KR100768402B1 - Method for fabricating semiconductor laser diode - Google Patents
Method for fabricating semiconductor laser diode Download PDFInfo
- Publication number
- KR100768402B1 KR100768402B1 KR1020060021983A KR20060021983A KR100768402B1 KR 100768402 B1 KR100768402 B1 KR 100768402B1 KR 1020060021983 A KR1020060021983 A KR 1020060021983A KR 20060021983 A KR20060021983 A KR 20060021983A KR 100768402 B1 KR100768402 B1 KR 100768402B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- contact
- ridge structure
- clad
- clad layer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
- B42F—SHEETS TEMPORARILY ATTACHED TOGETHER; FILING APPLIANCES; FILE CARDS; INDEXING
- B42F23/00—Filing appliances not provided for in other groups of this subclass
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
- B42F—SHEETS TEMPORARILY ATTACHED TOGETHER; FILING APPLIANCES; FILE CARDS; INDEXING
- B42F1/00—Sheets temporarily attached together without perforating; Means therefor
- B42F1/02—Paper-clips or like fasteners
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B43—WRITING OR DRAWING IMPLEMENTS; BUREAU ACCESSORIES
- B43K—IMPLEMENTS FOR WRITING OR DRAWING
- B43K23/00—Holders or connectors for writing implements; Means for protecting the writing-points
- B43K23/001—Supporting means
- B43K23/002—Supporting means with a fixed base
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
- B42P—INDEXING SCHEME RELATING TO BOOKS, FILING APPLIANCES OR THE LIKE
- B42P2201/00—Books or filing appliances for special documents or for special purposes
- B42P2201/08—Books or filing appliances for special documents or for special purposes for stationery, e.g. writing paper, envelopes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
- B42P—INDEXING SCHEME RELATING TO BOOKS, FILING APPLIANCES OR THE LIKE
- B42P2241/00—Parts, details or accessories for books or filing appliances
- B42P2241/10—Means for suspending
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
본 발명은 반도체 레이저 다이오드의 제조방법에 관한 것으로서, 자기 정렬법에 의해 리지 구조를 형성한 후, 고온의 인산 용액으로 리지 구조의 측면과 p-클래드층 상부의 일부를 습식 식각하는 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser diode, wherein after forming a ridge structure by a self-aligning method, wet etching a side of the ridge structure and a part of the upper portion of the p-clad layer with a high temperature phosphoric acid solution.
본 발명에 의하면, 리지 구조의 측면 및 상기 리지 구조에 인접한 p-클래드층의 상부면의 손상된 영역을 제거하여 누설 전류를 감소시키고, 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 상기 리지 구조의 측면과 상기 p-클래드층의 상부면이 수직하게 형성되므로 접촉 저항이 줄어들어 동작 전압을 감소시키는 효과가 있다.According to the present invention, the damaged region of the side of the ridge structure and the upper surface of the p-clad layer adjacent to the ridge structure can be removed to reduce leakage current and improve the reliability of the device. Since the upper surface of the p-clad layer is formed vertically, the contact resistance is reduced, thereby reducing the operating voltage.
리지, 문턱 전류, 자기 정렬법, 습식 식각 Ridge, Threshold Current, Self Alignment, Wet Etch
Description
도 1은 종래의 질화물계 반도체 레이저 다이오드의 단면도.1 is a cross-sectional view of a conventional nitride-based semiconductor laser diode.
도 2a 내지 도 2c는 종래의 리지 웨이브 가이드 구조를 형성하는 공정을 나타낸 단면도.2A to 2C are sectional views showing a process of forming a conventional ridge wave guide structure.
도 3은 종래의 자기 정렬법에 의해 리지 구조를 형성한 경우, 리지 구조의 투과 전자 현미경(Transmission Electron Microscope : TEM) 사진을 나타낸 도면.3 is a view showing a transmission electron microscope (TEM) photograph of a ridge structure when the ridge structure is formed by a conventional self-alignment method.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 반도체 레이저 다이오드의 제조방법의 일 실시예를 나타낸 단면도.4A to 4H are cross-sectional views showing one embodiment of a method of manufacturing a semiconductor laser diode of the present invention.
