WO2020111287A1 - 레이저 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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윤기홍
최선재
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Definitions

  • An embodiment relates to a laser device and its manufacturing method.
  • Optical transceivers used in optical communication are optically coupled with optical fibers.
  • it is required to combine the optical fiber and the waveguide for transmitting signals within the optical device at minimal cost. This is because the higher the coupling efficiency, the more economical it is.
  • a mode size converter may be provided.
  • NFP near field pattern
  • FFP far field pattern
  • the passive region when the active region and the passive region are integrated into a single device, in order to perform functions such as amplification or optical modulation, the passive region must have a different material composition. Butt-joint structures can be used for bonding between these regions.
  • the conventional laser device may partially etch the active waveguide AL1 and regrow the passive waveguides SL1 and SL2 by using the mask 201 after forming the active waveguide AL1. have. Passive waveguides SL1 and SL2 do not grow on the masks 201, 202, and 203, but regrow only outside the masks 201, 202, and 203. Thereafter, as shown in (b) of FIG. 1, the upper clad layer 31 is etched to form the SSC structure 32 and an electrode 204 may be formed thereon. Subsequently, a plurality of laser diodes 21, 22, and 23 may be manufactured by cutting each chip area.
  • the first region D1 between the first mask 201 and the second mask 202 has a small area, so that regrowth is relatively faster, whereas the second mask 202 and the third mask 203
  • the second region D2 between the areas has a large area, so that regrowth is relatively slow. Therefore, there is a problem that the regrowth thickness of the first region D1 and the second region D2 is different.
  • the composition of the first region D1 and the second region D2 is also changed by the selective area growth (SAG) effect. As a result, a qualitative difference in the passivation material occurs, and thus the degree of absorption of light by reflection due to the refractive index is different, which may result in poor quality of the device.
  • SAG selective area growth
  • the width of the upper clad layer changes rapidly according to the cutting position of the chip, so that there is a problem that the yield decreases.
  • the upper clad layer of the first laser diode 21 has a rapid width change, and thus there is a problem that the use of the first laser diode 21 is impossible.
  • the embodiment provides a laser device having improved re-growth thickness and composition uniformity of a passive optical waveguide and a manufacturing method thereof.
  • a laser element capable of maintaining a yield even when a process error occurs at a cutting position of a chip and a method of manufacturing the same are provided.
  • the laser device may include a first clad layer; An optical waveguide disposed on the first clad layer; A second clad layer disposed on the optical waveguide; A first electrode disposed on the second clad layer; And a dummy clad disposed on the optical waveguide and spaced apart from the second clad layer and the first electrode.
  • the dummy clad includes a first dummy clad and a second dummy clad, and an area of the first dummy clad may be larger than an area of the second dummy clad.
  • the thickness of the second clad layer, the thickness of the first dummy clad, and the thickness of the second dummy clad may be the same.
  • the length of the first dummy clad may be the same as the length of the second dummy clad.
  • the first electrode may be disposed between the first dummy clad and the second dummy clad.
  • composition of the first dummy clad and the second dummy clad may be the same as the composition of the second clad layer.
  • the first dummy clad may be the same as the maximum width of the second clad layer, and the second dummy clad may be the same as the minimum width of the second clad layer.
  • the dummy clad includes a first dummy clad disposed at a first edge, a second dummy clad disposed at a second edge, a third dummy clad disposed at a fourth edge, and a fourth dummy clad disposed at a third edge
  • the width of the first dummy clad and the third dummy clad may be the same, and the width of the second dummy clad and the fourth dummy clad may be the same.
  • the width of the first dummy clad may be half the maximum width of the waveguide, and the width of the second dummy clad may be half the minimum width of the waveguide.
  • the optical waveguide may include a first optical waveguide and a second optical waveguide surrounding the first optical waveguide.
  • the second clad layer may be formed to have a narrower width in one direction.
  • a method of manufacturing a laser device includes forming a first optical waveguide on a first clad layer; Forming a second optical waveguide on the first clad layer; Forming a second clad layer on the first and second optical waveguides; Etching the second clad layer and dividing it into a plurality of second clad layers; And cutting into a plurality of chips, and forming the second optical waveguide comprises: etching the first optical waveguide, dividing the first optical waveguide into a plurality of first optical waveguides, and etching the first optical waveguide.
  • a second optical waveguide is formed in the, and the plurality of first optical waveguides may be disposed to be offset from each other in a first direction.
  • the second clad layer is etched and divided into a plurality of second clad layers, and the plurality of second clad layers are respectively disposed on the plurality of first optical waveguides.
  • the plurality of second clad layers may be disposed to be offset from each other in the longitudinal direction.
  • the plurality of second clad layers are respectively disposed in a plurality of chip unit regions, and both ends of the second clad layer may extend outside the chip unit region.
  • chips may be separated so that both ends of the plurality of second clad layers are partially cut when cutting in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the second clad layer.
  • the width of one end of the second clad layer may be reduced.
  • the uniformity of the regrowth thickness and composition of the passive optical waveguide it is possible to improve the uniformity of the regrowth thickness and composition of the passive optical waveguide. Therefore, reflection and light emission performances of the light exit surface AR and the reflection surface HR can be improved.
  • the yield can be maintained even if an error occurs in the cutting position when the chip is separated.
  • the yield can be maintained even when various chip structures such as SSC structures are applied.
  • FIG. 1 is a plan view and a cross-sectional view showing a conventional laser device manufacturing process
  • Figure 2a is a plan view showing another conventional laser device manufacturing process
  • Figure 2b is a view of cutting the chip at the X1 position due to process error
  • Figure 2c is a view of the chip cut at the X2 position due to process error
  • FIG. 3 is a conceptual diagram of a laser device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view of a laser device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view of FIG. 4,
  • FIG. 6 is a conceptual diagram of a laser device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 to 15 are views showing a laser device manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a plan view showing a state in which a plurality of chip unit regions are divided on a substrate in a laser device manufacturing method according to an embodiment of the present invention
  • 17 is a top view of a cut chip
  • FIG. 18 is a plan view showing a state in which a plurality of chip unit regions are divided on a substrate in a laser device manufacturing method according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a plan view showing a state in which a plurality of chip unit regions are divided on a substrate in a laser device manufacturing method according to another embodiment of the present invention
  • 21 is a top view of a cut chip
  • FIG. 22 is a plan view showing a state in which a plurality of chip unit regions are divided on a substrate in a laser device manufacturing method according to another embodiment of the present invention.
  • 23 is a plan view of a cut chip.
  • the top (top) or bottom (bottom) (on or under) includes both two elements directly contacting each other or one or more other elements formed indirectly between the two elements.
  • the top (top) or bottom (bottom) when expressed as “up (up) or down (on or under)", it may include the meaning of the downward direction as well as the upward direction based on one element.
  • FIG. 3 is a conceptual view of a laser device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a plan view of FIG. 3
  • FIG. 5 is a conceptual view of a laser device according to another embodiment of the present invention.
  • the laser device may include a first clad layer 121, an optical waveguide 125, 140, a second clad layer 150 and a first electrode 170.
  • the laser device may include an active region 10 and a passive region 20.
  • the optical waveguide may be divided into a first optical waveguide (active optical waveguide, S1) disposed in the active region 10 and a second optical waveguide (passive optical waveguide, 140) disposed in the passive region.
