KR20030082281A - Semiconductor laser diode for emitting light having dual wave and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A semiconductor laser diode for emitting light with dual wave and fabricating method thereof is provided to reduce fabricating cost and improve precision by forming semiconductor laser diodes of a double wavelength on both surfaces of a substrate. CONSTITUTION: The first semiconductor laser diode radiates a light of one wavelength, installed in one side of one surface to expose the other side of the one surface of a semiconductor substrate. The second semiconductor laser diode radiates a light of another wavelength, installed in the other surface of the semiconductor substrate. P electrodes(51a) are formed on the first semiconductor laser diode and under the second semiconductor laser diode. An n electrode(52a) is formed on the other side of the one surface of the semiconductor substrate so as to be commonly used in the first and second semiconductor laser diodes.

Description

이중 파장의 광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드 및 그의 제조 방법{Semiconductor laser diode for emitting light having dual wave and method of manufacturing the same}Semiconductor laser diodes for emitting light of a dual wavelength and a method of manufacturing the same

본 발명은 이중 파장의 광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 두 파장의 광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드들을 기판의 양면에 제조하여, 제조 경비를 줄이고, 정밀도를 향상시킬 수 있는 이중 파장의 광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor laser diode that emits light of a dual wavelength and a method of manufacturing the same, and more particularly to manufacturing semiconductor laser diodes that emit light of two wavelengths on both sides of the substrate, reducing the manufacturing cost, A semiconductor laser diode that emits light of a dual wavelength that can be improved and a method of manufacturing the same.

최근 광 저장 분야에서는 기존의 CD(Compact disk) 및 DVD(Digital versatile disk)를 동시에 기록(Writing)하거나 판독(Reading)하는 제품의 필요성이 요구되어지고 있다.Recently, in the optical storage field, there is a need for a product that simultaneously writes or reads a conventional compact disk (CD) and digital versatile disk (DVD).

CD에 사용되는 780㎚파장의 광을 방출하는 레이저 다이오드와 DVD에 사용되는 650㎚파장의 광을 방출하는 레이저 다이오드를 서브 마운트(Submount) 기판의 상부에 본딩하여 각각의 광원으로 사용하였다.Laser diodes emitting light of 780 nm wavelength used for CD and laser diodes emitting light of 650 nm wavelength used for DVD were bonded to the upper part of the submount substrate and used as respective light sources.

도 1은 종래의 서브 마운트 기판에 장착된 더블(Double) 칩의 사시도로서, 서브 마운트 기판(10)의 상부에 두 파장의 광을 방출하는 제 1, 2 레이저 다이오드(11,12)를 접착시켜 CD에서 기록하고, DVD에서 판독을 하였다.FIG. 1 is a perspective view of a double chip mounted on a conventional submount substrate. The first and second laser diodes 11 and 12 emitting two wavelengths of light are bonded to an upper portion of the submount substrate 10. Recorded on CD and read from DVD.

이러한 구조에서는 정밀한 기록 및 판독을 위하여, 서브 마운트 기판에 실장할 시, 두 레이저 다이오드 칩 사이의 간격이 중요하며, 약간의 오차가 발생하게 되면 불량이 발생하게 된다.In such a structure, the distance between two laser diode chips is important when mounting on a sub-mount substrate for accurate recording and reading, and a slight error occurs and a defect occurs.

게다가, 칩 제조에 있어서도 각 칩 크기의 정밀도가 중요하며, 이 경우에 표준사양의 크기로 칩이 제조되지 못할 경우, 정밀한 기록 및 판독이 불가능하게 된다.In addition, the precision of each chip size is also important in chip manufacturing, and in this case, if the chip cannot be manufactured to the size of the standard specification, accurate writing and reading becomes impossible.

또한, 각각의 칩을 별도로 제조하여야 하기 때문에, 제조 경비도 이중으로 소요된다.In addition, since each chip must be manufactured separately, manufacturing costs are also doubled.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 두 파장의 광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드들을 기판의 양면에 제조하여, 제조 경비를 줄이고, 정밀도를 향상시킬 수 있는 이중 파장의 광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems described above, by manufacturing semiconductor laser diodes that emit light of two wavelengths on both sides of the substrate, to reduce the manufacturing cost, improve the precision of the dual wavelength light It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser diode and a method for manufacturing the same.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 반도체 기판 일면의 타측이 노출되도록 일면의 일측에 형성되어, 한 파장의 광을 방출하는 제 1 반도체 레이저 다이오드와;A preferred aspect for achieving the above object of the present invention comprises: a first semiconductor laser diode formed on one side of one surface such that the other side of one surface of the semiconductor substrate is exposed and emitting light of one wavelength;

상기 반도체 기판의 타면에 형성되어, 다른 파장의 광을 방출하는 제 2 반도체 레이저 다이오드와;A second semiconductor laser diode formed on the other surface of the semiconductor substrate and emitting light having a different wavelength;

상기 제 1 반도체 레이저 다이오드의 상부와 제 2 반도체 레이저 다이오드의 하부에 형성된 p 전극들과;P-electrodes formed above the first semiconductor laser diode and below the second semiconductor laser diode;

상기 제 1과 2 반도체 레이저 다이오드에 공통적으로 사용되도록, 상기 반도체 기판의 일면 타측 상부에 형성된 n 전극으로 구성된 이중 파장의 광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드가 제공된다.A semiconductor laser diode is provided which emits light of a dual wavelength composed of n electrodes formed on the other side of one surface of the semiconductor substrate so as to be commonly used for the first and second semiconductor laser diodes.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 반도체 웨이퍼의 일면에 한 파장의 광을 방출하는 제 1 반도체 레이저 다이오드 구조를 제조하는 제 1 단계와;A preferred aspect for achieving the above object of the present invention is a first step of manufacturing a first semiconductor laser diode structure for emitting light of one wavelength on one surface of a semiconductor wafer;

상기 반도체 웨이퍼의 타면에 다른 파장의 광을 방출하는 제 2 반도체 레이저 다이오드 구조를 제조하는 제 2 단계와;A second step of manufacturing a second semiconductor laser diode structure that emits light of a different wavelength on the other surface of the semiconductor wafer;

상기 제 1 반도체 레이저 다이오드 구조를 등간격으로 식각하여, 상기 반도체 웨이퍼의 상부에 복수의 돌출된 제 1 반도체 레이저 다이오드들을 형성하는 제 3 단계와;Etching the first semiconductor laser diode structure at equal intervals to form a plurality of protruding first semiconductor laser diodes on the semiconductor wafer;

상기 복수의 돌출된 제 1 반도체 레이저 다이오드들의 상부 각각에 p전극을 형성하고, 상기 제 1 반도체 레이저 다이오드 구조가 식각된 상기 반도체 웨이퍼의 상부 각각에 n전극을 형성하고, 상기 제 2 반도체 레이저 다이오드 구조의 하부에 p전극을 형성하는 제 4 단계와;A p electrode is formed on each of the plurality of protruding first semiconductor laser diodes, an n electrode is formed on each of the top of the semiconductor wafer where the first semiconductor laser diode structure is etched, and the second semiconductor laser diode structure Forming a p-electrode at a lower portion thereof;

상기 돌출된 각각의 제 1 반도체 레이저 다이오드의 측면을 기준으로 수직하게 상기 반도체 웨이퍼와 p전극을 절단하여, 두 파장의 광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드들을 분리시키는 제 5 단계로 이루어진 것을 이중 파장의 광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드의 제조 방법이 제공된다.The dual wavelength light is formed by cutting the semiconductor wafer and the p-electrode perpendicularly to the side surface of each protruding first semiconductor laser diode to separate the semiconductor laser diodes emitting two wavelengths of light. Provided is a method of manufacturing a semiconductor laser diode that emits light.

도 1은 종래의 서브 마운트 기판에 장착된 더블(Double) 칩의 사시도이다.1 is a perspective view of a double chip mounted on a conventional sub-mount substrate.

도 2a 내지 2e는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 양면을 이용한 이중 파장을 갖는 반도체 레이저 다이오드의 제조 공정도이다.2A to 2E are process charts for manufacturing a semiconductor laser diode having a dual wavelength using both surfaces of a semiconductor wafer according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 이중 파장의 광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드가 서브마운트 기판에 조립상태를 도시한 사시도이다.3 is a perspective view showing a semiconductor laser diode emitting dual wavelength light according to the present invention assembled to a submount substrate.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

30 : 반도체 웨이퍼 31,32 : 반도체 레이저 다이오드 구조30 semiconductor wafer 31,32 semiconductor laser diode structure

51a,51b,51c,51d : p전극 52a,52b,52c,52d: n전극51a, 51b, 51c, 51d: p electrode 52a, 52b, 52c, 52d: n electrode

61 : n 메탈패턴 62 : p 메탈패턴61: n metal pattern 62: p metal pattern

60 : 서브 마운트 기판 63 : 와이어60: sub-mount substrate 63: wire

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2a 내지 2e는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 양면을 이용한 이중 파장을 갖는 반도체 레이저 다이오드의 제조 공정도로서, 먼저, 반도체 웨이퍼(30)를 준비하고(도 2a), 상기 반도체 웨이퍼(30)의 일면에 한 파장의 광을 방출하는 제 1 반도체 레이저 다이오드 구조(31)를 제조하고(도 2b), 상기 반도체 웨이퍼(30)의 타면에 다른 파장의 광을 방출하는 제 2 반도체 레이저 다이오드 구조(32)를 제조한다(도 2c).2A to 2E are manufacturing process diagrams of a semiconductor laser diode having a dual wavelength using both surfaces of a semiconductor wafer according to the present invention. First, a semiconductor wafer 30 is prepared (FIG. 2A), and one surface of the semiconductor wafer 30 is provided. A first semiconductor laser diode structure 31 for emitting light of one wavelength to a second wavelength (FIG. 2B), and a second semiconductor laser diode structure 32 for emitting light of another wavelength on the other surface of the semiconductor wafer 30. To prepare (FIG. 2C).

그 후에, 상기 제 1 반도체 레이저 다이오드 구조(31)를 등간격으로 식각하여, 반도체 웨이퍼(30)의 상부에 복수의 돌출된 제 1 반도체 레이저 다이오드들(31a,31b,31c,31d)을 형성한다.(도 2d)Thereafter, the first semiconductor laser diode structure 31 is etched at equal intervals to form a plurality of protruding first semiconductor laser diodes 31 a, 31 b, 31 c, and 31 d on the semiconductor wafer 30. (FIG. 2D)

그 다음에, 상기 복수의 돌출된 제 1 반도체 레이저 다이오드들(31a,31b,31c,31d)의 상부 각각에 일대일 대응으로 p전극들(51a,51b,51c,51d)을 형성하고, 상기 제 1 반도체 레이저 다이오드 구조(31)가 식각된 상기 반도체 웨이퍼(30)의 상부 각각에 n전극들(52a,52b,52c,52d)을 형성한다. 이와 동시에, 상기 제 2 반도체 레이저 다이오드 구조(32)의 하부에 p전극(53)을 형성한다.(도 2e)Next, p electrodes 51a, 51b, 51c, and 51d are formed on the upper portions of the plurality of protruding first semiconductor laser diodes 31a, 31b, 31c, and 31d in one-to-one correspondence, respectively, and the first The n electrodes 52a, 52b, 52c, and 52d are formed on the upper portions of the semiconductor wafer 30 on which the semiconductor laser diode structure 31 is etched. At the same time, the p-electrode 53 is formed under the second semiconductor laser diode structure 32. (FIG. 2E).

마지막으로, 상기 복수의 돌출된 각각의 레이저 다이오드들(31a,31b,31c,31d)이 하나의 n 전극을 갖도록, 상기 돌출된 레이저 다이오드의 측면을 기준으로 수직하게 상기 반도체 웨이퍼(30)와 p전극(53)을 절단한다.(도 2f)Finally, p and the semiconductor wafer 30 are perpendicular to the side surface of the protruding laser diode such that the plurality of protruding laser diodes 31a, 31b, 31c, and 31d have one n electrode. The electrode 53 is cut (FIG. 2F).

이 공정에서, p전극(53)은 복수의 p전극들(53a,53b,53c,53d)이 분리되고, 두파장의 광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드들이 분리됨으로서, 분리된 반도체 기판(30a)의 상부에는 한 파장의 광을 방출하는 제 1 반도체 레이저 다이오드(31a)가 형성되고, 상기 반도체 기판(30a)의 하부에는 다른 파장의 광을 방출하는 제 2 반도체 레이저 다이오드(32a)가 형성된다.In this process, the p-electrode 53 is divided into a plurality of p-electrodes 53a, 53b, 53c, 53d, and semiconductor laser diodes emitting two wavelengths of light, thereby separating the separated semiconductor substrate 30a. A first semiconductor laser diode 31a emitting light of one wavelength is formed at an upper portion, and a second semiconductor laser diode 32a emitting light of another wavelength is formed at a lower portion of the semiconductor substrate 30a.

