KR980012735A - Surface resonator surface emitting laser diode and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 횡모드 단일화 구현을 위한 광도파구조를 갖는 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 기판 상부에 순차적으로 하부 미러층, 활성층, 제1상부미러층 및 제2상부미러층이 형성되고, 하부 미러층의 양측이 노출되도록 식각하여 이 식각된 하부 미러층의 노출된 부분 위에 제1금속을 형성하고, 같은 방법으로 제1상부미러층의 양측이 노출되도록 식각하여 이 식각된 제1상부 미러층의 노출된 부분 위에 제2금속층을 형성하고, 활성층의 양측에서 소정 깊이로 H+를 선택적으로 주입하여 양성자 주입영역이 형성되어, 결과적으로 캐리어 주입통로가 수직공진기의 미러적층면과 나란한 방향으로 형성되고, 고차수 모드는 발진이 억제되어 단일 횡모드의 발진특성이 우수한 소자 특성을 갖게 된다.The present invention relates to a vertical cavity surface emitting laser diode having a waveguide structure for implementing a transverse mode unification and a method of manufacturing the same, and more particularly to a vertical cavity surface emitting laser diode having a lower mirror layer, an active layer, a first upper mirror layer and a second upper mirror layer A first metal is formed on the exposed portion of the lower mirror layer by etching so that both sides of the lower mirror layer are exposed, and the second metal layer is etched to expose both sides of the first upper mirror layer in the same manner, A second metal layer is formed on the exposed portion of the first upper mirror layer and H + is selectively implanted at a predetermined depth from both sides of the active layer to form a proton implantation region. As a result, the carrier injection passageway is formed on the mirror- And the high-order mode suppresses the oscillation, so that the oscillation characteristic of the single transverse mode is excellent.

Description

수직 공진기 면발광 레이저 다이오드 및 그 제조방법.(Vertical Cavity Surface Emitting Laser Diode).

본 발명은 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드(vertical cavity surface emitting laser diode ; VCSEL)및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 횡모드(Transverse Mode) 단일화 구현을 위한 광도파구조를 갖는 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vertical cavity surface emitting laser diode (VCSEL) and a fabrication method thereof, and more particularly, to a vertical cavity surface emitting laser diode (VCSEL) having a vertical cavity surface emitting laser having a waveguide structure for implementing a transverse mode To a laser diode and a manufacturing method thereof.

종래의 모서리 발광 레이저 다이오드는 소자의 적층면과 평행 방향의 공진 구조를 까지고 적층면과 평행한 방향으로 레이저 빔을 발진시키는데 반하여, 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드는 소자의 적층면에 수직인 공진 구조를 까지고 소자의 적층면의 수직 방향으로 레이저 빔을 발진한다. 이러한 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드(VCSEL)는 모서리 발광 레이저 다이오드(edge emitting laser diode)에 비해 구동 전류가 낮고, 안정된 기본 횡모드 동작을 하며, 발진 빔의 발산(beam divergence)이 작아서 광통신이나 광정보기록 그리고 홀로그래픽 메모리 (holographic memory) 등에 널리 이용된다. 또한, 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드(VCSEL)는 종모드 간격(longitudinal mode spacing)이 넓어 기본전으로(longitudinal mode)를 나타내며, 발진개시 전류가 매우 낮고 결합 효율(coupling efficienoy)이 좋다는 등의 장점으로 인하여 점차 그 응용범위가 확대되고 있다.The conventional edge emitting laser diode oscillates the laser beam in a direction parallel to the lamination surface up to the resonance structure parallel to the lamination surface of the device, whereas the vertical resonator surface emitting laser diode has a resonance structure perpendicular to the lamination surface of the device The laser beam is oscillated in a direction perpendicular to the stacked surface of the device. The vertical cavity surface emitting laser diode (VCSEL) has a lower driving current, a stable fundamental transverse mode operation, and a smaller beam divergence than an edge emitting laser diode. Therefore, the vertical cavity surface emitting laser diode (VCSEL) Recording, and holographic memory. In addition, the vertical cavity surface emitting laser diode (VCSEL) has a long longitudinal mode spacing to show a longitudinal mode, a very low oscillation starting current, and a good coupling efficiency. The application range is gradually expanding.

현재 연구되고 있는 수직공진 방식의 면발광 레이저는 그 종류가 다수 있으나, 제작 방식에 따라 순수 MBE형 면발광 레이저 다이오드와 복합형 면발광 레이저 다이오드로 분류된다. 순수 MBE형 면발광 레이저 다이오드는 레이저 다이오드의 전체구조(상,하의 레이저 반사경과 레이저 활성영역)가 MBE(또는 MOCVD)에 의해서 완성되는 것으로서, MBE 결정성장 후의 공정은 부식 또는 양성자 주입, 그리고 전극 부착 등이 매우 간단하게 이루어진다는 장점이 있다. 그리고, 제작된 MBE형 면발광 레이저 다이오드는 물리적으로 상당히 견고하다는 장점을 가진다. 복합형의 면발광 레이저 다이오드는 레이저 반사경이 결정성장 완료후 별도로 진공증착에 의해서 GaAs/AIGaAs가 아닌 물질 Si02/Ti02, Au, Ag 등에 의해서 이루어지는 경우이다. 이와 같은 경우에 결정성장 후 의 공정이 비교적 복잡하고, 견고성 등에 있어서 문제가 있으나, 레이저 다이오드 자체에서의 전기 저항값을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 또한, 캐비티를 식각하여 만드는 에어 포스트(air post)형과 H+를 주입(implantation)하여 캐리어 제한을 하는 평탄화(planar)구조로 크게 대별된다. 에어 포스트(air poet)형은 누설 전류가 없어 발진개시 전류가 낮은 장점이 있으나, 공진기와 에어 사이의 굴절률 차이가 너무 커서 근본적으로 기본 횡모드(Fundamental transverse mode)를 만들지 못하는 단점이 있다.There are many kinds of surface-emitting lasers of vertical resonance type currently being studied, but they are classified into pure MBE type surface-emission laser diode and hybrid surface-emission laser diode depending on the manufacturing method. The pure MBE type surface-emission laser diode is a laser diode whose entire structure (upper and lower laser reflector and laser active region) is completed by MBE (or MOCVD), and the process after MBE crystal growth is corrosion or proton implantation, And so on. The fabricated MBE type surface-emission laser diode has an advantage that it is physically very robust. The surface-emission laser diode of the hybrid type is a case where the laser reflector is made of a material other than GaAs / AIGaAs such as SiO 2 / TiO 2, Au, Ag or the like by vacuum deposition separately after completion of crystal growth. In this case, the process after the crystal growth is relatively complicated and there is a problem in the robustness and the like, but the advantage is that the electrical resistance value in the laser diode itself can be reduced. In addition, it is largely divided into an air post type which is formed by etching a cavity, and a planar structure which performs carrier restriction by implanting H + . Air poet type is advantageous in that it has low leakage current and low oscillation starting current. However, there is a disadvantage in that fundus transverse mode can not be fundamentally produced because the refractive index difference between resonator and air is too large.

도 1은 종래 기술에 의한 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드의 수직 단면도로서, H+주입 평탄화 구조의 일예를 나타내 보인 것이다.1 is a vertical cross-sectional view of a conventional vertical cavity surface emitting laser diode according to the prior art, showing an example of an H + injection planarization structure.

상기 종래의 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드는 n-GaAs기판(2) 위에 형성된 In02Ga08As 활성층(4)의 상, 하부에 수직 공진기가 되는 미러(mirror)면을 만들어 주기 위해 MOCVD 또는 MBE 등의 에피택시 기술을 이용하여 하부 미러층(3)으로 GaAs층과 AIGaAs층을 각각 교대로 적층하여 n-GaAs/AIGaAs DBR층 (dlstributed Bragg reflector)을 형성하고, 상부 미러층(5)도 같은 방법으로 AIAs/AIGaAs DBR층(5)을 성장시키고. 상부 미러층(5) 위에 GaAs 오믹 버퍼층(6)을 형성한 후, 상기 GaAs 오우믹층(6)의 상면 양측에서 소정의 깊이로 나란하게 하부 미러층(3)의 일부에 이르기까지 H+를 선택적으로 주입(implantation)시켜, 주입된 영역 에 의해 캐리어통로가 중앙부분으로 제한되도록 제작된다. 제1도에서 참조부호 8는 H+주입(implantation) 영역을 나타낸 것이고, 1과 7은 제1금속층(n-오믹메탈(ohmic metal)과 제2금속층(p-오믹 메탈)을 나타낸 것이다.The conventional vertical cavity surface-emitting laser diode has an epitaxial technique such as MOCVD or MBE to make a mirror surface to be a vertical resonator on the top and bottom of the In02Ga08As active layer 4 formed on the n-GaAs substrate 2 GaAs / AIGaAs DBR layer (dlstributed Bragg reflector) is formed by alternately laminating a GaAs layer and an AIGaAs layer to the lower mirror layer 3 by using the AlGaAs / DBR layer 5 is grown. The GaAs ohmic buffer layer 6 is formed on the upper mirror layer 5 and then H + is selectively added to the portion of the lower mirror layer 3 at a predetermined depth on both sides of the upper surface of the GaAs ohmic layer 6 Such that the carrier passage is limited to the central portion by the implanted region. In FIG. 1, reference numeral 8 denotes an H + implantation region, and reference numerals 1 and 7 denote a first metal layer (n-ohmic metal and a second metal layer (p-ohmic metal)).

상기한 H+주입 평탄화구조는 비교적 제작이 용이하고 이득도파형 구조가 되므로 빛이 방출되는 왼도우의 크기가 작을 경우(5um 이하) 기본 횡모드 발진을 하게 되는 잇점이 있다.The H + injection planarization structure is relatively easy to manufacture and has a gain waveform structure, so that the basic transverse mode oscillation occurs when the size of the left window where the light is emitted is small (less than 5 μm).

그러나, DBR층의 저항성분이 매우 높아 캐리어가 DBR층을 통해서 주입되게 되면, 캐리어 분포가 불균일하게 되는 즉, 원gud의 중앙부는 캐리어가 소모되고 주변으로 이득(gain)이 쌓이는 현상(spacial hole burning)이 발생하게 된다. 이러한 현상으로 인해 기본 횡모드 발진은 통상 0.1mV 수준에서 그치고 고차수 모드가 발진 하게 되어 소자의 실용화에 있어서 문제점으로 작용하게 된다.However, when the carriers are injected through the DBR layer, the carrier distribution becomes uneven. That is, the central portion of the circle gud is spacial hole burning in which carriers are consumed and gains are accumulated around the DBR layer, . Due to such a phenomenon, the fundamental transverse mode oscillation generally stays at a level of 0.1 mV and oscillates in a higher order mode, which is a problem in practical use of the device.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 이를 개선하고자 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 고차수 모드발진을 억제하고 기본 횡모드 발진을 유지시켜 안정된 모드 특성을 까지도록한 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for suppressing a high-frequency mode oscillation and maintaining a fundamental transverse mode oscillation, A resonator surface emitting laser diode and a method of manufacturing the same.

도 1은 종래 기술에 의한 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드의 수직 단면도이고,1 is a vertical sectional view of a conventional vertical cavity surface emitting laser diode according to the prior art,

도 2는 본 발명에 의한 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드의 수직 단면도이다.2 is a vertical sectional view of a vertical cavity surface emitting laser diode according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

1. 11 : 제1금속층(n-오믹메탈) 2, 12 : 기판1. 11: first metal layer (n-ohmic metal) 2, 12: substrate

3, 13 : 하부 미러층 4, 14 : 활성층3, 13: lower mirror layer 4, 14: active layer

5 : 상부 미러층 6 : 오믹 버퍼층5: upper mirror layer 6: ohmic buffer layer

7, 17 : 제2금속층(p-오믹메탈) 8, 18 : H+주입영역7, 17: second metal layer (p-ohmic metal) 8, 18: H + implantation region

15 : 제1상부 미러층 16 : 제2상부 미러층15: first upper mirror layer 16: second upper mirror layer

19 : 버퍼층19: buffer layer

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드는, 기판 상부에 레이저 발진을 위해 활성층을 포함하여 형성된 레이저 발진층과, 상기 레이저 발진 층에서 발진된 광을 공진시키기 위한 수직 공진기로서의 상, 하부 미러층이 상기 레이저 발진층을 형성하는 레이저 발진층의 상부 및 하 부에 각각 형성된 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드에 있어서, 상기 활성층은 상기 하부 미러층보다 좁은 폭을 갖고, 그 양측부분은 각각 H+가 선택적으로 주입된 양성자 주입영역이 형성되고, 상기 상부 미러층은 상기 활성층의 상면에 나란하게 형성된 제1상부 미러층 : 및 상기 제1상부 미러층의 상면 중앙에 상기 제 1상부 미러층보다 좁은 폭으로 형성된 제2상부 미러층 :을 갖고 상기 제2상부 미러층이 중첩되지 않도록 제 1상부 미러층의 양측의 노출된 부분 위에 형성된 제2금속층 : 및 상기 하부 미러층의 상면 양측의 노출된 부분 위에 상기 활성층과 중첩되지 않도록 형성된 제1금속층 : 을 포함하는 것을 특징으로 그 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a vertical cavity surface emitting laser diode including: a substrate; a laser oscillation layer formed on the substrate, the laser oscillation layer including an active layer for laser oscillation; Wherein the active layer has a width narrower than that of the lower mirror layer, and the upper and lower mirror layers have a width smaller than that of the lower mirror layer, a first upper mirror layer is H + is selectively proton implanted region implanted in are formed, the upper mirror layer is formed side by side on the top surface of the active layer, respectively: and wherein the first to the upper surface center of the first top mirror layer upper And a second upper mirror layer formed to have a width narrower than the mirror layer, Part mirror layer a second metal layer formed on the exposed portions of both sides of: and with the features characterized in that it comprises: and a first metal layer formed so as not to overlap with the active layer on the exposed portion of the upper surface of both sides of the lower mirror layer.

그리고, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드의 제조방법은,기판 상면에 하부 미러층, 활성층, 제1상부 미러층 및 제2상부 미러층을 순차적으로 성장시켜 적층하는 결정 성장 단계 : 상기 제2상부 미러층의 양측에서 상기 하부 미러층의 상면까지 식각하여 상기 하부미러층의 상면 일부를 노출시키는 제1식각 단계 , 상기 제2상부 미러층의 양측에서 상기 제1상부 미러층의 상면까지 일부를 식각하여 상기 제1상구 미러층의 상면 일부를 노출시키는 제2식각단계 : 상기 활성층의 양측에서 소정 깊이로 H+를 선택적으로 주입하여 양성자 주입영역을 형성하는 H+주입 단계 ; 상기 제1식각단계에서 하부 미러층 상면의 노출된 부분 위에 전극으로 사용되는 제1금속층을 형성하는 제1금속층 형성 단계 ; 상기 제 2식각 단계에서 제1상부 미러층 상면의 노출된 부분 위에 전극으로 사용되는 제2금속층을 형성하는 제2금속층 형성 단계 : 를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a vertical cavity surface emitting laser diode, including: forming a lower mirror layer, an active layer, a first upper mirror layer, and a second upper mirror layer on a substrate, A first etching step of etching a portion of a top surface of the lower mirror layer from both sides of the second upper mirror layer to an upper surface of the lower mirror layer to expose a part of an upper surface of the lower mirror layer; A second etching step of etching a part of the top mirror layer to a top surface of the top mirror layer to expose a part of the top surface of the first top mirror mirror layer ; forming a proton implantation region by selectively implanting H + An injection step; A first metal layer forming step of forming a first metal layer used as an electrode on the exposed portion of the upper surface of the lower mirror layer in the first etching step; And a second metal layer forming step of forming a second metal layer used as an electrode on the exposed portion of the upper surface of the first upper mirror layer in the second etching step.