  • the first optical waveguide S1 and the second optical waveguide 140 may be optically connected.
  • the first optical waveguide S1 and the second optical waveguide 140 may be combined in a Butt-Joint manner.
  • the first optical waveguide S1 may include the active layer 123.
  • the active layer 123 may have a multi-quantum well (MQW) structure in which a well layer and a barrier layer are alternately stacked.
  • the composition of the well layer and the barrier layer may include InAlGaAs or InGaAsP, but is not limited thereto.
  • the first SCH (Seperated Confinment Heterostructure) layer 122 is a light guide layer that guides the oscillation of the laser beam, and is formed on the first clad layer 121, for example, formed of undoped InAlGaAs or InGaAsP. Can be.
  • the second SCH layer 124 is a light guide layer that guides the oscillation of the laser beam, and is formed on the active layer 123, for example, may be formed of undoped InAlGaAs or InGaAsP.
  • the first SCH layer 122 and the second SCH layer 124 have a smaller band gap than the first clad layer 121 and the second clad layer 150, and the well layer has first and second SCH layers 123 , 124). Therefore, electrons and holes injected through the first clad layer 121 and the second clad layer 150 are captured by the quantum well to provide optical gain.
  • the first optical waveguide S1 and the second optical waveguide 140 may be disposed between the first clad layer 121 and the second clad layer 150.
  • the first clad layer 121 and the second clad layer 150 may include InP or InGaAsP, but are not limited thereto.
  • the grating 131 may be disposed between the second clad layer 150 and the second SCH layer 124. Since the grating 131 serves to select and reflect a single wavelength, it may serve to enable single-mode laser output. However, the present invention is not limited thereto, and the grating may be disposed under the first SCH layer 122.
  • the ohmic electrode layer 160 and the first electrode 170 may be disposed on the second clad layer 150.
  • the second electrode 126 may be disposed under the substrate 110.
  • the laser device according to the embodiment may have a strip-shaped second clad layer 150. Since the waveguide mode occurs in a region where the optical waveguide and the first second clad layer overlap, the shape of the second clad layer 150 may correspond to the optical waveguide mode region.
  • the second clad layer 150 may include a first sub clad layer 151 disposed on the active layer 123 and a second sub clad layer 152 disposed on the regrown passive region.
  • One end 152a of the second sub-cladding layer 152 may be formed to have a narrower width toward the front to have an SSC structure. According to this configuration, the size of the laser beam emitted can be adjusted.
  • the laser device may include a second clad layer 150 and dummy clads 154 and 153 spaced apart from the first electrode 170.
  • the dummy clads 154 and 153 may have the same composition as the second clad layer 150.
  • the dummy cladding 154 and 153 and the second cladding layer 150 may include InP or InGaAsP.
  • the dummy clads 154 and 153 may include a first dummy clad 154 and a second dummy clad 153.
  • the first dummy clad 154 may be disposed on one side of the first electrode 170 and the second dummy clad 153 may be disposed on the other side of the first electrode 170. That is, the first electrode 170 may be disposed between the first dummy clad 154 and the second dummy clad 153.
  • the present invention is not limited thereto, and the first electrode 170 may not be disposed between the first dummy clad 154 and the second dummy clad 153. Further, only one of the first dummy clad 154 and the second dummy clad 153 may be present in the laser device.
  • the thicknesses of the second clad layer 150, the first dummy clad 154, and the second dummy clad 153 may all be the same. This is because the second clad layer 150, the first dummy clad 154, and the second dummy clad 153 are structures that are grown by the same process and spaced apart by etching.
  • the area of the first dummy clad 154 may be different from the area of the second dummy clad 153.
  • the area of the first dummy clad 154 may be larger than the area of the second dummy clad 153.
  • the width W11 of the first dummy clad 154 is the same as the maximum width W3 of the second clad layer 150, and the width W21 of the second dummy clad 153 is the second clad layer 150 It may be the same as the minimum width (W4).
  • the minimum width W4 of the second clad layer 150 may be smaller than the maximum width W3 of the second clad layer 150 to adjust the size of the laser beam.
  • the width may be a length in the vertical direction of FIG. 5.
  • the length W12 of the first dummy clad 154 may be the same as the length W22 of the second dummy clad 153, but is not limited thereto.
  • the length W12 of the first dummy clad 154 may be longer or shorter than the length W22 of the second dummy clad 153.
  • the length may be the horizontal length of FIG. 5.
  • the dummy clad is a first dummy clad 154a disposed at a first edge, a second dummy clad 153a disposed at a second edge, and a third dummy clad 154a disposed at a fourth edge. , And a fourth dummy clad 153a disposed at a third edge.
  • the width of the first dummy clad 154a and the third dummy clad 154a may be the same, and the width of the second dummy clad 153a and the fourth dummy clad 153a may be the same.
  • the width of the first dummy clad 154a is half the width of the other end 152b of the second clad layer 150, and the width of the second dummy clad 153a is one end of the second clad layer 150 ( 152a).
  • it is not necessarily limited to this. That is, it may be larger than half or smaller.
  • FIG. 7 to 15 are views showing a method for manufacturing a laser device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 16 is a state in which a plurality of chip regions are divided on a substrate in the method for manufacturing a laser device according to an embodiment of the present invention Is a plan view showing
  • FIG. 17 is a plan view of the cut chip.
  • the first clad layer 121, the first SCH layer 122, the active layer 123, the second SCH layer 124, and the grating layer 130 are sequentially on the substrate 110.
  • a buffer layer may be further formed between the substrate 110 and the first clad layer 121, but is not limited thereto.
  • the active layer 123 may have a multi-quantum well (MQW) structure in which a well layer and a barrier layer are alternately stacked.
  • the composition of the well layer and the barrier layer may include InAlGaAs or InGaAsP, but is not limited thereto.
  • the first SCH layer 122 is a light guide layer that guides the oscillation of the laser beam, and is formed on the first clad layer 121, for example, may be formed of undoped InAlGaAs or InGaAsP.
  • the second SCH layer 124 is a light guide layer that guides the oscillation of the laser beam, and is formed on the active layer 123, for example, may be formed of undoped InAlGaAs or InGaAsP.
  • the first SCH layer 122 and the second SCH layer 124 have a smaller band gap than the first clad layer 121 and the second clad layer 150, and the well layer has first and second SCH layers 123 , 124). Accordingly, electrons and holes injected through the first clad layer 121 and the second clad layer 150 are captured by the quantum well to provide optical gain.
  • the grating layer 130 may be patterned to form a plurality of gratings 131.
  • the plurality of gratings 131 may serve to select and reflect a single wavelength, so that a single mode laser output can be performed.
  • the present invention is not limited thereto, and the grating 131 may be disposed under the first clad layer 121.
  • a mask 132 may be formed on a plurality of gratings 131.
  • the mask 132 may include SiO 2 or SiNx, but is not limited thereto.
  • the shape of the mask 132 may have a parallelogram shape in which both sides are inclined, but is not limited thereto.
  • the first optical waveguide S1 may be partially etched WE1. Accordingly, only the region disposed under the mask 132 of the first optical waveguide S1 may remain. Therefore, both surfaces S11 and S12 of the first optical waveguide S1 may be inclined according to the shape of the mask 132.
  • the second optical waveguide 140 may be formed in a region from which the first optical waveguide S1 is removed.