여기서, 상기 제 1, 2 반도체 레이저 다이오드(31a,32a)는 각각 상부와 하부에 p전극(51a,53a)이 형성되고, 반도체 기판(30a)의 상부에 있는 n전극(52a)은 제 1, 2 반도체 레이저 다이오드(31a,32a)의 공통 n전극이다.The first and second semiconductor laser diodes 31a and 32a have p electrodes 51a and 53a formed at upper and lower portions thereof, respectively, and the n electrode 52a at the upper portion of the semiconductor substrate 30a is formed of the first and second semiconductor laser diodes 31a and 32a. It is a common n electrode of two semiconductor laser diodes 31a and 32a.

도 3은 본 발명에 따른 이중 파장의 광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드가 서브마운트 기판에 조립상태를 도시한 사시도로서, 서브 마운트 기판(60)에 형성된 p 메탈패턴(62)에 제 2 반도체 레이저 다이오드(32a)의 p전극(53a)을 솔더를 이용하여 전기적 접촉시키고, 제 1 반도체 레이저 다이오드(31a)의 p전극(51a)과 상기 서브 마운트 기판(60)에 형성된 p 메탈패턴(62)을 와이어(63)로 본딩한다.3 is a perspective view illustrating a state in which a semiconductor laser diode that emits light of a dual wavelength according to the present invention is assembled on a submount substrate, and the second semiconductor laser diode is formed on the p metal pattern 62 formed on the submount substrate 60. The p-electrode 53a of the 32a is electrically contacted with solder, and the p-electrode 51a of the first semiconductor laser diode 31a and the p-metal pattern 62 formed on the sub-mount substrate 60 are wired. Bond to (63).

그리고, 반도체 기판(30a)의 상부에 있는 n전극(52a)과 상기 서브 마운트 기판(60)에 형성된 n 메탈패턴(61)을 와이어 본딩한다.The n-electrode 52a on the semiconductor substrate 30a and the n-metal pattern 61 formed on the sub-mount substrate 60 are wire bonded.

이렇게 구성된 본 발명의 이중 파장의 광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드는 제 1 반도체 레이저 다이오드(31a)에서 CD에 사용되는 780㎚파장의 광을 방출하고, 제 2 반도체 레이저 다이오드(32a)에서 DVD에 사용되는 650㎚파장의 광을 방출함으로서, 하나의 칩에서 이중 파장의 광을 방출하는 것이 가능하게 된다.The semiconductor laser diode which emits light of the dual wavelength of the present invention thus constructed emits light of 780 nm wavelength used for CD in the first semiconductor laser diode 31 a and is used for DVD in the second semiconductor laser diode 32 a. By emitting a light of 650 nm wavelength, it becomes possible to emit light of a dual wavelength in one chip.

따라서, 기존의 두 개의 반도체 레이저 다이오드 칩이 서브 마운트 기판에 정밀한 정렬을 수행하기 위한 정렬장치도 필요하지 않고, 더불어서, 두 개의 반도체 레이저 다이오드 칩들의 크기의 표준 사양으로 인한 불량품이 발생하지 않아서, 제조 경비를 절감시키고, 생산 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.Therefore, the existing two semiconductor laser diode chips do not need an alignment device to perform precise alignment on the sub-mount substrate, and in addition, no defects due to the standard specification of the size of the two semiconductor laser diode chips are generated, There is an advantage that can reduce costs and improve the production yield.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 두 파장의 광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드들을 기판의 양면에 제조하여, 제조 경비를 줄이고, 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention has the effect of manufacturing semiconductor laser diodes emitting light of two wavelengths on both sides of the substrate, thereby reducing manufacturing costs and improving precision.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the invention has been described in detail only with respect to specific examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.

