차단층을 용이하게 재성장시킬 수 있다.In addition, since the angle between the cap layer and the P-type cladding layer forming the ridge increases and is smoothly formed, the current blocking layer can be easily regrown on the upper surface of the active layer and the side surface of the ridge.
또한, 불산(HF)+과산화수소수(H2O2)+에틸렌글리콜계 부식액과 황산(H2SO4)+과산화수소수(H2O2)+에틸렌글리콜계 부식액을 이용하여 선택적으로 식각하면서 리지를 형성하고, 최종적으로 SiN마스크를 제거한다. 그러므로 종래의 공정에서 수행된 2차SiN마스크를 형성하는 공정을 수행할 필요가 없고, 재성장된 N형전류차단층과 2차캡층의 일부 및 2차SiN마스크을 제거하는 공정을 수행할 필요가 없다. 즉, 종래의 공정에 비하여 적어도 4개 이상의 단위공정이 줄여들므로 대단히 경제적이다.In addition, ridges are selectively etched using hydrofluoric acid (HF) + hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) + ethylene glycol corrosion solution and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) + hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) + ethylene glycol corrosion solution. Is formed and the SiN mask is finally removed. Therefore, it is not necessary to perform the process of forming the secondary SiN mask performed in the conventional process, and there is no need to perform the process of removing the portion of the regrown N-type current blocking layer and the secondary cap layer and the secondary SiN mask. That is, since at least four or more unit processes are reduced compared to the conventional process, it is very economical.
또한, 그 구조의 특성상 광학적 손상이 최소화되므로 고출력 장치에 안정적으로 사용할 수 있다.In addition, since optical damage is minimized due to the characteristics of the structure, it can be used stably in a high output device.
이상에서는, 본 발명의 일 실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.In the above, the present invention has been described in accordance with one embodiment of the present invention, but those skilled in the art to which the present invention pertains have been changed and modified without departing from the spirit of the present invention. Of course.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0044853A KR100388531B1 (en) | 2001-07-25 | 2001-07-25 | Fabricating method of semiconductor laser diode with i type ridge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0044853A KR100388531B1 (en) | 2001-07-25 | 2001-07-25 | Fabricating method of semiconductor laser diode with i type ridge |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030010083A KR20030010083A (en) | 2003-02-05 |
| KR100388531B1 true KR100388531B1 (en) | 2003-06-25 |
Family
ID=27716604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0044853A KR100388531B1 (en) | 2001-07-25 | 2001-07-25 | Fabricating method of semiconductor laser diode with i type ridge |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100388531B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100558437B1 (en) * | 2003-06-24 | 2006-03-10 | 삼성전기주식회사 | Method of producing a semiconductor laser device |
-
2001
- 2001-07-25 KR KR10-2001-0044853A patent/KR100388531B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20030010083A (en) | 2003-02-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1573870B1 (en) | Methods of forming semiconductor devices including mesa structures and multiple passivation layers and related devices | |
| US4935936A (en) | Semiconductor structure with flared mesa burying layers | |
| JP6206247B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| US20070096101A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor light emitting device | |
| JPH0775267B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing process thereof | |
| JPH09139550A (en) | Manufacture of semiconductor laser device, and semiconductor laser device | |
| US5786234A (en) | Method of fabricating semiconductor laser | |
| US20010026672A1 (en) | Waveguide optical device and method of fabricating the same | |
| KR100388531B1 (en) | Fabricating method of semiconductor laser diode with i type ridge | |
| KR100546572B1 (en) | Method for fabricating laser diode | |
| KR100388536B1 (en) | Semiconductor laser diode with i type ridge and fabricating method of the same | |
| JP5025898B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor laser device | |
| US6387746B2 (en) | Method of fabricating semiconductor laser diode | |
| KR100647293B1 (en) | Index guide semiconductor laser diode and method of manufacturing the same | |
| KR100198595B1 (en) | Method of laser diode | |
| KR100244239B1 (en) | Laser diode and its manufacture method | |
| US20060018352A1 (en) | Ridge-type semiconductor laser and method of fabricating the same | |
| KR100265804B1 (en) | Semiconductor laser diode | |
| KR20010056977A (en) | Fabrication method of self aligned planar buried heterostructure semiconductor laser | |
| JPH02103989A (en) | Semiconductor laser array and manufacture thereof | |
| KR960027098A (en) | Semiconductor laser diode and manufacturing method thereof | |
| KR19980084828A (en) | Semiconductor laser diode and manufacturing method thereof | |
| JP2005072623A (en) | Semiconductor device | |
| JP2004303897A (en) | Method of manufacturing semiconductor laser device | |
| JPH09281353A (en) | Flush type optical semiconductor device and its production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130506 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140423 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150506 Year of fee payment: 13 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |