KR101997787B1 - 수직공진표면발광레이저의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하부 방출형태를 이루며, 반절연 기판위에 undoped-DBR층과, InGaP 식각 중단층과, n-DBR층과, 양자우물층과, p-DBR층과, 산화막 형성을 위한 Al조성비가 높은 AlGaAs층과, p형 오믹금속 접촉층을 순차적으로 적층형성하는 것을 특징으로 하는 수직공진표면발광레이저의 제조방법을 개시한다.

Description

수직공진표면발광레이저의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF VERTICAL-CAVITY SURFACE-EMITTING LASER}
본 발명은 수직공진표면발광레이저의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하부 방출형태를 이루며, 반절연 기판위에 undoped-DBR층과, InGaP 식각 중단층과, n-DBR층과, 양자우물층과, p-DBR층과, 산화막 형성을 위한 Al조성비가 높은 AlGaAs층과, p형 오믹금속 접촉층을 순차적으로 적층형성하는 것을 특징으로 하는 수직공진표면발광레이저의 제조방법에 관한 것이다.
수직공진표면발광레이저(Vertical-cavity surface-emitting laser, VCSEL)는 낮은 임계전류, 좁은 스펙트럼, 원형의 빔특성, 고속구동, 2차원 배열이 가능한 점, 그리고 웨이퍼 레벨에서 특성분석이 가능한 장점들이 있어 광통신 및 광센서의 광원으로 많은 수요가 있다. 많은 장점들 중 측면발광레이저(EEL)와 특히 대비되는 점은 에피 성장시 반사경을 만들어 성장면의 수직으로 레이저 빛이 나오기 때문에 LED와 같이 웨이퍼 레벨에서 측정이 가능하고 패키지할 때 LED와 같은 장비를 사용할 수 있다는 점이다.
수직공진표면발광레이저는 형태상, 특성상, 또는 제조방법적인 측면에서 여러 가지로 분류할 수 있다. 먼저 레이저 빛이 방출되는 방향에 따라 상부 방출(top emitting)과 하부 방출(bottom emitting), 전류 주입구 형성 방법에 따라 이득유도형(gain-guide)과 굴절유도형(index-guide), 빔의 형태에 따라 단일모드형(single mode)과 다중모드형(multi-mode), 미러 형성 방법에 따라 단일체(monolithic) 에피 성장과 에피성장 후 칩공정에서 추가 미러를 형성하는 방법 등으로 분류할 수 있다.
수직공진표면발광레이는 한번 에피성장으로 전체구조가 형성되는 단일체(monolithic) 구조에 습식 산화막 방법에 따른 전류 주입구 형성으로 방법이 고속구동의 광통신 응용 제품에 일반적으로 사용되고 있다. 이러한 일반적 구조의 수직공진 표면발광레이저는 다음과 같은 방법으로 만들어진다.
일반적인 수직공진 표면발광레이저의 에피성장 단계에서 하부DBR, 양자우물, 상부DBR의 적층 순서를 가진다. 반사경을 형성하기 위해 굴절률이 다른 두 물질을 교대로 쌓아 다수의 주기수로 DBR(Distributed Brag Reflector)을 적층하고 그 위에 이득층 역할을 하는 양자우물을 만들고 다시 그 위에 반사경을 적층하여 공진기를 형성한다.
이때, 상부 또는 하부 DBR의 반사도에 따라 반도체 기판의 상부로 레이저 빛이 방출되거나 하부로 방출되도록 만들 수 있다. 상부로 방출되기 위해서는 하부 DBR의 반사도는 99.9% 이상의 반사도를 갖고 상부 반사도는 상대적으로 하부보다 낮은 반사도 99.5% 정도의 반사도를 갖게 만들어 준다. 반대로 기판 하부로 레이저 빛을 방출시키기 위해서는 하부 반사도를 99.5% 상부 반사도를 99.9% 이상으로 적층을 해주어야 한다.
여기에서, 상부 하부 DBR의 반사도는 물질의 굴절률을 반영하여 적층되는 주기수를 바꾸어 조절할 수 있다. DBR 적층 시 양자우물에서 생성된 광이 DBR에 흡수가 일어나지 않도록 밴드갭(bandgap)을 양자우물의 파장보다 크게 해주어야 한다. 기판의 하부로 레이저가 방출되는 구조에서는 양자우물의 파장이 기판에 흡수되지 않도록 기판의 밴드갭 파장 이상으로 만들어 주어야 한다.
전류주입구 형성 방법은 굴절유도형으로 측면습식산화방법과 이득유도형으로 이온주입 방법이 대표적이다.
만일 측면습식산화방식에 의한 굴절유도형의 전류주입구를 형성하여 레이저를 제작할 경우 에피 성장시 양자우물과 멀리 떨어지지 않은 지점에 알루미늄 조성비가 높은 산화막 형성층을 넣어 준다. 습식산화방식은 성장된 에피에 메사(mesa)를 형성하여 알루미늄 조성비가 높은 AlGaAs 층이 드러나 있는 상태에서 400~450℃ 사이에 수증기가 들어가는 챔버에 넣어 산화막을 형성한다.
이온주입방식은 수소, 보론, 산소 이온을 양자우물 근처까지 주입시켜 절연체로 만들어 전류 주입이 원하는 특정영역으로 흘러가도록 하는 방법이다.
수직공진표면발광레이저를 제작함에 있어 응용분야에 따라 빔의 형태가 중요한 요소가 되는 경우가 있는데 수직공진표면발광레이저의 광특성은 가우시안형태를 갖는 단일모드와 도넛형의 다중모드로 구분할 수 있다.
단일모드는 레이저 빔의 기하학적 분포에 있어서 기본모드(fundamental mode)에 해당하는 파장으로 형태상으로는 가우시안 형태로 레이저 빔이 형성된 것을 말한다. 단일모드의 레이저 빔을 얻기 위해서는 전류 주입구 크기를 10um 이내로 작게 만들어 주어나 공진기, 즉, 미러 부분에서 단일모드의 빔이 공진이 일어나도록 크기를 작게 만들어 주는 방법이 있다.
다중모드는 기본모드 뿐만 아니라 고차모드들이 섞여 있으며 수직공진표면발광레이저의 다중모드 빔은 매우 복잡한 형태로 나타난다.
수직공진표면발광레이저는 공진기의 세로줄모드에서 단일모드를 갖기 때문에 고온에서 양자우물의 이득파장이 공진기 파장을 넘어서게 되면 급격히 광출력이 떨어지는 문제점이 있다. 그 이유로 GaAs 기반의 적외선영역에서 온도에 따른 양자우물의 파장 변화는 양자우물 성장 물질에 따라 차이가 있지만 약 0.3nm/℃이고 공진기의 파장 변화는 약 0.06nm/℃로 변화하기 때문에 양자우물 피크점이 공진기의 레이저 발진 파장을 넘어서면 이득이 급격히 감소하기 때문이다. 특히 2차원 어레이 구조에서는 발광부 상호간의 발열 영향으로 고전류에서 광출력 저하 현상이 심각하다.
한편, 일반적으로 고속구동 및 고출력의 수직공진표면발광레이저는 수평습식산화공정에 의해 전류주입구를 형성한다. 이 방법을 실시하는 이유는 은 산화막 층의 낮은 굴절률로 발광부 쪽에 광이 모이게 되는 렌즈효과를 가져오기 때문이다. 하지만 이 방법은 전류주입구 크기에 따라 수십분에서 수시간이 소요될 뿐 아니라 웨이퍼 내 산화율이 불균일하여 산화막 전류주입구의 크기가 서로 다르게 형성되는 문제점이 있었다. 이러한 전류 주입구 불균일성은 수율을 저하시키는 가장 큰 원인이 된다
공개특허공보 제10-2004-0100674호 공개특허공보 제10-2008-0057522호 공개특허공보 제10-2013-0072846호
본 발명은 수직공진표면발광레이저를 제작함에 있어 에피텍시얼 불균일성을 유발하는 p-DBR의 성장 두께를 최소화하고, 칩 공정상 소자 특성에 큰 영향을 주는 전류주입구 형성 공정에 재연성과 균일도를 확보하기 위해 패턴 형성에 의한 수직습식산화 방식, 유전체증착방식, 또는 이온주입방식으로 전류 주입구를 형성하고, 온도 특성 및 신뢰성 향상을 위해 기판과 열팽창 계수를 맞춘 서브마운트에 플립 칩 본딩(flip chip bonding)하는 구조의 수직공진표면발광레이저의 구조 및 제조 방법을 제안하고자 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 수직공진표면발광레이저의 구조는 하부 방출형태를 이루며, 반절연 기판위에 undoped-DBR층과, InGaP 식각 중단층과, n-DBR층과, 양자우물층과, p-DBR층과, 산화막 형성을 위한 산화막층과, p형 오믹금속 접촉층을 순차적으로 적층형성하고, 상기 산화막층에 전류주입구를 형성하되, 상기 p-DBR층은 10주기 이내로 적층되며, 상기 전류주입구의 형성은, 포토레지스트를 이용한 패턴을 형성하고 상기 p형 오믹금속 접촉층을 선택적으로 식각해내어 산화막층이 표면에 드러나면 수직습식을 실시하는 수직습식산화법, 상기 산화막층 상에 유전물질을 증착하고 전류주입구 형성 부분을 제외하고 포토레지스트 패턴을 형성하여 금속전극이 올라갈 부분의 유전물질을 제거한 후 p형 오믹금속을 증착하는 유전체증착법, 또는 상기 산화막층에 수소이온, 보론이온 또는 산소이온을 주입하는 이온주입법 중 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 하부 방출형태를 이루며, n형 기판위에 n-DBR층과, 양자우물층과, p-DBR층과, 산화막 형성을 위한 산화막층과, p형 오믹금속 접촉층을 순차적으로 적층형성하고, 상기 산화막층에 전류주입구를 형성하되, 상기 p-DBR층은 10주기 이내로 적층되며, 상기 전류주입구의 형성은, 포토레지스트를 이용한 패턴을 형성하고 상기 p형 오믹금속 접촉층을 선택적으로 식각해내어 산화막층이 표면에 드러나면 수직습식을 실시하는 수직습식산화법, 상기 산화막층 상에 유전물질을 증착하고 전류주입구 형성 부분을 제외하고 포토레지스트 패턴을 형성하여 금속전극이 올라갈 부분의 유전물질을 제거한 후 p형 오믹금속을 증착하는 유전체증착법, 또는 상기 산화막층에 수소이온, 보론이온 또는 산소이온을 주입하는 이온주입법 중 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 InGaP 식각 중단층은 n-DBR층의 5주기에서 10주기 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에서 상기 양자우물층은 GaAs기판에 흡수되지 않도록 파장이 880~1050nm인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 산화막층은 Al조성비가 높은 AlGaAs층으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 산화막 형성을 위한 AlGaAs층의 Al조성비는 90~100%인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 p형 오믹금속 접촉층은 성장물질로서 GaAs 또는 InGaAs를 이용하는 것을 특징으로 한다.
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또한, 본 발명은 상기 전류 주입구는 가우시안 빔 또는 단일모드 빔의 출력이 가능하도록 5~10um로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 수직공진표면발광레이저를 AlN 양면에 구리가 부착되어 있는 GaAs와 열팽창계수가 일치하는 DBC(Direct Bonded Copper) 구조의 서브마운트에 패키지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따르면, 첫째, p형 도펀트가 들어가는 p-DBR의 주기수를 현격히 줄임으로써 에피 성장시간 단축과 식각효과로 인해 웨이퍼내 불균일성 문제를 해결하는 효과가 있다.
둘째, 전류주입구 형성 부분에 오믹금속층을 식각하여 Al조성비가 높은 AlGaAs 표면을 드러내고 수직습식산화공정으로 전류주입구를 형성함으로써 산화막층의 두께가 수백옹스트롬(Å)에 불과하여 수분 이내에 공정을 진행할 수 있으며 패턴에 의해 전류주입구가 형성되기 때문에 웨이퍼 내 균일성 및 재연성있는 공정을 할 수 있으며, 이를 통해 웨이퍼내 수율 뿐 아니라 공정별 수율을 향상시키는 효과가 있다.
셋째, 열팽창 계수가 일치하는 서브마운트 위에 칩의 에피 부분이 접촉되는 구조(epi-down structure)로 패키지하는 방법을 실시함으로써 고출력이나 어레이 형태의 수직공진표면발광레이저의 작동시 열이 발생하여 광출력이 줄어드는 문제점을 해결할 수 있는 현저한 효과가 있다.
도 1은 종래의 일반적인 수직공진표면발광레이저의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 실시예에 따른 수직공진표면발광레이저의 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수직공진표면발광레이저의 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 수직공진표면발광레이저의 구조 및 제조방법에 대하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 일반적인 구조의 수직공진표면발광레이저의 단면도로서, 에피 웨이퍼는 n형 기판위에 n-DBR층과, 양자우물층과, 산화막 형성을 위한 Al조성비가 높은 AlGaAs층, p-DBR층, 오믹금속 접촉층이 순차적으로 적층된 구조로 이루어진다.
칩 공정 방법은 감광성 포토레지스트를 이용하여 패턴을 형성한 다음 산화층 AlGaAs가 드러나도록 메사(mesa) 형태로 식각한다. 메사 식각은 화학약품을 이용한 습식 또는 플라즈마를 이용한 ICP(Inductive Coupled Plasma) 또는 RIE(Reactive Ion Etch)건식 식각 방법이 사용된다. 다음으로, 400~450℃의 수증기가 들어가는 열챔버 또는 로(furnace)에 넣어 산화막을 형성한 후, 메사의 측면 및 식각된 표면을 보호하고 평탄화 처리를 하기 위해 유전물질(SiO2, SixNy)을 이용하거나 폴리이미드(polyimide), BCB 등을 이용하여 패시베이션 공정을 진행한다. 이후 p오믹금속 및 전극 금속을 형성한다. 다음으로, 기판을 일정 두께로 갈아내는 래핑 폴리싱을 실시하고 n오믹금속 및 전극 금속을 형성한다.
도 2는 본 발명에 실시예에 따른 에피 웨이퍼의 구조로서, 반절연 기판(110)위에, undoped-DBR(120)층, InGaP 식각 중단층(130), n-DBR 층(140), 양자우물층(150), p-DBR층(160), 산화막 형성위한 Al조성비가 높은 AlGaAs층(170), p형 오믹금속 접촉층(180)으로 적층형성된 구조를 갖는다.
에피 성장층의 반대 방향, 즉, 기판쪽으로 광이 방출되는 하부 방출형 수직공진발광레이저를 제작하기 위해서는 기판이 반절연 기판이 유효하다. n형 또는 p형의 반도체 기판을 사용할 경우 자유전자 또는 자유정공에 의한 흡수가 발생하여 광출력이 감소하는 문제가 발생하기 때문이다.
undoped-DBR층(120)은 불순물이 포함되지 않은 층으로 광흡수를 최소화하기 위해 캐리어 농도를 가능한 낮은 수준을 유지하여 적층한다. 상기 undoped-DBR층(120)은 굴절률 차이가 큰 GaAs/AlAs의 이원계로 성장할 수 있으나, 에피 성장장비의 조건에 따라 (Al 1~20%)AlGaAs/(Al 80~99%)AlGaAs의 삼원계로도 성장할 수 있다. 하부 방출형 레이저를 만들기 위해 n-DBR층을 포함한 하부DBR의 반사도가 99.5% 정도를 유지할 수 있도록 조성비에 따른 undoped-DBR층의 주기수를 적층하는 것이 바람직하다.
