KR20010046631A - Polarization-reconfigurable vertical-cavity surface-emitting laser device and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 표면방출 반도체 레이저 소자에 관한 것으로서, 특히 편광 특성을 조절할 수 있는 편광조절 표면방출 레이저에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface emitting semiconductor laser device, and more particularly to a polarization control surface emitting laser capable of adjusting polarization characteristics.
잘 알려진 바와 같이 표면방출 레이저는 단거리 통신 및 데이터 통신용 광원으로 응용되고 있다. 특히 표면방출 레이저가 갖는 높은 광섬유 커플링 효율, 웨이퍼 단위의 제작에 의한 낮은 단가, 이차원 어레이 특성 등으로 인하여 차세대 광통신 및 신호 처리용 광원으로 자리를 잡고 있다.As is well known, surface emitting lasers have been applied as light sources for short-range communication and data communication. In particular, due to the high optical fiber coupling efficiency of the surface emitting laser, low unit cost by fabrication of wafer, two-dimensional array characteristics, etc., it has become a light source for next generation optical communication and signal processing.
그런데 표면방출 레이저에서 방출되는 빛이 두개의 수직인 선형 편광 특성을 갖는데, 전류나 횡모드 등에 의하여 두 방향의 편광간에 불안정한 출력 변화 특성을 보이고 있다. 그러므로 다른 소자나 광섬유와의 안정된 커플링이나, 편광에 민감한 시스템의 광원으로 사용하기 위해서는 안정된 편광 특성의 편광제어 표면방출 레이저가 필수적이다.By the way, the light emitted from the surface emitting laser has two vertical linear polarization characteristics, and shows unstable output change characteristics between polarizations in two directions due to current or lateral mode. Therefore, in order to be used as a stable coupling with other devices or optical fibers or as a light source of a polarization sensitive system, a polarization control surface emitting laser with stable polarization characteristics is essential.
그리고 더 나아가서 표면방출 레이저의 두 수직한 방향으로 편광 방향을 조절할 수 있으면 하나의 표면방출 레이저로 두개의 기능을 수행할 수 있고 편광에 민감한 시스템의 광원으로 사용시 상황에 따라 편광 방향을 조절할 수 있어 유용한 광원 특성을 갖는다.Furthermore, if the polarization direction can be adjusted in two perpendicular directions of the surface emitting laser, one surface emitting laser can perform two functions, and when used as a light source of a polarization sensitive system, the polarization direction can be adjusted according to the situation. Light source characteristics.
도1a 내지 도1c를 참조하여 종래의 편광제어 레이저의 구조와 그들 구조가 갖는 문제점을 살펴본다.1A to 1C, the structure of the conventional polarization control laser and the problems of the structure will be described.
도1a는 비대칭 횡 구조를 이용한 종래의 편광제어 표면방출 레이저 구조를 나타내는 단면도이고, 도1b는 기울어진 공진기를 이용한 종래의 편광제어 표면방출 레이저 구조를 나타내는 단면도이며, 도1c는 편광층을 이용한 종래의 편광제어 표면방출 레이저 구조를 나타내는 단면도로서, 각 도면에서 도면부호 11은 반도체기판, 12는 n형 반도체 DBR(distributed Bragg reflector)로 구성된 하부 거울층, 13은 반도체 활성층, 14는 p형 반도체 DBR로 구성된 상부 거울층, 15는 p형 금속 전극, 16은 n형 금속 전극, 17은 편광층을 각각 나타낸다.Figure 1a is a cross-sectional view showing a conventional polarization control surface emission laser structure using an asymmetric lateral structure, Figure 1b is a cross-sectional view showing a conventional polarization control surface emission laser structure using a tilted resonator, Figure 1c is a conventional using a polarizing layer A cross-sectional view showing a polarization controlled surface emission laser structure of FIG. 11, in which each reference numeral 11 denotes a semiconductor substrate, 12 denotes a lower mirror layer composed of an n-type semiconductor DBR (distributed Bragg reflector), 13 denotes a semiconductor active layer, and 14 denotes a p-type semiconductor DBR. An upper mirror layer composed of 15 is a p-type metal electrode, 16 is an n-type metal electrode, and 17 represents a polarizing layer.
도1a를 참조하면, 비대칭의 횡공진 구조의 레이저는 상부 거울층(14), 활성층(13), 하부 거울층(12)을 한쪽 방향이 길게 된 모양의 비대칭 방향으로 형성하여 횡방향의 공진기가 서로 비대칭이 되도록 한 것으로, 이 경우 긴 방향의 편광이 주로 관찰되도록 하여 편광 특성이 안정화되도록 하는 방법이다. 즉, 이것은 레이저 공진기의 횡방향 비대칭성에 의하여 한 방향의 편광만 안정화시키는 방법이다.Referring to FIG. 1A, a laser having an asymmetric lateral resonance structure forms an upper mirror layer 14, an active layer 13, and a lower mirror layer 12 in an asymmetrical direction in which one direction is elongated so that a transverse resonator is formed. In order to be asymmetric with each other, in this case, the polarization of the long direction is mainly observed so that the polarization characteristics are stabilized. In other words, this is a method of stabilizing only one direction of polarization by the transverse asymmetry of the laser resonator.
그리고 이 방법을 확대하여 직사각형 두개가 겹쳐진 십자 모양의 형태를 갖도록 상부 거울층(14)과 활성층(13)을 형성하고, 전극을 각각 형성하여 편광 방향의 스위칭을 구현하는 방법이 제시되어 있는데, 이것은 활성층에서의 십자형 횡공진 구조에 의하여 결정되는 구조로 TE11모드의 발진 특성을 주로 갖게 되어 TE0모드의 기본 모드 발진이 어려운 점이 있다.In addition, this method is expanded to form the upper mirror layer 14 and the active layer 13 to have a cross-shaped cross shape of two rectangles, and a method of implementing switching in the polarization direction by forming electrodes, respectively. The structure determined by the crosswise resonant structure in the active layer mainly has the oscillation characteristics of the TE 11 mode, which makes it difficult to oscillate the basic mode of the TE 0 mode.
도1b를 참조하면, 기울어진 공진기의 표면방출 레이저는 비대칭 구조를 갖도록 하여 편광 방향에 따라 광손실 등이 다르게 나타나서 긴 공진기 방향과 기울어진 방향의 수직 방향으로 광출력의 편광 방향이 정하여지도록 한 것이다.Referring to FIG. 1B, the surface emitting laser of the inclined resonator has an asymmetric structure so that light loss and the like appear differently depending on the polarization direction so that the polarization direction of the light output is determined in the vertical direction of the long resonator and the inclined direction. .
그러나 이 구조는 소자를 간단히 제작할 수 있는 장점을 갖고 있으나 제작한 후 한 편광으로 만 레이저가 발진하도록 고정한 구조로 제작 후 레이저의 편광 방향을 조절할 수 없는 문제점이 있다.However, this structure has the advantage that the device can be easily manufactured, but there is a problem in that the polarization direction of the laser cannot be adjusted after fabrication with a structure in which the laser is oscillated with only one polarization after fabrication.
도1c를 참조하면, 편광층(17)을 이용한 레이저 구조 역시 편광층에서 두 편광 방향에 대한 반사율이 다르게 조절하거나 한 방향에 대한 이득이 크게 하여 한 방향의 편광만 고정적으로 발진하게 하는 것이다.Referring to FIG. 1C, the laser structure using the polarization layer 17 also adjusts the reflectivity of two polarization directions differently in the polarization layer or increases the gain in one direction so that only one polarization of the polarization in one direction is fixed.
그 외에 기울어진 기판을 이용한 표면방출 레이저 제작 등을 이용하여 한쪽 편광의 이득이 크게 하여 한 방향의 편광만 방출하는 방법 등이 있는데, 이와 같은 종래 방법들은 제작 후 고정된 방향의 편광만 발진하고 편광 방향을 조절할 수 없는 문제점을 갖고 있다.In addition, there is a method of emitting a polarized light in one direction by increasing the gain of one polarization by using a surface emitting laser fabricated using an inclined substrate. Such conventional methods oscillate only the polarized light in a fixed direction after manufacturing and polarized light. There is a problem that can not adjust the direction.
본 발명은 전류를 주입하는 전극에 따라 횡모드 특성의 변화 없이 서로 수직한 두개의 편광이 발진하도록 조절할 수 있는 편광조절(polarization reconfigurable) 표면방출 레이저 소자 및 그 제조 방법을 제공하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a polarization reconfigurable surface emitting laser device capable of controlling two polarizations perpendicular to each other without changing transverse mode characteristics according to an electrode injecting a current, and a method of manufacturing the same.
도1a는 비대칭 횡 구조를 이용한 종래의 편광제어 표면방출 레이저 구조를 나타내는 단면도,Figure 1a is a cross-sectional view showing a conventional polarization control surface emission laser structure using an asymmetric transverse structure,
도1b는 기울어진 공진기를 이용한 종래의 편광제어 표면방출 레이저 구조를 나타내는 단면도,1B is a cross-sectional view showing a conventional polarization controlled surface emitting laser structure using a tilted resonator;
도1c는 편광층을 이용한 종래의 편광제어 표면방출 레이저 구조를 나타내는 단면도,Figure 1c is a cross-sectional view showing a conventional polarization control surface emission laser structure using a polarizing layer,
도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편광조절 표면방출 레이저에 대한 평면도 및 단면도,2 is a plan view and a cross-sectional view of a polarization control surface emission laser according to a preferred embodiment of the present invention;
도3은 전극에 따른 출력 빔의 편광 특성을 나타낸 도면,3 illustrates polarization characteristics of an output beam according to an electrode;
도4a 내지 도4j는 도2의 구조를 갖는 편광조절 표면방출 레이저 제조 방법을 보여주는 공정 단면도.Figures 4a to 4j is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a polarization control surface emission laser having the structure of FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
21 : 반도체기판21: semiconductor substrate
22 : n층의 반도체 DBR로 구성된 하부 거울층22: lower mirror layer composed of n-layer semiconductor DBR
23 : 활성층23: active layer
24 : p층의 반도체 DBR로 구성된 제1상부거울층24: first upper mirror layer composed of a p-layer semiconductor DBR
25 : p층의 반도체 DBR로 구성된 제2상부거울층25: second upper mirror layer composed of a p-layer semiconductor DBR
26 : 소자간의 절연을 위한 유전체박막26: dielectric thin film for insulation between devices
27 : 소자의 절연 및 전류 한정을 위한 절연층(산화막층)27: Insulation layer (oxide layer) for device insulation and current limitation
28a, 28b, 28c, 28d : p층의 전류 인가를 위한 전극28a, 28b, 28c, 28d: electrode for applying current of p layer
29a, 29b, 29c, 29d : p층의 전류 인가를 위한 전극 패드29a, 29b, 29c, 29d: electrode pad for applying current to the p layer
30 : n형 전극30: n-type electrode
35 : 산화되지 않은 제1상부거울층 부분35: portion of the first upper mirror layer that is not oxidized
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 표면방출 레이저 소자는, 반도체기판 상에 차례로 적층된 하부거울층 및 활성층; 상기 활성층 상에 형성되되, 평면상의 중심부는 원형이고 주변부가 열십자형으로 패턴되며 단면상의 하단 주변부가 절연층에 의해 상기 활성층과 절연된 상부거울층; 및 상기 상부거울층의 열십자형 주변부 상에 서로 절연되어 형성된 제1, 제2, 제3 및 제4전극을 포함하여 이루어진다.According to an aspect of the present invention, there is provided a surface emitting laser device including: a lower mirror layer and an active layer sequentially stacked on a semiconductor substrate; An upper mirror layer formed on the active layer, the center of the plane being circular and the peripheral portion patterned in a crisscross shape and the lower peripheral portion of the cross section insulated from the active layer by an insulating layer; And first, second, third and fourth electrodes insulated from each other on the cross-shaped peripheral portion of the upper mirror layer.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 편광조절 레이저는 횡모드 등 다른 특성의 변화 없이 편광을 조절할 수 있어 편이에 따라 필요한 편광 방향의 발진 빛을 선택하여 사용할 수 있도록 편광조절(polarization reconfigurable)이 가능하다.The polarization control laser of the present invention having such a configuration can control the polarization without changing other characteristics such as the transverse mode, so that polarization control (polarization reconfigurable) is possible to select and use the oscillation light in the required polarization direction according to the shift.
이것은 소자에 따라 편광이 고정된 것이 아니라, 외부의 전류 인가 전극을 조절하여 편광 방향을 서로 수직한 두개 방향으로 변하게 할 수 있으며 이득을 주는 활성층의 구조는 대칭이 되게하여 횡모드의 특성등 다른 변화는 일어나지 않도록 한 것이다.The polarization is not fixed according to the device, but the polarization direction can be changed in two directions perpendicular to each other by controlling the external current applying electrode, and the structure of the gaining active layer becomes symmetrical so that other changes such as the characteristics of the transverse mode Will not happen.
편광 방향을 제어하려면 표면 방출 레이저가 두 편광 방향에 따라서 대칭인 것을 비대칭이 되도록 만들어야 하므로 본 발명에서는 전류 주입에 따른 비대칭성을 인위적으로 조정하여 편광 특성을 조정하였다. 그러면서 활성층의 전류 흐름 영역은 대칭인 구조를 갖도록 하여 횡모드의 특성 변화가 없도록 하였다.In order to control the polarization direction, the surface-emitting laser must be made asymmetrical along the two polarization directions, so in the present invention, the polarization characteristics are adjusted by artificially adjusting the asymmetry according to the current injection. Meanwhile, the current flow region of the active layer has a symmetrical structure so that there is no change in the characteristics of the transverse mode.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do.
도2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편광조절 표면방출 레이저 구조를 나타낸다. 도2의 (a)는 평면도이고 (b)는 단면도로서, 각 도면에서 21은 반도체기판, 22는 n층의 반도체 DBR로 구성된 하부 거울층, 23은 활성층, 24는 산화막층 형성을 위한 p층의 반도체 DBR로 구성된 제1상부거울층, 25는 p층의 반도체 DBR로 구성된 제2상부거울층, 26은 소자간의 절연을 위한 유전체 절연층, 27은 소자의 절연 및 전류 한정을 위한 절연층(산화막층), 28a, 28b, 28c, 28d는 p층의 전류 인가를 위한 전극, 29a, 29b, 29c, 29d는 p층의 전류 인가를 위한 전극 패드, 30은 n형 전극, 35는 산화되지 않은 제1상부거울층을 각각 나타낸다.Figure 2 shows a polarization control surface emission laser structure according to a preferred embodiment of the present invention. Fig. 2 (a) is a plan view and (b) is a sectional view, in which 21 is a lower mirror layer composed of a semiconductor substrate, 22 is an n-layer semiconductor DBR, 23 is an active layer, and 24 is a p layer for forming an oxide layer. A first upper mirror layer composed of a semiconductor DBR of which 25 is a second upper mirror layer composed of a semiconductor DBR of p layers, 26 is a dielectric insulating layer for insulating between devices, and 27 is an insulating layer for insulating and limiting current of a device ( Oxide layer), 28a, 28b, 28c, and 28d are electrodes for applying p-layer current, 29a, 29b, 29c, and 29d are electrode pads for applying p-layer current, 30 is n-type electrode, and 35 is not oxidized. Each of the first upper mirror layers is shown.
도2를 참조하면, 뒷면에 반도체기판(21) 위에 하부 거울층(22)으로서 n형의 반도체 DBR층이 형성되어 있고, 그 위에 레이저의 활성층(23)이 형성되어 있다. 활성층(23)은 패턴되지 않은 대칭인 상태를 유지하여 횡모드 등의 영향을 받지 않는다. 활성층(23)상에는 상부거울층(24, 25)이 형성되어 있되 그 패턴 형상이 평면도에 나타난 바와 같이 열십자형+원형의 형상을 하고 있다. 즉, 평면상에서 중심부는 원형이고 주변부가 열십자형으로 패턴되며 단면상의 하단 주변부가 소자의 전류 흐름을 규정하기 위하여 절연층(27)에 의해 상기 활성층과 분리되어 있다. 도면에서 상부거울층은 제1상부거울층(24)과 제2상부거울층(25)으로 분리되어 있다. 그리고, 상기 상부거울층(25)의 열십자형 각 주변부 끝단에는 서로 절연되어 제1, 제2, 제3 및 제4전극(28a, 28b, 28c, 28d)이 형성되고 이 전극들 상에는 각기 전극패드(29a, 29b, 29c, 29d)들이 형성되어 있다. 각 전극 패드는 절연층(26)에 의해 활성층과 전기적으로 분리된다Referring to FIG. 2, an n-type semiconductor DBR layer is formed on the back surface of the semiconductor substrate 21 as the lower mirror layer 22, and the active layer 23 of the laser is formed thereon. The active layer 23 remains unpatterned and is not affected by the transverse mode. The upper mirror layers 24 and 25 are formed on the active layer 23, but the pattern shape is a cross-shaped + circular shape as shown in the top view. That is, in the plane, the center is circular and the periphery is patterned in a crisscross shape, and the lower periphery on the cross section is separated from the active layer by the insulating layer 27 to define the current flow of the device. In the drawing, the upper mirror layer is divided into a first upper mirror layer 24 and a second upper mirror layer 25. The first and second, third, and fourth electrodes 28a, 28b, 28c, and 28d are insulated from each other at ends of each of the ten cross-shaped peripheral portions of the upper mirror layer 25, and electrode pads are formed on the electrodes. 29a, 29b, 29c, and 29d are formed. Each electrode pad is electrically separated from the active layer by an insulating layer 26.
표면방출 레이저의 상부거울층과 하부거울층을 구성하는 반도체 DBR층은 GaAs, AlGaAs, AlAs와 같이 굴절률이 다른 반도체 박막층을 교대로 성장하여 제작하는데 한 주기의 두께가 광학길이로 레이저 발진 파장의 반이 되도록 구성한다. 그리고 활성층은 양자우물 구조로 구성되어 있으며 전체 두께가 발진파장 반의 정수배가 되도록 구성한다. n형과 p형 금속으로는 AuGe/Ni/Au와 AuZn 등을 사용한다. 그리고 열십자+원 형태의 상부 거울층(24,25) 모양은 열십자의 끝에서 전류 인가시 전류의 불균일 분포가 잘 이루어지기 위하여 십자형의 길이가 소자 중심의 원형 직경에 두배 이상이 되도록 구성한다. 그리고 열십자의 방향은 편광의 선형 편광축과 일치하도록 [110] [10] 방향을 갖도록 구성한다.The semiconductor DBR layer constituting the upper mirror layer and the lower mirror layer of the surface emitting laser is fabricated by alternately growing semiconductor thin films with different refractive indices such as GaAs, AlGaAs, and AlAs. The thickness of one cycle is half the laser oscillation wavelength with the optical length. It is configured to be. And the active layer is composed of a quantum well structure, so that the overall thickness is an integer multiple of half the oscillation wavelength. AuGe / Ni / Au and AuZn are used as the n-type and p-type metals. And the shape of the top mirror layer (24, 25) of the cross-shaped + circle shape is configured so that the cross length is more than twice the circular diameter of the center of the device in order to achieve a non-uniform distribution of the current at the end of the cross. And the direction of the crisscross coincides with the linear polarization axis of polarization [110] [1 0] direction.
도3은 전극에 따른 출력 빔의 편광 특성을 나타낸 도면으로서, 도2에서 설명한 구조의 본 발명의 편광조절 표면방출 레이저의 작용을 구체적으로 살펴본다.3 is a view illustrating polarization characteristics of an output beam according to an electrode, and specifically looks at the operation of the polarization control surface emission laser of the present invention having the structure described with reference to FIG. 2.
패드들을 통해 제1, 제2, 제3 및 제4 전극(29a, 28b, 28c, 28d)에 전류를 각각 인가 하면, 전류의 흐름이 횡방향으로 불균질하게 되어 소자 내부의 대칭이 깨어지게 되고 따라서 발진 빔의 편광이 전극에 따라 다르게 조절된다.Applying current to the first, second, third and fourth electrodes 29a, 28b, 28c, 28d through the pads, respectively, causes the current flow to be heterogeneous in the transverse direction, breaking the symmetry inside the device. Therefore, the polarization of the oscillation beam is adjusted differently depending on the electrode.