이하, 침부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드 및 그 제조 방법에 대한 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of a vertical cavity surface emitting laser diode and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명에 따른 수직공진기 면발광 레이저 다이오드의 한 실시예의 수직 단면도로서, 이를 참조하여 그 구조 및 제작 공정을 살펴보면 다음과 같다.FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a vertical cavity surface emitting laser diode according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the structure and manufacturing process will be described below.

도시된 바와 같이, 기판(12) 상부에 버퍼층(19), 하부미러층(17), 활성층(14), 제1상부미러층(15), 제2상부미러층(16)이 순차적으로 형성되고, 활성층(14)의 양측에는 H+가 선택적으로 주입된 양성자 주입영역(18), 하부 미러층의 양측에 마련된 제1금속층(11), 제1상부미러층(15) 양측에 마련된 제2금속층(17)을 포함하도록 구성된다.A buffer layer 19, a lower mirror layer 17, an active layer 14, a first upper mirror layer 15 and a second upper mirror layer 16 are sequentially formed on a substrate 12 a second metal layer provided on both sides of H + is selectively proton injection region 18, first metal layer 11, the first top mirror layer (15) provided on both sides of the lower mirror layer implanted on both sides of the active layer 14 (17).

이와 같은 적층구조에서 하부 미러층은 n-GaN/n-AIN DBR층, 활성층은 InGaN/AIGaN MQW층, 제1상부 미 러층은 p-Al7.2SGaO.75N/p-GaN DBR층, 제2상부 미러층은 AIN/GaN DBR층으로 각각 조성된다.In this laminated structure, the lower mirror layer is made of an n-GaN / n-AIN DBR layer, the active layer is made of an InGaN / AIGaN MQW layer, the first upper mirror layer is made of a p-Al7.2SGaO.75N / p- GaN DBR layer, The mirror layer is each composed of an AIN / GaN DBR layer.

본 발명에 따른 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드의 특징에 의하면, 제1금속층(11)과 제2금속층(17)이 하부 미러층(13)과 제1상부 미러층(15)의 상면 양측에 마련되고, 활성층(14)의 양측에서 소정 깊이로 주입된 H+에 의해 전류차단층(18)이 됨으로써 캐리어의 주입통로가 하부 미러층(13)의 가장자리에서 하부 미러층(13)의 최상면층인 n-GaN층을 따라 활력층의 중앙부 및 제1상부 미러층(15)의 가장자리에서 활성층(14)의 중앙부를 거치도록 형성되기 때문에 안정된 기본 횡모드 발진 조건을 만족시킬 수 있게 된다.According to the characteristic of the vertical cavity surface emitting laser diode according to the present invention, the first metal layer 11 and the second metal layer 17 are provided on both sides of the lower mirror layer 13 and the upper surface of the first upper mirror layer 15 , The current blocking layer 18 is formed by H.sup. + Injected at a predetermined depth from both sides of the active layer 14 so that the injection path of the carrier is formed at the periphery of the lower mirror layer 13, as the n.sup.th surface layer of the lower mirror layer 13 -GaN layer and the central portion of the active layer 14 at the edge of the first upper mirror layer 15, it is possible to satisfy the stable basic transverse mode oscillation condition.

통상적으로 원하는 파장을 갖는 횡모드 발진 조건을 만족시키도록 고 반사율의 미러면을 활성층의 상 하부에 조성하게 될때, 고유적인 저항이 높게 되어 캐리어주입을 방해하게 된다. 그러나, 본 발명에서는 수직공진기 미러면에 수직한 방향에 대해서는 활성층(14)내에서 발생된 광의 발진에만 주로 기여하게 되고, 캐리어 주입통로가 하부 미러층(13)과 제1상부 미러층(15)의 가장자리에서 활성층(14)의 중앙부로 이어지는 측면통로를 경유하기 때문에, 캐리어 주입통로가 짧아 저항이 작아 문턱전류가 낮고, 하부미러층과 제2상부미러층은 캐리어의 주입에 크게 관여하지 않게 됨으로써 원하는 파장대의 횡모드 특성이 우수한 광을 얻을 수 있는 상, 하부 미러층을 형성할 수 있다. 즉, 제1상부 미러층(15)은 p-AIO.25Ga0.75N/p-GaN층으로 형성되어, 원할한 캐리어의 주입특성을 갖게 되면서, 그 측면에서 캐리어의 주입통로를 제공하게 되고, 제2상부 미러층(16)이 AIN/GaN층으로 형성되어 고 반사율을 갖는 미러면을 형성하게 됨으로써, 단일 횡모드 발진에 적합한 광도파 구조 가 된다.When a mirror surface of high reflectance is formed on the upper and lower surfaces of the active layer so as to satisfy a transverse mode oscillation condition having a desired wavelength, intrinsic resistance becomes high, which interferes with carrier injection. However, in the present invention, only the oscillation of light generated in the active layer 14 is mainly contributed to the direction perpendicular to the mirror plane of the vertical cavity, and the carrier injection channel is formed between the lower mirror layer 13 and the first upper mirror layer 15, The threshold current is low and the lower mirror layer and the second upper mirror layer are not largely involved in injection of the carrier because the carrier injection path is short because the resistance is small and the threshold current is low It is possible to form an upper and a lower mirror layer capable of obtaining light with excellent transverse mode characteristics of a desired wavelength band. That is, the first upper mirror layer 15 is formed of a p-AIO.25Ga0.75N / p-GaN layer and has a good carrier injection property, thereby providing a carrier injection path on the side thereof, 2 upper mirror layer 16 is formed of an AIN / GaN layer to form a mirror surface having a high reflectivity, so that a light wave structure suitable for single transverse mode oscillation is obtained.

또한, GaN계 혼정화합물로 조성되어, 자외선 영역에서 녹색영역에 걸친 단파장을 제공함으로써, 고밀도의 광기록 매체의 광기록장치의 광원으로서 뛰어난 성능을 제공하게 된다. 이하 제작공정을 살펴본다.Further, it is composed of a GaN mixed crystal compound and provides excellent performance as a light source of an optical recording apparatus for a high density optical recording medium by providing a short wavelength across the green region in the ultraviolet region. The manufacturing process will be described below.

먼저, 결정성장단계에서 기판(12) 위에 결정성장특성을 향상시키기 위한 버퍼층(19)과, 버퍼층(19)의 상면에 굴절률이 높은 n-GaN층과 굴절률이 낮은 n-AIN층을 발진파장 λ의 λ/4두게로 교대로 적층하면서 n-GaN층이 그 최상면에 위치되도록 하부 미러층(n-GaN/n-AIN층 DBR층)(13)을 형성한다.A buffer layer 19 for improving crystal growth characteristics on the substrate 12 and an n-GaN layer having a high index of refraction and an n-AIN layer having a low index of refraction are formed on the upper surface of the buffer layer 19, (N-GaN / n-AIN layer DBR layer) 13 is formed so that the n-GaN layer is positioned on the uppermost surface thereof while alternately stacking the layers in the order of? / 4.

다음에 InGaN과 AIGaN이 교대로 적층되는 InGaN/AIGaN MQW(multi-quantum well) 활성층(14)을 형성하고, p-AIO.25Ga0.75N층과 p-GaN층을 교대로 적층하면서, p-GaN층이 그 최상면에 위치되도록 제1상부 미러층 (15)을 형성하고, AIN과 GaN을 교대로 적층하여 제2상부미러층(16)을 형성한다.Next, an InGaN / AIGaN multi-quantum well (MQW) active layer 14 in which InGaN and AIGaN are alternately stacked is formed and a p-GaN layer is formed by alternately stacking a p-AIO.25Ga0.75N layer and a p- The first upper mirror layer 15 is formed so that the layer is located on the uppermost surface thereof, and the second upper mirror layer 16 is formed by alternately laminating AIN and GaN.