  • the second optical waveguide 140 may be formed to entirely surround the first optical waveguide S1 having a square shape.
  • the second optical waveguide 140 may have a smaller energy band gap than the clad layer.
  • the composition of the second optical waveguide 140 may be InGaAsP, but is not limited thereto.
  • a second clad layer 150 may be formed on the first optical waveguide S1 and the second optical waveguide 140. Also, the ohmic electrode layer 160 may be formed on the second clad layer 150.
  • the second clad layer 150 may be etched.
  • the cross section of the remaining second clad layer 150 may have a vertical shape that is a square shape.
  • the present invention is not limited to this, and the cross section may be a ridge shape in which the width narrows toward the bottom.
  • the dummy clad may also have a ridge shape.
  • the second sub-cladding layer 152 may have an SSC structure that gradually decreases in width toward the light exit surface.
  • FIG. 13 illustrates the structure of exposing the second optical waveguide 140 by etching the second clad layer 150 as a whole, but is not limited thereto, and the second clad layer is etched after the second clad layer 150 is etched. It may also be a buried heterodyne (BH) structure that regrows both sides of (150).
  • BH buried heterodyne
  • the protective layer 171 may be disposed on the first optical waveguide and the second optical waveguide exposed by the etching of the second clad layer 150. Also, the protective layer 171 may be disposed on the dummy clad.
  • a method of manufacturing a laser device may be separated into a plurality of chip unit regions (11 to 22) after forming epis and electrodes on one wafer substrate. That is, as described with reference to FIGS. 7 to 11, the first clad layer, the first optical waveguide, and the second optical waveguide may be sequentially formed on the wafer substrate.
  • the plurality of first optical waveguides S1 divided by etching may be alternately arranged in a first direction (Y-axis direction).
  • the first optical waveguide S1 disposed in the first chip unit region 11 is the first optical waveguide S1 disposed in the third chip unit region 13 and the first direction (Y-axis direction). They can be staggered.
  • the first optical waveguide S1 disposed in the first chip unit region 11 may be disposed to face the first optical waveguide S1 disposed in the sixth chip unit region 16. That is, the plurality of first optical waveguides S1 may be staggered in the first direction.
  • the first region L1 between the first optical waveguide S1 disposed in the first chip unit region 11 and the first optical waveguide S1 disposed in the sixth chip unit region 16 is the sixth chip
  • the distance between the second region L2 between the first optical waveguide S1 disposed in the unit region 16 and the first optical waveguide S1 disposed in the 21st chip unit region 21 may be the same. Accordingly, the intervals of the first optical waveguides S1 facing in the first direction (Y-axis direction) may be equal to each other.
  • the first region L1 and the second region L2 are regions in which the second optical waveguide is regrown. Accordingly, since the area of the region where the second optical waveguide is regrown becomes the same, the thickness and composition may be uniform.
  • the composition and thickness of the passive optical waveguide 141 disposed in front of the first optical waveguide S1 in the sixth chip unit region 16 are disposed behind the first optical waveguide S1. It may be the same as the composition and thickness of the passive optical waveguide 142. Accordingly, the quality of the light exit surface AR and the reflection surface HR arranged on the passive optical waveguide is uniform, and reflection and light emission performances may be improved.
  • a plurality of second clad layers 150 may be spaced apart from each chip unit region 11 to 22 by mesa etching.
  • the plurality of second clad layers 150 may be disposed to overlap the first optical waveguide S1.
  • the plurality of second clad layers 150 may be spaced apart from each other in the first direction (longitudinal direction). That is, the plurality of second clad layers 150 may not be connected to each other in the longitudinal direction and may be disposed to be offset from each other.
  • a structure in which the plurality of second clad layers 150 are disposed to be offset from each other in the first direction (Y-axis direction) may be the same as the structure of the first optical waveguide S1.
  • the second clad layer 150 may be formed longer than the length of the chip unit region in the longitudinal direction.
  • one end 153 of the second clad layer 150 disposed in the sixth chip unit region 16 is elongated to extend to the eighth chip unit region 18, and the sixth chip unit region 16 ), the other end 154 of the second clad layer 150 may be formed to extend to the third chip unit region 13. According to this configuration, even if the second clad layer 150 is cut short or long due to the tolerance, the desired width can be maintained as it is, so that the yield can be prevented from being reduced.
  • chips are first cut along the second direction cutting lines C1, C2, C11, and C12, and secondly cut along the first direction cutting lines C3 to C8 to be divided into chip units. Can be.
  • both ends of the second clad layer 150 are formed to extend beyond the chip unit regions 11 to 17, so that the second Since the width of the clad layer 150 is maintained, the yield can be increased. Accordingly, when all the chips are separated, the remaining portions 153 and 154 of the neighboring second clad layer 150 may be present in the chip as shown in FIG. 17.
  • FIG. 18 is a plan view showing a state in which a plurality of chip regions are divided on a substrate in a method of manufacturing a laser device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 19 is a plan view of a cut chip.
  • the first optical waveguide (S1) and the second clad layer 150 are alternately disposed, but in FIG. 18, two adjacent second clad layers 150 overlap one chip unit region. Can be deployed. Therefore, when the chip is cut as shown in FIG. 19, dummy cladding 153a and 154a may be formed at four corners, respectively.
  • the dummy cladding 153a, 154a includes the first dummy clad 154a disposed at the first edge VX1, the second dummy clad 153a disposed at the second edge VX2, and the fourth edge VX4. It may include a third dummy clad (154a) disposed on, and a fourth dummy clad (153a) disposed on the third edge (VX3).
  • the width of the first dummy clad 154a and the third dummy clad 154a may be the same, and the width of the second dummy clad 153a and the fourth dummy clad 153a may be the same.
  • the width of the first dummy clad 154a is half the width of the other end 152b of the second clad layer 150, and the width of the second dummy clad 153a is one end of the second clad layer 150 ( 152a).
  • FIG. 20 is a plan view showing a state in which a plurality of chip regions are divided on a substrate in a method of manufacturing a laser device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 21 is a plan view of the cut chip.
  • the second clad layer 150 of the first chip unit region 11 and the second chip unit region 12 may have the SSC structure 153 toward the first direction, while the third chip unit region
  • the second clad layer 150 disposed in the fifth to fifth chip unit regions 13, 14, and 15 may be formed to have the SSC structure 153 as it goes in a direction opposite to the first direction.
  • the width of the dummy clad 153 connected to the light exit surface AR may be smaller than the width of the dummy clad 154 connected to the light reflection surface HR.
  • FIG. 22 is a plan view showing a state in which a plurality of chip regions are divided on a substrate in a method of manufacturing a laser device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 23 is a plan view of the cut chip.
  • the configuration of FIG. 18 is applied as it is, but there is a difference in that the plurality of clad layers 150 are arranged to face each other.
  • the second clad layer 150 of the first chip unit region 11 and the second chip unit region 12 may have the SSC structure 153 toward the first direction, while the third chip unit region
  • the second clad layer 150 disposed in the fifth to fifth chip unit regions 13, 14 and 15 may be formed to have an SSC structure toward the opposite direction to the first direction.
  • the width of the dummy cladding 153a connected to the light exit surface AR may be smaller than the width of the dummy cladding 154a connected to the light reflecting surface HR.

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Abstract

실시 예는, 제1 클래드층; 상기 제1 클래드층 상에 배치되는 광도파로; 상기 광도파로 상에 배치되는 제2 클래드층; 상기 제2 클래드층 상에 배치되는 제1 전극; 및 상기 광도파로 상에 배치되고, 상기 제2 클래드층 및 상기 제1 전극과 이격 배치되는 더미 클래드를 포함하는 레이저 소자 및 그 제조방법을 개시한다.

Description

레이저 소자 및 그 제조방법
실시 예는 레이저 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
광통신에 사용되는 광 송수신기는 광섬유(optical fiber)와 광학적으로 커플링된다. 경제적인 광 송수신기를 생산하기 위해서는 광 소자 내에서 신호를 전달하는 도파로(waveguide)와 광섬유를 손실 없이 최소의 비용으로 결합시키는 것이 요구된다. 결합 효율(coupling efficiency)이 높을수록 경제적이기 때문이다.
레이저 다이오드와 광섬유 사이의 모드를 일치시키기 위해서 모드 크기 변환기(spot size converter; 이하 SSC)를 구비할 수 있다. 레이저 다이오드와 광섬유 사이의 모드를 일치시키기 위해서는 레이저 다이오드의 근시야 상(near field pattern; 이하 NFP)을 크게 하고, NFP의 회절된 상(diffracted pattern)인 원시야 상(far field pattern; 이하 FFP)은 작게 해야 한다. SSC를 갖는 레이저 다이오드는 FFP를 감소시켜 레이저 다이오드와 광섬유 사이의 모드를 일치시킬 수 있다.
또한 활성영역과 수동영역을 하나의 소자에 단일 집적할 경우, 증폭 또는 광변조 등의 기능을 수행하기 위해 수동 영역은 물질 조성이 달라야 한다. 이들 영역간의 결합을 위해 Butt-joint 구조를 이용할 수 있다.
도 1의 (a)를 참조하면, 종래 레이저 소자는 능동 도파로(AL1)를 형성한 후 마스크(201)를 이용하여 능동 도파로(AL1)를 일부 식각하고 수동 도파로(SL1, SL2)를 재성장시킬 수 있다. 수동 도파로(SL1, SL2)는 마스크(201, 202, 203) 위에는 성장이 되지 않고, 마스크(201, 202, 203) 외에만 재성장이 된다. 이후, 도 1의 (b)와 같이 상부 클래드층(31)을 식각하여 SSC 구조(32)를 형성하고 그 위에 전극(204)을 형성할 수 있다. 이후, 칩 단위 영역별로 절단하여 복수 개의 레이저 다이오드(21, 22, 23)를 제작할 수 있다.
그러나, 칩 단위 영역별도 SSC 구조(32)를 서로 마주보게 형성하는 경우 수동 도파로(SL1, SL2)의 두께 및 조성이 달라지는 문제가 있다.
예시적으로, 제1 마스크(201)와 제2 마스크(202) 사이의 제1 영역(D1)은 면적이 좁아 상대적으로 재성장이 빨라지는 반면, 제2 마스크(202)와 제3 마스크(203) 사이의 제2 영역(D2)은 면적이 넓어 상대적으로 재성장이 느려지게 된다. 따라서, 제1 영역(D1)과 제2 영역(D2)의 재성장 두께가 달라지는 문제가 있다. 또한, SAG(selective area growth) 효과에 의해 제1 영역(D1)과 제2 영역(D2)의 조성 역시 달라지게 된다. 그 결과, 패시베이션 물질의 질적 차이가 발생하게 되어 굴절률에 의한 반사의 빛의 흡수 정도가 상이해짐으로써 소자의 품질 불량이 발생할 수 있다.
또한, 도 2a와 같이 칩 단위 영역별도 SSC 구조를 형성한 경우 칩의 절단 위치에 따라 상부 클래드층의 폭이 급격하게 변화하므로 수율이 감소하는 문제가 있다.
도 2b와 같이 공정 마진에 의해 X1 위치에서 절단되면 제2 레이저 다이오드(22)의 상부 클래드층이 급격한 폭 변화를 가지므로 사용이 불가능해지는 문제가 있다.
또한, 도 2c와 같이 X2 위치에서 절단되면 제1 레이저 다이오드(21)의 상부 클래드층이 급격한 폭 변화를 가지므로 제1 레이저 다이오드(21)의 사용이 불가능해지는 문제가 있다.
실시 예는 수동 광도파로의 재성장 두께 및 조성의 균일성이 개선된 레이저 소자 및 그 제조방법을 제공한다.
또한, 칩의 절단 위치에 공정 오차가 발생하여도 수율을 유지할 수 있는 레이저 소자 및 그 제조방법을 제공한다.
실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.
실시 예에 따른 레이저 소자는, 제1 클래드층; 상기 제1 클래드층 상에 배치되는 광도파로; 상기 광도파로 상에 배치되는 제2 클래드층; 상기 제2 클래드층 상에 배치되는 제1 전극; 및 상기 광도파로 상에 배치되고, 상기 제2 클래드층 및 상기 제1 전극과 이격 배치되는 더미 클래드를 포함할 수 있다.
상기 더미 클래드는 제1 더미 클래드 및 제2 더미 클래드를 포함하고, 상기 제1 더미 클래드의 면적은 상기 제2 더미 클래드의 면적보다 클 수 있다.
상기 제2 클래드층의 두께, 제1 더미 클래드의 두께 및 상기 제2 더미 클래드의 두께는 동일할 수 있다.
상기 제1 더미 클래드의 길이는 상기 제2 더미 클래드의 길이와 동일할 수 있다.
상기 제1 전극은 상기 제1 더미 클래드와 상기 제2 더미 클래드 사이에 배치될 수 있다.
상기 제1 더미 클래드와 제2 더미 클래드의 조성은 상기 제2 클래드층의 조성과 동일할 수 있다.
상기 제1 더미 클래드는 상기 제2 클래드층의 최대 폭과 동일하고, 상기 제2 더미 클래드는 상기 제2 클래드층의 최소 폭과 동일할 수 있다.
상기 더미 클래드는 제1 모서리에 배치된 제1 더미 클래드, 제2 모서리에 배치된 제2 더미 클래드, 제4 모서리에 배치된 제3 더미 클래드, 및 제3 모서리에 배치된 제4 더미 클래드를 포함하고, 상기 제1 더미 클래드와 상기 제3 더미 클래드의 폭은 동일하고, 상기 제2 더미 클래드와 상기 제4 더미 클래드의 폭은 동일할 수 있다.
상기 제1 더미 클래드의 폭은 상기 도파로의 최대 폭의 절반이고, 상기 제2 더미 클래드의 폭은 상기 도파로의 최소 폭의 절반일 수 있다.
상기 광도파로는 제1 광도파로 및 상기 제1 광도파로를 둘러싸는 제2 광도파로를 포함할 수 있다.