InGaP 식각 중단층(130)을 삽입하여 칩 공정에서 식각 깊이의 정확한 조절 및 공정 재연성이 가능하도록 한다. AlGaAs층은 습식식각 용액인 황산:과수:물의 혼합용액 또는 플라즈마 건식식각 가스인 삼염화붕소(BCl3)를 통해 식각 되지만 InGaP층은 거의 식각이 되지 않아 식각 중단층으로 사용할 수 있다.
칩공정의 편의성을 위해 식각 깊이를 너무 깊게 하지 않는 것이 좋은데, 이를 위해 InGaP 식각 중단층(130)은 양자우물층으로부터 너무 멀리 떨어지지 않은 지점에 배치되는 것이 좋다. 바람직하게는 양자우물층(150)으로부터 n-DBR층(140)은 5주기에서 10주기 사이에 배치되는 것이 좋다. 양자우물층으로부터 n-DBR층이 너무 가까울 경우 고농도 도핑된 접촉층의 자유전자에 의한 흡수로 광출력이 감소할 수 있기 때문이다.
n-DBR층(140)은 전자가 움직일 수 있도록 실리콘(Silicon) 불순물을 첨가하여 n형으로 만들어 주고, 굴절률이 서로 다른 물질 사이의 밴드오프셋에 의한 저항을 줄일 수 있도록 Al조성비를 점진적으로 변화시켜 주면서 DBR을 성장한다.
양자우물의 파장은 GaAs기판에 흡수되지 않도록 880nm 이상에서부터 격자상수에 의한 임계두께를 넘어서지 않는 1060nm 이하로 형성하는 것이 바람직하다.
p-DBR층(160)은 정공이 움직일 수 있도록 탄소, 베릴륨, 아연 등의 불순물을 첨가하여 p형으로 만들어 주고 n-DBR층(140)과 마찬가지로 밴드오프셋에 의한 저항을 줄이기 위해 Al조성비를 점진적으로 변화시켜 DBR을 성장한다. p-DBR층(160)의 주기수는 가능한 적게 하는 것이 에피의 균일성을 높일 수 있으나, 너무 적은 DBR 주기수는 프리캐리어에 의한 흡수가 높아져 출력이 낮아질 수 있으므로 5~10주기의 적정 주기수로 성장하는 것이 바람직하다.
산화막 형성을 위한 Al조성비가 높은 AlGaAs층(170)은 100~500Å 두께로 성장하고 Al조성비는 95%에서 100%로 높게하여 산화가 쉽게 일어나도록 한다. 전류 주입구를 형성하기 위한 다른 방법으로 에피 성장 단계에서는 생략하고 칩공정 단계에서 유전체 증착으로 형성할 수 있다.
p오믹금속 접촉층(180)은 GaAs 또는 InGaAs로 성장하는데 p오믹 접촉이 가능하도록 불순물농도를 1E19/cm3에서 1E20/cm3으로 높게 도핑한다.
전류주입구 형성 방법에 따라 여러 가지 방법으로 수직공진표면발광레이저를 제작할 수 있다.
첫째, 수직습식산화 방법에 의해 전류주입구를 형성하는 방법이다.
상기 개선방법의 에피구조에서 포토레지스트를 이용한 패턴을 형성하여 GaAs 또는 InGaAs의 p오믹금속 접촉층을 선택적으로 식각해 낸다. 구연산(citric acid)를 이용하여 GaAs 또는 InGaAs와 Al조성비가 높은 AlGaAs층에 선택적 식각을 해낼 수 있다.
산화막 형성을 위한 AlGaAs층이 표면에 드러나면 400~450℃에서 산화 장비에 넣어 수직습식을 실시하여 전류 주입층을 형성한다. 이와 같이 수직습식산화를 실시하면 수백옹스트롬(Å)의 두께에 대해 산화가 이루어지기 때문에 산화시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라 선행된 식각패턴에 의한 산화막 전류주입구를 정확하게 조절할 수 있다.
둘째, 유전체 증착으로 전류주입구를 형성하는 방법이다.
상기 개선된 에피구조에서 산화막을 위한 AlGaAs층 대신에 유전물질을 증착하고 전류주입구 형성 부분을 제외하고 포토레지스트 패턴을 형성하여 금속전극이 올라갈 부분의 유전물질을 제거한 후 p오믹접촉금속을 증착하여 전극을 형성한다.
이때, 절연체로 이용되는 유전물질은 SiO2, SiN, 또는 Al2O3 등을 사용할 수 있으며, 제거 방법은 BOE(Buffered Oxide Etchent)를 이용한 습식 제거 방법과 RIE(Reactive Ion Etch)를 이용한 건식 식각 방법이 사용될 수 있다.
셋재, 이온 주입 방법으로 전류 주입구를 형성하는 방법으로서, 수소이온, 보론이온, 산소이온 등을 이용하여 전류 주입구 주변에 이온 주입을 하여 절연체로 만들어 준다.
수직공진표면발광레이저에서 가우시안 또는 단일모드의 빔 모양을 만들기 위해서는 전류 주입구 크기를 5~10um 로 만들어 주어야 한다.
기존 측면습식산화 방법으로는 전류 주입구 형성하는데 공정 시간이 30분에서 수 시간이 소요되는 문제점이 있을 뿐 아니라 웨이퍼내 균일도 문제와 공정별 재연성이 떨어져 수율 저하의 원인이 된다.
이에 반하여 본 발명은 상기의 기술한 패턴 이후에 수직습식산화법, 유전체 증착법, 이온주입법 중에서 어떠한 방법을 선택하더라도 웨이퍼 전면에 균일한 전류 주입구를 형성할 수 있으며, 공정 재연성을 확보할 수 있다. 특히, 본 발명은 후면 후면 방출형으로 만들기 때문에 p오믹금속이 기존의 도넛형이 아닌 원형으로 형성되어 전류밀집(current crowding)에 의해 빔 형태에 주는 영향을 줄여 안정적인 가우시안 또는 단일모드의 레이저 빔을 얻을 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 에피 웨이퍼의 구조로서, n형 기판(210) 위에 n-DBR층(220)과, 양자우물층(230)과, p-DBR층(240)과, 산화막 형성을 위한 Al조성비가 높은 AlGaAs층(250)과, p형 오믹금속 접촉층(260)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어진다.
상기의 에피구조는 도 2에서의 undoped-DBR층(120)과 InGaP 식각 중단층(130)이 없는 구조로서 에피 성장이 간단해지는 장점이 있다. 반면에, undoped-DBR층의 반사도를 보상해줄 수 있는 만큼의 n-DBR층의 주기수를 증가시켜 성장해 주어야 한다.
전류주입구 형성공정 및 p형 오믹금속 접촉층 형성공정은 상기 기술한 도 2의 실시예와 같은 방법으로 실시할 수 있으며, n형 금속전극은 n형 기판의 후면에 증착한다. 이와 같은 방법으로 공정을 진행할 경우, n형 금속전극을 형성하기 위한 식각 공정을 생략할 수 있으므로 전반부 공정이 보다 간단해지는 장점이 있다. 반면에, n형으로 도핑된 기판에 광흡수를 최소화하기 위해 기판을 가능한 얇게 만들어주는 래핑 및 폴리싱 공정과 후면 광정렬 공정이 필요하다. 공정의 편의성을 위해 기판의 두께는 100~120um 정도로 만드는 것이 바람직하다.
또한, 수직공진표면발광레이저가 어레이 형태로 다수의 레이저 빔이 발광되는 경우 고전류에 의한 열 발생이 광출력 저하의 원인이 되는데, 본 발명의 실시예에 따른 에피 구조의 수직공진표면발광레이저는 p-DBR층의 주기수가 작기 때문에 에피 성장면을 열전도도 높은 서브마운트에 부착할 경우 p오믹금속면을 통한 열확산이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.
이때 사용되는 서브마운트는 GaAs와 열팽창 계수를 맞춘 AlN를 중간에 두고 양쪽 측면에 구리가 부착되어 있는 DBC(Direct Bonded Copper)구조의 서브마운트가 효과적이다. 열팽창 계수가 맞지 않는 서브마운트를 사용할 경우 온도 변화에 따라 팽창 수축 정도가 달라 둘 사이에 틈새가 벌어지거나 장기 신뢰성에 나쁜 영향을 주게 된다.