제1식각단계에서는 제1금속층(11)인 n형 오믹메탈(ohmic metal)을 형성하기 위한 공간을 확보하기 위하여,결정성장된 제2상부 미러층(16)의 양측에서 수직으로 하부 미러층(13)의 상면까지 석각한다.In order to secure a space for forming an n-type ohmic metal, which is the first metal layer 11 in the first etching step, a lower mirror layer (not shown) is formed vertically on both sides of the crystallized second upper mirror layer 16 13).

제2식각단계에서도 제2전극층(17)인 p형 오믹메탈(ohmic metal)을 형성하기 위한 공간을 확보하기 위하여,제1식각단계를 통해 그 면적이 줄어든 제2상부 미러층(16)의 양측에서 수직으로 제1상부 미러층(15)의 상면까지 일부를 식각한다.In order to secure a space for forming a p-type ohmic metal, which is the second electrode layer 17, in the second etching step, both sides of the second upper mirror layer 16, whose area is reduced through the first etching step, The upper portion of the first upper mirror layer 15 is partially etched.

이와 같이 두 번의 식각단계를 거치고 나면, 상기 활성층(14)의 양측면의 가장자리에 캐리어 주입통로를 공간적으로 제한하기 위해 양성자인 H+를 선택적으로 주입하여 양성자 주입영역(18)을 형성하는 H'주입 단계와 제1식각단계 및 제2식각단계에서 하부 미러층(13) 상면과 제1상부 미러층(15)의 노출된 부분에 전극으로 사용 되는 제1금속층(n형 오믹메탈)(11)과 제2금속층(p형 오믹메탈)(17)을 형성하는 금속층 형성단계를 거치게 된다.After the two etching steps, H 'implantation is performed to selectively implant H + as a proton to form a proton implantation region 18 in order to spatially limit the carrier injection passages at the edges of both sides of the active layer 14 A first metal layer (n-type ohmic metal) 11 used as an electrode on the upper surface of the lower mirror layer 13 and the exposed portion of the first upper mirror layer 15 in the first etching step and the second etching step, A metal layer forming step of forming a second metal layer (p-type ohmic metal) 17 is performed.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드는 케리어 주입통로가 수직 공진기의 미러적층면과 나란한 방향으로 형성되고, 제2상부 미러층은 오직 광도파 특성에만 기여하기 때문에 횡모드의 발진만 가능케 하고, 고차수 모드는 발진을 억제하도록 하여 소자의 특성을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.As described above, the vertical cavity surface emitting laser diode according to the present invention is characterized in that the carrier injection path is formed in a direction parallel to the mirror lamination plane of the vertical resonator, and the second upper mirror layer contributes only to the wave- So that the oscillation can be suppressed and the characteristics of the device can be improved.

Claims (4)