상기 제2 클래드층은 일방향으로 갈수록 폭이 좁아지게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 레이저 소자 제조방법은, 제1 클래드층 상에 제1 광도파로를 형성하는 단계; 상기 제1 클래드층 상에 제2 광도파로를 형성하는 단계; 상기 제1 광도파로와 제2 광도파로 상에 제2 클래드층을 형성하는 단계; 상기 제2 클래드층을 식각하여 복수 개의 제2 클래드층으로 분할하는 단계; 및 복수 개의 칩으로 절단하는 단계를 포함하고, 상기 제2 광도파로를 형성하는 단계는, 상기 제1 광도파로를 식각하여 복수 개로 제1 광도파로로 분할하고, 상기 제1 광도파로가 식각된 영역에 제2 광도파로를 형성하고, 상기 복수 개의 제1 광도파로는 제1 방향으로 서로 어긋나게 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 제2 클래드층으로 분할하는 단계는, 상기 제2 클래드층을 식각하여 복수 개의 제2 클래드층으로 분할하고, 복수 개의 제2 클래드층은 각각 상기 복수 개의 제1 광도파로 상에 배치될 수 있다.
복수 개의 제2 클래드층은 길이방향으로 서로 어긋나게 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 제2 클래드층은 복수 개의 칩 단위 영역에 각각 배치되고, 상기 제2 클래드층의 양단은 상기 칩 단위 영역의 외측으로 연장될 수 있다.
상기 복수 개의 칩으로 절단하는 단계에서, 상기 제2 클래드층의 길이방향과 수직한 방향으로 절단시 상기 복수 개의 제2 클래드층의 양 끝단이 일부 절단되도록 칩을 분리할 수 있다.
상기 복수 개의 제2 클래드층을 형성하는 단계는, 상기 제2 클래드층의 일단의 폭이 좁아지도록 형성할 수 있다.
실시 예에 따르면, 수동 광도파로의 재성장 두께 및 조성의 균일성을 개선할 수 있다. 따라서, 광 출사면(AR)과 반사면(HR)의 반사 및 광 출사 성능이 향상될 수 있다.
또한, 칩 분리시 절단 위치에 오차가 발생하여도 수율을 유지할 수 있다.
또한, SSC 구조와 같은 다양한 chip 구조 적용시에도 수율을 유지할 수 있다.
또한, 커플링 로스(Coupling loss)가 감소할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 레이저 소자 제조 과정을 보여주는 평면도 및 단면도이고,
도 2a는 또 다른 종래 레이저 소자 제조 과정을 보여주는 평면도이고,
도 2b는 공정 오차에 의해 X1 위치에서 칩을 절단한 도면이고,
도 2c는 공정 오차에 의해 X2 위치에서 칩을 절단한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 소자의 개념도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 소자의 사시도이고,
도 5는 도 4의 평면도이고,
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 소자의 개념도이고,
도 7 내지 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 소자 제조방법을 보여주는 도면이고,
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 소자 제조방법에서 기판 상에 복수 개의 칩 단위 영역이 구분된 상태를 보여주는 평면도이고,
도 17은 절단된 칩의 평면도이고,
도 18은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 소자 제조방법에서 기판 상에 복수 개의 칩 단위 영역이 구분된 상태를 보여주는 평면도이고,
도 19는 절단된 칩의 평면도이고,
도 20은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 레이저 소자 제조방법에서 기판 상에 복수 개의 칩 단위 영역이 구분된 상태를 보여주는 평면도이고,
도 21은 절단된 칩의 평면도이고,
도 22는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 레이저 소자 제조방법에서 기판 상에 복수 개의 칩 단위 영역이 구분된 상태를 보여주는 평면도이고,
도 23은 절단된 칩의 평면도이다.
본 실시 예들은 다른 형태로 변형되거나 여러 실시 예가 서로 조합될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 각각의 실시 예로 한정되는 것은 아니다.
특정 실시 예에서 설명된 사항이 다른 실시 예에서 설명되어 있지 않더라도, 다른 실시 예에서 그 사항과 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 다른 실시 예에 관련된 설명으로 이해될 수 있다.
예를 들어, 특정 실시 예에서 구성 A에 대한 특징을 설명하고 다른 실시 예에서 구성 B에 대한 특징을 설명하였다면, 구성 A와 구성 B가 결합된 실시 예가 명시적으로 기재되지 않더라도 반대되거나 모순되는 설명이 없는 한, 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
실시 예의 설명에 있어서, 어느 한 element가 다른 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 두 개의 element가 서로 직접(directly)접촉되거나 하나 이상의 다른 element가 상기 두 element 사이에 배치되어(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"으로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 소자의 개념도이고, 도 4는 도 3의 평면도이고, 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 소자의 개념도이다.
도 3을 참조하면, 실시 예에 따른 레이저 소자는 제1 클래드층(121), 광도파로(125, 140), 제2 클래드층(150) 및 제1 전극(170)을 포함할 수 있다.
레이저 소자는 활성 영역(10)과 수동 영역(20)을 포함할 수 있다. 광도파로는 활성 영역(10)에 배치되는 제1 광도파로(능동 광도파로, S1)와 수동 영역에 배치되는 제2 광도파로(수동 광도파로, 140)로 구분될 수 있다. 제1 광도파로(S1)와 제2 광도파로(140)는 광학적으로 연결될 수 있다. 예시적으로 제1 광도파로(S1)와 제2 광도파로(140)는 Butt-Joint 방식으로 결합될 수 있다.
제1 광도파로(S1)는 활성층(123)을 포함할 수 있다. 활성층(123)은 우물층과 장벽층이 교번 적층된 MQW(Multi Quantum well) 구조일 수 있다. 우물층과 장벽층의 조성은 InAlGaAs 또는 InGaAsP를 포함할 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.
제1 SCH(Seperated Confinment Heterostructure)층(122)은 레이저 빔의 발진을 안내하는 광 가이드층으로서, 제1 클래드층(121)의 상부에 형성되어 있으며, 예컨대, 도핑되지 않은 InAlGaAs 또는 InGaAsP로 형성할 수 있다.
제2 SCH층(124)은 레이저 빔의 발진을 안내하는 광 가이드층으로서, 활성층(123)의 상부에 형성되어 있으며, 예컨대, 도핑되지 않은 InAlGaAs 또는 InGaAsP로 형성할 수 있다.
제1 SCH층(122) 및 제2 SCH층(124)은 제1 클래드층(121) 및 제2 클래드층(150)보다 작은 밴드갭을 갖고, 우물층은 제1 및 제2 SCH층(123, 124)보다 더 작은 밴드갭을 가질 수 있다. 따라서, 제1 클래드층(121) 및 제2 클래드층(150)을 통해 주입된 전자와 정공은 양자우물(Quantum Well)에 포획되어 광 이득을 제공할 수 있다.
제1 광도파로(S1) 및 제2 광도파로(140)는 제1 클래드층(121)과 제2 클래드층(150) 사이에 배치될 수 있다. 제1 클래드층(121)과 제2 클래드층(150)은 InP 또는 InGaAsP를 포함할 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.
제2 클래드층(150)과 제2 SCH층(124) 사이에는 그레이팅(131)이 배치될 수 있다. 그레이팅(131)은 단일파장을 선택하여 반사시키는 역할을 하므로 단일모드 레이저 출력이 가능하게 하는 역할을 수행할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 그레이팅은 제1 SCH층(122)의 하부에 배치될 수도 있다.
제2 클래드층(150) 상에는 오믹 전극층(160)과 제1 전극(170)이 배치될 수 있다. 기판(110)의 하부에는 제2 전극(126)이 배치될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 실시 예에 따른 레이저 소자는 스트립 형상의 제2 클래드층(150)을 가질 수 있다. 도파로 모드는 광도파로와 제1 제2 클래드층이 중첩되는 영역에서 발생하므로 제2 클래드층(150)의 형상은 광도파로 모드 영역과 대응될 수 있다.
제2 클래드층(150)은 활성층(123) 상에 배치되는 제1 서브 클래드층(151)과 재성장된 수동 영역 상에 배치되는 제2 서브 클래드층(152)을 포함할 수 있다. 제2 서브 클래드층(152)의 일단(152a)은 SSC 구조를 갖도록 전방으로 갈수록 폭이 좁아지게 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면 출사되는 레이저 빔의 크기를 조절할 수 있다.
실시 예에 따르면, 레이저 소자는 제2 클래드층(150) 및 제1 전극(170)과 이격 배치되는 더미 클래드(154, 153)를 포함할 수 있다. 더미 클래드(154, 153)는 제2 클래드층(150)과 동일한 조성을 가질 수 있다. 예시적으로 더미 클래드(154, 153)과 제2 클래드층(150)은 InP 또는 InGaAsP를 포함할 수 있다.
더미 클래드(154, 153)는 제1 더미 클래드(154) 및 제2 더미 클래드(153)를 포함할 수 있다. 제1 더미 클래드(154)는 제1 전극(170)의 일 측에 배치되고 제2 더미 클래드(153)는 제1 전극(170)의 타 측에 배치될 수 있다. 즉, 제1 전극(170)은 제1 더미 클래드(154)와 제2 더미 클래드(153) 사이에 배치될 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 제1 전극(170)은 제1 더미 클래드(154)와 제2 더미 클래드(153) 사이에 배치되지 않을 수도 있다. 또한, 제1 더미 클래드(154)와 제2 더미 클래드(153) 중 어느 하나만 레이저 소자에 존재할 수도 있다.
제2 클래드층(150), 제1 더미 클래드(154) 및 제2 더미 클래드(153)의 두께는 모두 동일할 수 있다. 제2 클래드층(150), 제1 더미 클래드(154) 및 제2 더미 클래드(153)는 동일한 공정에 의해 성장되고 식각에 의해 이격된 구조이기 때문이다.
제1 더미 클래드(154)의 면적은 제2 더미 클래드(153)의 면적과 상이할 수 있다. 예시적으로 제1 더미 클래드(154)의 면적은 제2 더미 클래드(153)의 면적보다 클 수 있다. 이러한 구조에 의하면 공정 오차에 의해 칩의 절단 위치가 달라져도 원하는 SSC 폭을 유지할 수 있어 수율이 개선될 수 있다. 구체적인 내용은 후술한다.
제1 더미 클래드(154)의 폭(W11)은 제2 클래드층(150)의 최대 폭(W3)과 동일하고, 제2 더미 클래드(153)의 폭(W21)은 제2 클래드층(150)의 최소 폭(W4)과 동일할 수 있다. 제2 클래드층(150)의 최소 폭(W4)은 레이저 빔의 크기를 조절하기 위해 제2 클래드층(150)의 최대 폭(W3)보다 작을 수 있다. 여기서 폭은 도 5의 수직 방향 길이일 수 있다.
제1 더미 클래드(154)의 길이(W12)는 제2 더미 클래드(153)의 길이(W22)와 동일할 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 예시적으로 제1 더미 클래드(154)의 길이(W12)는 제2 더미 클래드(153)의 길이(W22)보다 길수도 있고 짧을 수도 있다. 여기서 길이는 도 5의 수평 방향 길이일 수 있다.
도 6을 참조하면, 더미 클래드는 제1 모서리에 배치된 제1 더미 클래드(154a), 제2 모서리에 배치된 제2 더미 클래드(153a), 제4 모서리에 배치된 제3 더미 클래드(154a), 및 제3 모서리에 배치된 제4 더미 클래드(153a)를 포함할 수 있다.
제1 더미 클래드(154a)와 제3 더미 클래드(154a)의 폭은 동일하고, 제2 더미 클래드(153a)와 제4 더미 클래드(153a)의 폭은 동일할 수 있다.
이때, 제1 더미 클래드(154a)의 폭은 제2 클래드층(150)의 타단(152b)의 폭의 절반이고, 제2 더미 클래드(153a)의 폭은 제2 클래드층(150)의 일단(152a)의 폭의 절반일 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 절반보다 클 수도 있고 작을 수도 있다.
도 7 내지 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 소자 제조방법을 보여주는 도면이고, 도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 소자 제조방법에서 기판 상에 복수 개의 칩 영역이 구분된 상태를 보여주는 평면도이고, 도 17은 절단된 칩의 평면도이다.
도 7을 참조하면, 기판(110) 상에 제1 클래드층(121), 제1 SCH층(122), 활성층(123), 제2 SCH층(124), 및 그레이팅층(130)을 순차적으로 형성할 수 있다. 기판(110)과 제1 클래드층(121) 사이에는 버퍼층이 더 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.
활성층(123)은 우물층과 장벽층이 교번 적층된 MQW(Multi Quantum well) 구조일 수 있다. 우물층과 장벽층의 조성은 InAlGaAs 또는 InGaAsP를 포함할 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.
제1 SCH층(122)은 레이저 빔의 발진을 안내하는 광 가이드층으로서, 제1 클래드층(121)의 상부에 형성되어 있으며, 예컨대, 도핑되지 않은 InAlGaAs 또는 InGaAsP로 형성할 수 있다.
제2 SCH층(124)은 레이저 빔의 발진을 안내하는 광 가이드층으로서, 활성층(123)의 상부에 형성되어 있으며, 예컨대, 도핑되지 않은 InAlGaAs 또는 InGaAsP로 형성할 수 있다.
제1 SCH층(122) 및 제2 SCH층(124)은 제1 클래드층(121) 및 제2 클래드층(150)보다 작은 밴드갭을 갖고, 우물층은 제1 및 제2 SCH층(123, 124)보다 더 작은 밴드갭을 가질 수 있다. 따라서, 제1 클래드층(121) 및 제2 클래드층(150)을 통해 주입된 전자와 정공은 양자우물(Quantum Well)에 포획되어 광 이득을 제공할 수 있게 된다.
도 8을 참조하면, 그레이팅층(130)은 패터닝하여 복수 개의 그레이팅(131)을 형성할 수 있다. 복수 개의 그레이팅(131)은 단일파장을 선택하여 반사시키는 역할을 하므로 단일모드 레이저 출력이 가능하게 하는 역할을 수행할 수 있다. 그러나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 그레이팅(131)은 제1 클래드층(121)의 하부에 배치될 수도 있다.
도 9를 참조하면, 복수 개의 그레이팅(131) 상에 마스크(132)를 형성할 수 있다. 마스크(132)는 SiO2 또는 SiNx를 포함할 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다. 마스크(132)의 형상은 양면이 기울어진 평행 사변형 형상을 가질 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.
도 10을 참조하면, 제1 광도파로(S1)를 일부 식각(WE1)할 수 있다. 따라서, 제1 광도파로(S1)는 마스크(132)의 하부에 배치되는 영역만이 잔존할 수 있다. 따라서, 마스크(132)의 형상에 따라 제1 광도파로(S1)의 양면(S11, S12)은 기울어지게 형성될 수 있다.