즉 제1전극(28a)이나 제3전극(28c)으로 전류를 인가한 경우 방출되는 빔은 [10] 방향 즉 제1전극 및 제3전극의 평행한 방향으로 편광된 빛이 방출하게 되며, 제2전극(28b)이나 제4전극(28d)으로 전류를 인가한 경우에는 방출되는 빔은 [110] 방향 즉 제2전극과 제4전극의 평행한 방향으로 편광된 빛이 방출되게 된다. 이때 활성층(23)은 산화막의 전류 제한 및 횡공진 구조가 대칭인 구조를 이루고 있으므로 횡모드의 변화 없이 편광 특성만 바뀌게 된다.In other words, when a current is applied to the first electrode 28a or the third electrode 28c, the emitted beam is [1]. The polarized light is emitted in the direction of 0], that is, parallel to the first electrode and the third electrode, and when the current is applied to the second electrode 28b or the fourth electrode 28d, the emitted beam is [110]. Direction, that is, polarized light is emitted in a parallel direction between the second electrode and the fourth electrode. At this time, since the active layer 23 has a symmetrical structure in which the current limitation and the lateral resonance structure of the oxide film are changed, only the polarization characteristic is changed without changing the lateral mode.
따라서 전류 인가를 제1전극(28a) 또는 제3전극(28c)에서 제2전극(28b) 또는 제4전극(28d)으로 조절하여 방출 빔의 횡모드 등 다른 특성 변화 없이 편광 방향을 쉽게 조절할 수 있고, 이에 의해 편광 스위칭이 가능하다.Therefore, by applying the current from the first electrode 28a or the third electrode 28c to the second electrode 28b or the fourth electrode 28d, the polarization direction can be easily adjusted without changing other characteristics such as the transverse mode of the emission beam. Thereby, polarization switching is possible.
도4a 내지 도4j는 도2의 구조를 갖는 편광조절 표면방출 레이저 제조 방법을 보여주는 공정 단면도이다.4A to 4J are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a polarization control surface emitting laser having the structure of FIG. 2.
먼저, 도4a를 참조하면 [001] 반도체기판(41), 하부거울층(42), 활성층(43), 제1상부거울층(44), 제2상부거울층(45)으로 구성된 표면방출 레이저구조의 에피 구조에 SiNx 유전체박막(47)을 PECVD 방법으로 100∼300 nm 두께로 증착한다. 그리고 기판의 뒷면에 n형 전극(46)으로 AuGe/Ni/Au를 열증착 방법으로 증착한다. 그리고 기판 표면에 열십자+원형으로 패턴된 포토레지스트(48)를 형성한다. 이때 원형은 직경은 5∼50 mm 정도로 형성하며, 열십자의 길이는 원형의 직경에 비하여 두배 이상이 되도록 하고 폭은 원형의 직경에 반 이하가 되도록 한다. 그리고 열십자의 각 방향은 [110]와 [10] 방향이 되도록 한다. 도4b는 도4a의 평면도이다.First, referring to FIG. 4A, a surface-emitting laser including a [001] semiconductor substrate 41, a lower mirror layer 42, an active layer 43, a first upper mirror layer 44, and a second upper mirror layer 45 is shown. On the epi structure of the structure, the SiNx dielectric thin film 47 is deposited to a thickness of 100 to 300 nm by PECVD. Then, AuGe / Ni / Au is deposited on the back surface of the substrate by the thermal evaporation method with the n-type electrode 46. Then, a photoresist 48 patterned in a crisscross + circle pattern is formed on the substrate surface. At this time, the diameter is about 5 ~ 50 mm in diameter, the length of the crisscross is more than twice the diameter of the circular and the width is less than half the diameter of the circular. And each direction of the crisscross is [110] and [1 0] direction. 4B is a plan view of FIG. 4A.
이어서, 도4c에 도시된 바와 같이 포토레지스트(48)를 마스크로 하여 CF4와 Ar 가스를 이용한 이온식각방법으로 SiNx 유전체막(47)을 식각한다.Next, as shown in FIG. 4C, the SiNx dielectric film 47 is etched by an ion etching method using CF 4 and Ar gas using the photoresist 48 as a mask.
그리고 계속하여 도4d에 도시된 바와 같이 Cl2와 Ar 가스를 이용한 이온식각 방법으로 제2상부거울층(45)을 식각하고 포토레지스트(48)를 제거한 후, 후속 산화공정시 제2상부거울층(45)의 보호를 위하여 질소 분위기에서 380∼450℃에서 30초∼3분간 급속열처리(RTA : rapid thermal annealing) 한다.Subsequently, as shown in FIG. 4D, the second upper mirror layer 45 is etched by the ion etching method using Cl 2 and Ar gas, the photoresist 48 is removed, and the second upper mirror layer is subjected to the subsequent oxidation process. For the protection of (45), rapid thermal annealing (RTA) is carried out for 30 seconds to 3 minutes at 380 ~ 450 ℃ in nitrogen atmosphere.