100 : 수직공진표면발광레이저
110 : 반절연 기판
120 : undoped-DBR층
130 : InGaP 식각 중단층
140 : n-DBR층
150 : 양자우물층
160 : p-DBR층
170 : AlGaAs층
180 : p형 오믹금속 접촉층
200 : 수직공진표면발광레이저
210 : n형 기판
220 : n-DBR층
230 : 양자우물층
240 : p-DBR층
250 : AlGaAs층
260 : p형 오믹금속 접촉층

Claims (10)

  1. 하부 방출형태를 이루며, 반절연 기판(110)위에 undoped-DBR층(120)과, InGaP 식각 중단층(130)과, n-DBR층(140)과, 양자우물층(150)과, p-DBR층(160)과, 산화막 형성을 위한 산화막층(170)과, p형 오믹금속 접촉층(180)을 순차적으로 적층형성하고, 상기 산화막층에 전류주입구를 형성하되,
    상기 p-DBR층은 10주기 이내로 적층되며,
    상기 전류주입구의 형성은,
    포토레지스트를 이용한 패턴을 형성하고 상기 p형 오믹금속 접촉층을 선택적으로 식각해내어 산화막층이 표면에 드러나면 수직습식을 실시하는 수직습식산화법,
    상기 산화막층 상에 유전물질을 증착하고 전류주입구 형성 부분을 제외하고 포토레지스트 패턴을 형성하여 금속전극이 올라갈 부분의 유전물질을 제거한 후 p형 오믹금속을 증착하는 유전체증착법, 또는
    상기 산화막층에 수소이온, 보론이온 또는 산소이온을 주입하는 이온주입법 중 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직공진표면발광레이저의 제조방법.
  2. 하부 방출형태를 이루며, n형 기판(210)위에 n-DBR층(220)과, 양자우물층(230)과, p-DBR층(240)과, 산화막 형성을 위한 산화막층(250)과, p형 오믹금속 접촉층(260)을 순차적으로 적층형성하고, 상기 산화막층에 전류주입구를 형성하되,
    상기 p-DBR층은 10주기 이내로 적층되며,
    상기 전류주입구의 형성은,
    포토레지스트를 이용한 패턴을 형성하고 상기 p형 오믹금속 접촉층을 선택적으로 식각해내어 산화막층이 표면에 드러나면 수직습식을 실시하는 수직습식산화법,
    상기 산화막층 상에 유전물질을 증착하고 전류주입구 형성 부분을 제외하고 포토레지스트 패턴을 형성하여 금속전극이 올라갈 부분의 유전물질을 제거한 후 p형 오믹금속을 증착하는 유전체증착법, 또는
    상기 산화막층에 수소이온, 보론이온 또는 산소이온을 주입하는 이온주입법 중 하나의 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직공진표면발광레이저의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 InGaP 식각 중단층은 n-DBR층의 5주기에서 10주기 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 수직공진표면발광레이저의 제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 양자우물층은 GaAs기판에 흡수되지 않도록 파장이 880~1050nm인 것을 특징으로 하는 수직공진표면발광레이저의 제조방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 산화막층은 Al조성비가 높은 AlGaAs층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직공진표면발광레이저의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 산화막 형성을 위한 AlGaAs층의 Al조성비는 90~100%인 것을 특징으로 하는 수직공진표면발광레이저의 제조방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 p형 오믹금속 접촉층은 성장물질로서 GaAs 또는 InGaAs를 이용하는 것을 특징으로 하는 수직공진표면발광레이저의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전류 주입구는 가우시안 빔 또는 단일모드 빔의 출력이 가능하도록 5~10um로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직공진표면발광레이저의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 수직공진표면발광레이저를 AlN 양면에 구리가 부착되어 있는 GaAs와 열팽창계수가 일치하는 DBC(Direct Bonded Copper) 구조의 서브마운트에 패키지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직공진표면발광레이저의 제조방법.
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