도 11을 참조하면, 제1 광도파로(S1)가 제거된 영역에 제2 광도파로(140)를 형성할 수 있다. 제2 광도파로(140)는 사각 형상의 제1 광도파로(S1)를 전체적으로 둘러싸도록 형성될 수 있다. 제2 광도파로(140)는 클래드층에 비해 에너지 밴드갭이 작을 수 있다. 예시적으로 제2 광도파로(140)의 조성은 InGaAsP 일 수 있으나 반드시 이에 한정하지 않는다.
도 12를 참조하면, 제1 광도파로(S1)와 제2 광도파로(140) 상에 제2 클래드층(150)을 형성할 수 있다. 또한, 제2 클래드층(150) 상에 오믹 전극층(160)을 형성할 수 있다.
도 13을 참조하면, 제2 클래드층(150)을 식각할 수 있다. 이때, 잔존하는 제2 클래드층(150)의 단면은 사각 형상인 수직 형상을 가질 수도 있다. 그러나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고 단면은 하부로 갈수록 폭이 좁아지는 리지 형상일 수도 있다. 제2 클래드층(150)은 단면이 리지 형상인 경우 더미 클래드 역시 리지 형상을 가질 수 있다.
제2 클래드층(150)의 제1 서브 클래드층(151)은 폭이 일정한 반면, 제2 서브 클래드층(152)은 광출사면으로 갈수록 점차 폭이 좁아지는 SSC 구조를 가질 수 있다.
도 13에서는 제2 클래드층(150)을 전체적으로 식각하여 제2 광도파로(140)를 노출하는 구조를 예시하였으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니고, 제2 클래드층(150)을 식각한 후 제2 클래드층(150)의 양 쪽을 재성장하는 매립형 도파로(buried heterodyne: BH) 구조일 수도 있다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 제2 클래드층(150)이 식각된 영역에 평탄층(180) 및 보호층(171)을 형성하고, 오믹 전극층(160)과 접촉하는 제1 전극(170)을 형성할 수 있다. 보호층(171)은 제2 클래드층(150)의 식각에 의해 노출된 제1 광도파로 및 제2 광도파로 상에 배치될 수 있다. 또한, 보호층(171)은 더미 클래드 상에도 배치될 수 있다.
도 16을 참조하면, 실시 예에 따른 레이저 소자 제조방법은 하나의 웨이퍼 기판에 에피 및 전극을 형성한 후 복수 개의 칩 단위 영역으로(11 내지 22) 분리할 수 있다. 즉, 도 7 내지 도 11에서 설명한 바와 같이 웨이퍼 기판 상에 제1 클래드층, 제1 광도파로 및 제2 광도파로를 순차적으로 형성할 수 있다.
식각에 의해 분할된(도 10 참조) 복수 개의 제1 광도파로(S1)는 제1 방향(Y축 방향)으로 서로 엇갈리게 배치될 수 있다. 예시적으로 제1 칩 단위 영역(11)에 배치된 제1 광도파로(S1)는 제3 칩 단위 영역(13)에 배치된 제1 광도파로(S1)와 제1 방향(Y축 방향)으로 엇갈리게 배치될 수 있다. 또한, 제1 칩 단위 영역(11)에 배치된 제1 광도파로(S1)는 제6 칩 단위 영역(16)에 배치된 제1 광도파로(S1)와 마주보게 배치될 수 있다. 즉, 복수 개의 제1 광도파로(S1)는 제1 방향으로 지그재그 배치될 수 있다.
제1 칩 단위 영역(11)에 배치된 제1 광도파로(S1)와 제6 칩 단위 영역(16)에 배치된 제1 광도파로(S1) 사이의 제1 영역(L1)은, 제6 칩 단위 영역(16)에 배치된 제1 광도파로(S1)와 제21 칩 단위 영역(21)에 배치된 제1 광도파로(S1) 사이의 제2영역(L2)과 거리가 동일할 수 있다. 따라서, 제1 방향(Y축 방향)으로 마주보는 제1 광도파로(S1)의 간격은 서로 동일해질 수 있다.
제1 영역(L1)과 제2 영역(L2)은 제2 광도파로가 재성장되는 영역이다. 따라서, 제2 광도파로가 재성장되는 영역의 면적이 동일해지므로 두께 및 조성이 균일해질 수 있다.
도 17을 참조하면, 제6 칩 단위 영역(16)에서 제1 광도파로(S1)의 전방에 배치되는 수동 광도파로(141)의 조성 및 두께는, 제1 광도파로(S1)의 후방에 배치되는 수동 광도파로(142)의 조성 및 두께와 동일해질 수 있다. 따라서, 수동 광도파로에 배치된 광 출사면(AR)과 반사면(HR)의 품질이 균일해져 반사 및 광 출사 성능이 향상될 수 있다.
다시 도 16을 참조하면, 메사 식각에 의해 복수 개의 제2 클래드층(150)은 각각의 칩 단위 영역별(11 내지 22)로 복수 개의 이격 배치될 수 있다. 복수 개의 제2 클래드층(150)은 제1 광도파로(S1)와 중첩되도록 배치될 수 있다.
이때, 복수 개의 제2 클래드층(150)은 제1 방향(길이 방향)으로 서로 이격 배치될 수 있다. 즉, 복수 개의 제2 클래드층(150)은 길이방향으로 서로 이어져 있지 않고 서로 어긋나게 배치될 수 있다. 복수 개의 제2 클래드층(150)이 제1 방향(Y축 방향)으로 서로 어긋나게 배치되는 구조는 제1 광도파로(S1)의 구조와 동일할 수 있다.
이때, 제2 클래드층(150)은 길이방향으로 칩 단위 영역의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 예를 들면, 제6 칩 단위 영역(16)에 배치되는 제2 클래드층(150)의 일단(153)은 제8 칩 단위 영역(18)으로 연장되도록 길게 형성되고, 제6 칩 단위 영역(16)에 배치되는 제2 클래드층(150)의 타단(154)은 제3 칩 단위 영역(13)으로 연장되도록 길게 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 공차에 의해 제2 클래드층(150)이 짧게 또는 길게 잘려도 원하는 폭을 그대로 유지할 수 있으므로 수율이 감소되는 것을 방지할 수 있다.
칩 절단 공정에서 먼저 제2 방향 절단 라인(C1, C2, C11, C12)을 따라 칩을 1차 절단하고, 다시 제1 방향 절단 라인(C3 내지 C8)을 따라 2차 절단함으로써 칩 단위로 분리할 수 있다. 이때, 공차에 의해 제2 방향 절단 라인(C1, C2, C11, C12)에서 벗어나게 절단 하여도 제2 클래드층(150)의 양단이 칩 단위 영역(11 내지 17)을 벗어나게 연장 형성되어 있으므로 제2 클래드층(150)의 폭은 그대로 유지되므로 수율이 증가할 수 있다. 따라서, 칩을 모두 분리하면 도 17과 같이 이웃한 제2 클래드층(150)의 잔부(153, 154)가 칩에 존재할 수 있다.
도 18은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 레이저 소자 제조방법에서 기판 상에 복수 개의 칩 영역이 구분된 상태를 보여주는 평면도이고, 도 19는 절단된 칩의 평면도이다.