도 5는 본 발명의 반도체 레이저 다이오드의 제조방법에 따라 형성된, 리지 구조의 SEM(Scanning Electron Microscope)사진을 나타낸 도면.5 is a view showing a scanning electron microscope (SEM) photograph of a ridge structure formed according to the method of manufacturing a semiconductor laser diode of the present invention.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 반도체 레이저 다이오드의 제조방법의 다른 실시예를 나타낸 단면도.6A to 6E are cross-sectional views showing another embodiment of the method for manufacturing a semiconductor laser diode of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100, 300 : 기판 110, 310 : n-컨택트층100, 300:
120, 320 : n-클래드층 130, 330 : n-웨이브 가이드층120, 320: n-
140, 340 : 활성층 150, 350 : p-웨이브 가이드층140, 340:
160, 360 : p-클래드층 170, 370 : p-컨택트층160, 360: p-
180, 380 : p-컨택트 메탈층 190, 390 : 보호막180, 380: p-
200, 400 : p-패드 전극 210, 410 : n-패드 전극200, 400 p-
250, 450 : 리지 구조250, 450: ridge structure
본 발명은 반도체 레이저 다이오드의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 자기 정렬법에 의해 리지 구조를 형성한 후, 고온의 인산 용액으로 습식 식각함으로써, 플라즈마로 인해 손상된 표면을 제거하고 리지의 폭을 일정하게 유지하여 문턱 전류를 감소시키는 반도체 레이저 다이오드의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser diode, and in particular, after forming a ridge structure by a self-aligning method, by wet etching with a high temperature phosphoric acid solution, to remove the surface damaged by plasma and to keep the width of the ridge constant A method for manufacturing a semiconductor laser diode that reduces the threshold current.
최근 반도체 레이저 다이오드는 광의 주파수 폭이 좁고 지향성이 첨예하다는 이유로 광 통신, 다중 통신, 우주 통신과 같은 곳에서 실용화되어 가고 있으며, 아울러 고속 레이저 프린팅이나 컴팩트 디스크 플레이어(Compact Disk Player : CDP) 및 컴팩트 디스크 재생/기록 장치와 같은 광 저장 장치 등에서 폭 넓게 사용되고 있다. In recent years, semiconductor laser diodes have been put to practical use in optical communication, multi-communication, space communication, etc. because of the narrow frequency range and sharpness of light. In addition, high-speed laser printing, compact disk player (CDP) and compact disc It is widely used in optical storage devices such as reproduction / recording devices.
특히, 질화물계 반도체 레이저 다이오드는 천이 방식이 레이저 발진 확률이 높은 직접 천이형이고, 넓은 밴드 갭 에너지에 의해 자외선 영역에서 녹색영역으로 이어지는 단파장의 발진 파장을 제공하기 때문에 광 저장 장치의 광원용으로 주목 받고 있다.In particular, the nitride semiconductor laser diode is a direct transition type having a high probability of laser oscillation, and has a short wavelength of oscillation wavelength from the ultraviolet region to the green region due to the wide band gap energy. I am getting it.
또한, 질화물계 반도체 레이저 다이오드는 비소(As)를 주성분으로 사용하지 않으므로 환경 친화적인 면에서도 높은 호응을 얻고 있다.In addition, since the nitride semiconductor laser diode does not use arsenic (As) as a main component, it has a high response in terms of environmental friendliness.
광 저장 장치의 광원용으로 사용되는 반도체 레이저 다이오드는 단일 모드 및 고출력 특성을 만족시켜야 하며, 이를 위해 리지 웨이브 가이드(Ridge Waveguide)를 구비하여 주입되는 전류를 제한함으로써 임계 전류를 낮추고 단일 모드만이 이득을 가지도록 하고 있다.The semiconductor laser diode used for the light source of the optical storage device must satisfy the single mode and high power characteristics. To this end, a ridge waveguide is provided to limit the injected current, thereby lowering the threshold current and gaining only the single mode. To have.
도 1은 종래의 질화물계 반도체 레이저 다이오드의 단면도로서, 레이저 발진을 위한 임계 전류 값을 줄이기 위해 리지 웨이브 가이드(Ridge Waveguide)를 구비하는 형태의 반도체 레이저 다이오드를 보여준다.1 is a cross-sectional view of a conventional nitride-based semiconductor laser diode, and shows a semiconductor laser diode having a ridge waveguide to reduce a threshold current value for laser oscillation.