기판 상부에 레이저 발진을 위해 활성층을 포함하여 형성된 레이저 발진층과, 상기 레이저 발진층에서 발진된 광을 공진시키기 위한 수직 공진기로서의 상, 하부 미러층이 상기 레이저 발진층을 형성하는 레이저 발진층의 상부 및 하부에 각각 형성된 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드에 있어서 상기 활성층은 상기 하부 미러층보다 좁은 폭을 갖고, 그 양측부분은 각각 H+가 선택적으로 주입된 양성자 주입영역이 형성되고,상기 상부 미러층은 상기 활성층의 상면에 나란하게 형성된 제1상부 미러층 : 및 상기 제1상부 미러층의 상면 중앙에 상기 제1상부 미러층보다 좁은 폭으로 형성된 제2상부 미러층:을 갖고, 상기 제2상부 미러층이 중첩되지 않도록 제1상부 미러층의 양측의 노출된 부분 위에 형성된 제2금속층 : 및 상기 하부 미러층의 상면 양측의 노출된 부분 위에 상기 활성층과 중첩되지 않도록 형성된 제1금속층 : 을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드.The upper and lower mirror layers as a vertical resonator for resonating the light emitted from the laser oscillation layer are formed on the upper portion of the laser oscillation layer forming the laser oscillation layer, Wherein the active layer has a width narrower than that of the lower mirror layer, and both side portions of the active layer are formed with proton implantation regions selectively doped with H + A first upper mirror layer formed parallel to the upper surface of the active layer, and a second upper mirror layer formed at a center of the upper surface of the first upper mirror layer to have a width narrower than that of the first upper mirror layer, A second metal layer formed on the exposed portions on both sides of the first upper mirror layer so as not to overlap the layers; A first metal layer formed so as not to overlap with the active layer on the exposed portions: vertical resonator surface emission laser diode, comprising a step of including. 제1항에 있어서, 상기 하부 미러층은 n-GaN/n-AIN DBR층이고, 상기 활성층은 InGaN/AIGaN MQW층이고, 상기 제1상부 미러층은 p-AIO.25Ga0.75N/p-GaN DBR층이고, 상기 제2상부 미러층은 AIN/GaN DBR층인 것을 특징으로 하는 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드.The method of claim 1, wherein the lower mirror layer is an n-GaN / n-AIN DBR layer, the active layer is an InGaN / AIGaN MQW layer and the first upper mirror layer is p-AIO.25Ga0.75N / DBR layer, and the second upper mirror layer is an AIN / GaN DBR layer. 기판 상면에 하부 미러층, 활성층, 제1상부 미러층 및 제2상부 미러층을 순차적으로 성장시켜 적층하는 결정성장 단계 : 상기 제2상부 미러층의 양측에서 상기 하부 미러층의 상면까지 식각하여 상기 하부미러층의 상면 일부를 노출시키는 제1식각 단계 : 상기 제2상부 미러층의 양측에서 상기 제1상부 미러층의 상면까지 일부를 식각하여 상기 제1상부 미러층의 상면 일부를 노출시키는 제2식각단계 ; 상기 활성층의 양측에서 소정 깊이로 H+를 선택적으로 주입하여 양성자 주입영역을 형성하는 H+주입단계 ; 상기 제1식각단계에서 하부 미러층 상면의 노출된 부분 위에 전극으로 사용되는 제1금속층을 형훤성하는 제1금속층 형성 단계 ; 상기 제 2식각 단계에서 제1상부 미러층 상면의 노출된 부분 위에 전극으로 사용되는 제2금속층을 형성하는 제2금속층 형성 단계 ;를 포함하는 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드 제조방법.A crystal growth step of sequentially growing and laminating a lower mirror layer, an active layer, a first upper mirror layer, and a second upper mirror layer on an upper surface of a substrate; etching from both sides of the second upper mirror layer to an upper surface of the lower mirror layer, A first etch step of exposing a portion of a top surface of the lower mirror layer; a second etch step of exposing a portion of the upper surface of the first upper mirror layer from both sides of the second upper mirror layer to an upper surface of the first upper mirror layer; Etching step; An H + implanted step of selectively implanting H + at a predetermined depth from both sides of the active layer to form a proton implantation region; A first metal layer forming step of forming a first metal layer used as an electrode on the exposed portion of the upper surface of the lower mirror layer in the first etching step; And forming a second metal layer used as an electrode on the exposed portion of the upper surface of the first upper mirror layer in the second etching step. 제3항에 있어서, 상기 하부 미러층은 n-GaN/n-AIN DBR층이고, 상기 활성층은 InGaN/AIGaN MQW층이고:,4. The method of claim 3, wherein the lower mirror layer is an n-GaN / n-AIN DBR layer, the active layer is an InGaN / AIGaN MQW layer, 상기 제1상부 미러층은 p-AIO.25Ga0.75N/p-GaN DBR층이고, 상기 제2상부 미러층은 AIN/GaN DBR층인 것을 특징으로 하는 수직 공진기 면발광 레이저 다이오드의 제조방법.Wherein the first upper mirror layer is a p-AIO.25Ga0.75N / p-GaN DBR layer and the second upper mirror layer is an AIN / GaN DBR layer. ※참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.※ Note: It is disclosed by the contents of the first application.
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KR100759603B1 (en) * 2005-04-28 2007-09-17 캐논 가부시끼가이샤 Vertical cavity surface emitting laser device

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