앞서 설명한 바와 제1 광도파로(S1) 및 제2 클래드층(150)이 서로 엇갈리게 배치하는 점은 동일하나, 도 18에서는 하나의 칩 단위 영역에 2개의 이웃한 제2 클래드층(150)이 중첩 배치될 수 있다. 따라서, 도 19와 같이 칩을 절단하면 4 개의 모서리에 각각 더미 클래드(153a, 154a)가 형성될 수 있다.
구체적으로 더미 클래드(153a, 154a)는 제1 모서리(VX1)에 배치된 제1 더미 클래드(154a), 제2 모서리(VX2)에 배치된 제2 더미 클래드(153a), 제4 모서리(VX4)에 배치된 제3 더미 클래드(154a), 및 제3 모서리(VX3)에 배치된 제4 더미 클래드(153a)를 포함할 수 있다.
제1 더미 클래드(154a)와 제3 더미 클래드(154a)의 폭은 동일하고, 제2 더미 클래드(153a)와 제4 더미 클래드(153a)의 폭은 동일할 수 있다.
이때, 제1 더미 클래드(154a)의 폭은 제2 클래드층(150)의 타단(152b)의 폭의 절반이고, 제2 더미 클래드(153a)의 폭은 제2 클래드층(150)의 일단(152a)의 폭의 절반일 수 있다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 레이저 소자 제조방법에서 기판 상에 복수 개의 칩 영역이 구분된 상태를 보여주는 평면도이고, 도 21은 절단된 칩의 평면도이다.
도 20에 따른 복수 개의 칩 영역이 구분된 상태는 도 16의 구성이 그대로 적용되나 복수 개의 클래드층(150)이 서로 마주보도록 배치된 점에 차이가 있다.
예시적으로 제1 칩 단위 영역(11)과 제2 칩 단위 영역(12)의 제2 클래드층(150)은 제1 방향으로 갈수록 SSC 구조(153)를 가질 수 있는 반면, 제3 칩 단위 영역 내지 제5 칩 단위 영역(13, 14, 15)에 배치된 제2 클래드층(150)은 제1 방향과 반대 방향으로 갈수록 SSC 구조(153)를 가지도록 형성할 수 있다.
따라서, 도 21과 같이 광 출사면(AR)과 연결된 더미 클래드(153)의 폭이 광 반사면(HR)에 연결된 더미 클래드(154)의 폭보다 작을 수 있다.
도 22는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 레이저 소자 제조방법에서 기판 상에 복수 개의 칩 영역이 구분된 상태를 보여주는 평면도이고, 도 23은 절단된 칩의 평면도이다.
도 22에 따른 복수 개의 칩 영역이 구분된 상태는 도 18의 구성이 그대로 적용되나 복수 개의 클래드층(150)이 서로 마주보도록 배치된 점에 차이가 있다. 예시적으로 제1 칩 단위 영역(11)과 제2 칩 단위 영역(12)의 제2 클래드층(150)은 제1 방향으로 갈수록 SSC 구조(153)를 가질 수 있는 반면, 제3 칩 단위 영역 내지 제5 칩 단위 영역(13, 14, 15)에 배치된 제2 클래드층(150)은 제1 방향과 반대 방향으로 갈수록 SSC 구조를 가지도록 형성할 수 있다.
따라서, 도 23과 같이 광 출사면(AR)과 연결된 더미 클래드들(153a)의 폭은 광 반사면(HR)에 연결된 더미 클래드들(154a)의 폭보다 작을 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 제1 클래드층;
    상기 제1 클래드층 상에 배치되는 광도파로;
    상기 광도파로 상에 배치되는 제2 클래드층;
    상기 제2 클래드층 상에 배치되는 제1 전극; 및
    상기 광도파로 상에 배치되고, 상기 제2 클래드층 및 상기 제1 전극과 이격 배치되는 더미 클래드를 포함하는 레이저 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 더미 클래드는 제1 더미 클래드 및 제2 더미 클래드를 포함하고,
    상기 제1 더미 클래드의 면적은 상기 제2 더미 클래드의 면적보다 큰 레이저 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 클래드층의 두께, 제1 더미 클래드의 두께 및 상기 제2 더미 클래드의 두께는 동일한 레이저 소자.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 더미 클래드의 길이는 상기 제2 더미 클래드의 길이와 동일한 레이저 소자.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 제1 더미 클래드와 상기 제2 더미 클래드 사이에 배치되는 레이저 소자.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 더미 클래드와 제2 더미 클래드의 조성은 상기 제2 클래드층의 조성과 동일한 레이저 소자.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 더미 클래드는 상기 제2 클래드층의 최대 폭과 동일하고,
    상기 제2 더미 클래드는 상기 제2 클래드층의 최소 폭과 동일한 레이저 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 더미 클래드는 제1 모서리에 배치된 제1 더미 클래드, 제2 모서리에 배치된 제2 더미 클래드, 제4 모서리에 배치된 제3 더미 클래드, 및 제3 모서리에 배치된 제4 더미 클래드를 포함하고,
    상기 제1 더미 클래드와 상기 제3 더미 클래드의 폭은 동일하고,
    상기 제2 더미 클래드와 상기 제4 더미 클래드의 폭은 동일한 레이저 소자.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 더미 클래드의 폭은 상기 도파로의 최대 폭의 절반이고,
    상기 제2 더미 클래드의 폭은 상기 도파로의 최소 폭의 절반인 레이저 소자.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광도파로는 제1 광도파로 및 상기 제1 광도파로를 둘러싸는 제2 광도파로를 포함하는 레이저 소자.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제2 클래드층은 일방향으로 갈수록 폭이 좁아지게 형성되는 레이저 소자.
  12. 제1 클래드층 상에 제1 광도파로를 형성하는 단계;
    상기 제1 클래드층 상에 제2 광도파로를 형성하는 단계;
    상기 제1 광도파로와 제2 광도파로 상에 제2 클래드층을 형성하는 단계;
    상기 제2 클래드층을 식각하여 복수 개의 제2 클래드층으로 분할하는 단계; 및
    복수 개의 칩으로 절단하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 광도파로를 형성하는 단계는,
    상기 제1 광도파로를 식각하여 복수 개로 제1 광도파로로 분할하고, 상기 제1 광도파로가 식각된 영역에 제2 광도파로를 형성하고,
    상기 복수 개의 제1 광도파로는 제1 방향으로 서로 어긋나게 배치되는 레이저 소자 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수 개의 제2 클래드층으로 분할하는 단계는,
    상기 제2 클래드층을 식각하여 복수 개의 제2 클래드층으로 분할하고, 복수 개의 제2 클래드층은 각각 상기 복수 개의 제1 광도파로 상에 배치되는 레이저 소자 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    복수 개의 제2 클래드층은 길이방향으로 서로 어긋나게 배치되는 레이저 소자 제조방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 복수 개의 제2 클래드층은 복수 개의 칩 단위 영역에 각각 배치되고,
    상기 제2 클래드층의 양단은 상기 칩 단위 영역의 외측으로 연장되는 레이저 소자 제조방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 복수 개의 칩으로 절단하는 단계에서,
    상기 제2 클래드층의 길이방향과 수직한 방향으로 절단시 상기 복수 개의 제2 클래드층의 양 끝단이 일부 절단되도록 칩을 분리하는 레이저 소자 제조방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 복수 개의 제2 클래드층을 형성하는 단계는,
    상기 제2 클래드층의 일단의 폭이 좁아지도록 형성하는 레이저 소자 제조방법.
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