이어서, 도4e에 도시된 바와 같이 SiNx 유전체박막(47)을 마스크로 하여 Cl2와 Ar 가스를 이용한 이온식각 방법으로 제1상부거울층(44)을 식각하고, 수분을 함유한 질소분위기에서 350∼400℃에서 30초∼20분간 열처리하여 2∼24 mm 측면 깊이의 산화막(49)을 형성하는 산화 공정을 실시한다. 도4f는 도4e의 평면도로서, 도면부호 54는 산화되지 않은 부분이다.Subsequently, as shown in FIG. 4E, the first upper mirror layer 44 is etched using an SiNx dielectric thin film 47 as a mask by an ion etching method using Cl 2 and Ar gas, and then dried in a nitrogen atmosphere containing water. An oxidation process is performed to form an oxide film 49 having a 2 to 24 mm side depth by heat treatment at -400 占 폚 for 30 seconds to 20 minutes. Fig. 4F is a plan view of Fig. 4E, and reference numeral 54 denotes an unoxidized portion.
이어서, 도4g와 같이 제2상부거울층(45) 위의 SiNx 유전체막(47)을 CF4와 Ar 가스를 이용한 이온식각방법으로 식각 제거한 후, 절연막 SiNx(50)을 전면에 300∼500nm 두께로 증착한다.Subsequently, as shown in FIG. 4G, the SiNx dielectric layer 47 on the second upper mirror layer 45 is etched away using an ion etching method using CF 4 and Ar gas, and then the insulating film SiNx 50 is 300 to 500 nm thick on the entire surface. To be deposited.
이어서, 도4h에 도시된 바와 같이 포토레지스트(51)를 이용하여 p형 전극(52)이 형성될 부분을 오픈시킨 다음, CF4와 Ar 가스를 이용한 이온식각방법으로 절연막 SiNx(50)를 식각한 후, p형 전극(52)으로 AuZn을 열증착 방법으로 증착하고 리프트-오프(life-off)한다.Subsequently, as shown in FIG. 4H, the portion where the p-type electrode 52 is to be formed using the photoresist 51 is opened, and the insulating film SiNx 50 is etched by an ion etching method using CF 4 and Ar gas. After that, AuZn is deposited by the p-type electrode 52 by a thermal evaporation method and lift-off.
이어서, 열처리 방법으로 금속화(metalization)를 수행하고, p형 전극용 (53)를 리프트오프 방법으로 형성한다. 도4j는 도4i의 평면도이다.Subsequently, metallization is performed by a heat treatment method, and the 53 for p-type electrode is formed by a lift-off method. 4J is a plan view of FIG. 4I.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
본 발명의 편광조절 표면방출 레이저는 한 소자에서 횡모드 등의 다른 특성 변화 없이 수직한 두 방향의 편광 상태를 얻을 수 있으므로 편광에 민감한 시스템용 광원으로 손쉽게 원하는 편광으로 선택하여 사용할 수 있다.The polarization control surface emitting laser of the present invention can obtain a polarization state in two vertical directions without changing other characteristics such as transverse mode in one device, and thus can be easily selected and used as a light source for a polarization sensitive system.
그리고 소자의 전류 제한 영역 크기를 작게 하여 기본 횡모드 발진이 가능하고, 편광을 전류 전극을 통하여 조절할 수 있으므로 고속의 단일모드의 편광 스위칭이 가능하여 편광판과 함께 고속변조 광원의 특성을 갖는다.In addition, since the size of the current limiting region of the device is reduced, basic lateral mode oscillation is possible, and polarization can be controlled through a current electrode, thereby enabling high-speed single mode polarization switching, which has characteristics of a high speed modulated light source together with a polarizer.
편광을 이용한 고속 변조는 횡모드의 변화가 없이 편광만 변조하므로 레이저내 운반자의 이동에 의한 주파수 처얼프(chirp) 없는 초고속 광원으로 활용될 수 있다.High-speed modulation using polarization modulates only the polarization without changing the transverse mode, so that it can be used as an ultra-fast light source without frequency chirp caused by the movement of the carrier in the laser.
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