이에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(10)의 상부에 n-컨택트층(11), n-클래드층(12), n-웨이브 가이드층(13), 활성층(14), p-웨이브 가이드층(15)이 순차적으로 적층되어 있고,As shown therein, the n-
상기 p-웨이브 가이드층(15)부터 상기 n-컨택트층(11)의 일부분까지 메사(mesa) 식각 되어 n-컨택트층(11)의 일부가 노출되어 있고,Mesa is etched from the p-
상기 p-웨이브 가이드층(15)의 상부에는 중앙 부분이 돌출되어 있는 p-클래드층(16)이 형성되어 있으며, 상기 돌출된 p-클래드층(16)의 상부에는 p-컨택트층(17)이 형성되어 리지(Ridge) 구조를 이루고 있고,A p-
상기 p-컨택트층(17) 상부에 p-컨택트 메탈층(18)이 형성되어 있고, 상기 리지 구조의 측면과 상기 p-클래드층(16)의 상부에 보호막(19)이 형성되어 있고,The p-
상기 p-컨택트 메탈층(18) 및 상기 보호막(18)의 일부를 감싸며 p-패드 전극(20)이 형성되어 있고, 상기 노출된 n-컨택트층(11) 상부에 n-패드 전극(21)이 형성되어 이루어진다.A p-
이와 같이, 리지 웨이브 가이드 구조는 활성층(14)으로 주입되는 전류를 제한 하여 활성층(14)에서의 레이저 발진을 위한 공진 영역 폭을 제한하므로 횡모드(Transverse Mode)를 안정화시키고 동작 전류를 낮추어 준다.As described above, the ridge wave guide structure limits the current injected into the
리지 웨이브 가이드 구조를 형성하는 방법으로는, p-컨택트층 상부에 형성된p-컨택트 메탈층을 패터닝한 후, 패터닝된 p-컨택트 메탈층을 식각 마스크로 하여 p-컨택트층과 p-클래드층을 건식 식각함으로써, 리지 구조를 만드는 자기 정렬법(Self Align Process)이 선호되고 있다.As a method of forming the ridge wave guide structure, the p-contact metal layer formed on the p-contact layer is patterned, and then the p-contact layer and the p-clad layer are formed using the patterned p-contact metal layer as an etch mask. By dry etching, a Self Align Process that makes a ridge structure is preferred.
도 2a 내지 도 2c는 종래의 리지 웨이브 가이드 구조를 형성하는 공정을 나타낸 단면도이다. 편의상 n-클래드층의 상부에 형성되는 구조만 도시하였다.2A to 2C are cross-sectional views illustrating a process of forming a conventional ridge wave guide structure. For convenience, only the structure formed on the n-clad layer is shown.
이에 도시된 바와 같이, n-클래드층(50) 상부에 n-웨이브 가이드층(51), 활성층(52), p-웨이브 가이드층(53), p-클래드층(54), p-컨택트층(55), p-컨택트 메탈층(56)을 순차적으로 적층시킨다(도 2a).As shown therein, the n-
다음으로, 상기 p-컨택트 메탈층(56) 상부에 포토 레지스트를 도포 한 후, 포토 레지스트를 패터닝하고 패터닝된 포토 레지스트를 식각 마스크로 하여 p-컨택트 메탈층(56)을 식각한다(도 2b).Next, after the photoresist is applied on the p-
그 후, 남아 있는 p-컨택트 메탈층(56)을 식각 마스크로 하여 상기 p-컨택트 층(55) 및 p-클래드층(54)의 일부를 건식 식각함으로써, 상기 p-클래드층(54)의 중앙영역에 돌출된 리지 구조(60)를 형성한다(도 2c).Thereafter, a portion of the p-
이어서, 상기 리지 구조(60)의 측면과 p-클래드층(54)의 상부에 보호막(57)을 형성하고, 상기 p-컨택트 메탈층(56) 및 상기 보호막(57)의 일부를 감싸며 p-패드 전극(58)을 형성한다(도 2d).Subsequently, a
이와 같은 방법에 의해 리지 웨이브 가이드 구조를 형성하는 경우, 다음과 같은 문제점이 있다.In the case of forming the ridge wave guide structure by such a method, there are the following problems.