Claims (4)

반도체 기판 일면의 타측이 노출되도록 일면의 일측에 형성되어, 한 파장의 광을 방출하는 제 1 반도체 레이저 다이오드와;A first semiconductor laser diode formed on one side of one surface to expose the other side of one surface of the semiconductor substrate and emitting light having a wavelength; 상기 반도체 기판의 타면에 형성되어, 다른 파장의 광을 방출하는 제 2 반도체 레이저 다이오드와;A second semiconductor laser diode formed on the other surface of the semiconductor substrate and emitting light having a different wavelength; 상기 제 1 반도체 레이저 다이오드의 상부와 제 2 반도체 레이저 다이오드의 하부에 형성된 p 전극들과;P-electrodes formed above the first semiconductor laser diode and below the second semiconductor laser diode; 상기 제 1과 2 반도체 레이저 다이오드에 공통적으로 사용되도록, 상기 반도체 기판의 일면 타측 상부에 형성된 n 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중 파장의 광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드.A semiconductor laser diode emitting light having a dual wavelength, characterized in that consisting of an n electrode formed on the other side of the semiconductor substrate so as to be commonly used for the first and second semiconductor laser diodes. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, p 메탈패턴과 n 메탈패턴이 각각 형성된 서브마운트 기판을 더 구비하되,Further comprising a sub-mount substrate formed with a p-metal pattern and an n metal pattern, respectively, 상기 서브마운트 기판에 형성된 p 메탈패턴과 상기 제 1 반도체 레이저 다이오드의 상부의 p 전극이 전기적 접속되고,A p metal pattern formed on the submount substrate and the p electrode on the first semiconductor laser diode are electrically connected to each other, 상기 서브마운트 기판에 형성된 n 메탈패턴과 상기 n 전극들이 전기적 접속되며,N metal patterns formed on the submount substrate and the n electrodes are electrically connected to each other, 상기 제 2 반도체 레이저 다이오드 하부의 p 전극이 상기 서브마운트 기판에 형성된 p 메탈패턴에 솔더에 의해 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 이중 파장의광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드.And a p-electrode under the second semiconductor laser diode is attached to the p-metal pattern formed on the submount substrate by soldering. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 제 1 반도체 레이저 다이오드는 780㎚파장의 광을 방출하고, 상기 제 2 반도체 레이저 다이오드는 650㎚파장의 광을 방출하는 것을 특징으로 하는 이중 파장의 광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드.Wherein the first semiconductor laser diode emits light having a wavelength of 780 nm and the second semiconductor laser diode emits light having a wavelength of 650 nm. 반도체 웨이퍼의 일면에 한 파장의 광을 방출하는 제 1 반도체 레이저 다이오드 구조를 제조하는 제 1 단계와;A first step of manufacturing a first semiconductor laser diode structure emitting light of one wavelength on one surface of the semiconductor wafer; 상기 반도체 웨이퍼의 타면에 다른 파장의 광을 방출하는 제 2 반도체 레이저 다이오드 구조를 제조하는 제 2 단계와;A second step of manufacturing a second semiconductor laser diode structure that emits light of a different wavelength on the other surface of the semiconductor wafer; 상기 제 1 반도체 레이저 다이오드 구조를 등간격으로 식각하여, 상기 반도체 웨이퍼의 상부에 복수의 돌출된 제 1 반도체 레이저 다이오드들을 형성하는 제 3 단계와;Etching the first semiconductor laser diode structure at equal intervals to form a plurality of protruding first semiconductor laser diodes on the semiconductor wafer; 상기 복수의 돌출된 제 1 반도체 레이저 다이오드들의 상부 각각에 p전극을 형성하고, 상기 제 1 반도체 레이저 다이오드 구조가 식각된 상기 반도체 웨이퍼의 상부 각각에 n전극을 형성하고, 상기 제 2 반도체 레이저 다이오드 구조의 하부에 p전극을 형성하는 제 4 단계와;A p electrode is formed on each of the plurality of protruding first semiconductor laser diodes, an n electrode is formed on each of the top of the semiconductor wafer where the first semiconductor laser diode structure is etched, and the second semiconductor laser diode structure Forming a p-electrode at a lower portion thereof; 상기 돌출된 각각의 제 1 반도체 레이저 다이오드의 측면을 기준으로 수직하게 상기 반도체 웨이퍼와 p전극을 절단하여, 두 파장의 광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드들을 분리시키는 제 5 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 이중 파장의 광을 방출하는 반도체 레이저 다이오드의 제조 방법.And a fifth step of cutting the semiconductor wafer and the p-electrode perpendicularly to the side surface of each protruding first semiconductor laser diode to separate the semiconductor laser diodes emitting light of two wavelengths. A method of manufacturing a semiconductor laser diode that emits light of a wavelength.
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