첫째, 패터닝된 p-컨택트 메탈층(56)을 식각 마스크로 하여 p-컨택트층(55) 및 p-클래드층(54)의 일부를 건식 식각함으로써, 리지 구조(60)를 형성하게 되면, 실제 유효 리지 폭이 리지 폭을 형성하기 위한 마스크 폭보다 넓어지는 문제점이 있다.First, when the
즉, 건식 식각 공정을 통하여 리지 구조(60)를 형성하는 경우, 리지 구조(60)의 측면이 수직하게 형성되지 않으며, 70 ~ 80도의 경사를 가지게 된다.That is, when the
따라서, 리지 구조(60)의 하부 폭이 리지 구조(60)의 상부 폭 보다 넓게 형성되며, 이로 인해 접촉 저항이 증가하여 반도체 레이저 다이오드의 문턱 전류가 증가하는 문제점이 있다.Therefore, the lower width of the
둘째, 패터닝된 p-컨택트 메탈층(56)을 식각 마스크로 하여 p-컨택트층(55) 및 p-클래드층(54)의 일부를 건식 식각함으로써, 리지 구조(60)에 인접한 p-클래드층(54)의 표면이 평탄하지 못하게 되어 잔류 깊이(Residual Depth)가 불균일한 문제점이 있다.Second, p-clad layer adjacent to
도 3은 종래의 자기 정렬법에 의해 리지 구조를 형성한 경우, 리지 구조의 투과 전자 현미경(Transmission Electron Microscope : TEM) 사진을 나타낸 도면이다.3 is a view showing a transmission electron microscope (TEM) photograph of the ridge structure when the ridge structure is formed by a conventional self-alignment method.
이에 도시된 바와 같이 자기 정렬법에 의해 형성된 리지 구조는 측면이 경사를 가지고 있어, 리지 구조의 하부 폭(R2)이 리지 구조의 상부 폭(R1)보다 넓으며, 식각 깊이에 따라 리지 구조의 폭이 달라지고 있다.As shown in the drawing, the ridge structure formed by the self-aligning method has an inclined side surface, so that the lower width R2 of the ridge structure is wider than the upper width R1 of the ridge structure, and the width of the ridge structure is increased depending on the etching depth. It's changing.
또한, 리지 구조에 인접한 질화물 반도체층의 표면이 평탄하지 못하고 굴곡이 생겨 있는 것을 볼 수 있다.In addition, it can be seen that the surface of the nitride semiconductor layer adjacent to the ridge structure is not flat and curved.
셋째, 상기 건식 식각 공정을 통하여 리지 구조를 형성하게 되면, 리지 구조(60)의 측면과 p-클래드층(54)의 상부면이 플라즈마 손상을 입어 누설 전류(Leakage Current) 및 신뢰성에 문제를 일으키게 된다.Third, if the ridge structure is formed through the dry etching process, the side surface of the
즉, 건식 식각으로 인하여 리지 구조(60)의 측면과 p-클래드층(54)의 상부면이 플라즈마 손상을 입게 되는데, 이는 많은 결정학적 결함을 포함하고 있는 상태로서 소자에 전압을 인가하는 경우 누설 전류의 통로로 작용하여 레이저 발진의 동작 전류를 높이는 역할을 하게 된다.That is, the dry etching causes plasma damage on the side surface of the
따라서, 본 발명의 목적은 자기 정렬법에 의하여 리지 구조를 형성한 후, 고온의 인산 용액을 이용하여 습식 식각함으로써, 플라즈마로 손상된 표면을 제거하고 리지의 폭을 일정하게 유지하여 문턱 전류를 감소시키는 반도체 레이저 다이오 드의 제조방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to form a ridge structure by the self-aligned method, and then wet etching using a high temperature phosphoric acid solution, thereby removing the surface damaged by plasma and maintaining the width of the ridge to reduce the threshold current The present invention provides a method for manufacturing a laser diode.
본 발명의 반도체 레이저 다이오드의 제조방법의 일 실시예는, 기판 상부에 n-컨택트층, n-클래드층, n-웨이브 가이드층, 활성층, p-웨이브 가이드층을 순차적으로 적층한 후, 상기 p-웨이브 가이드층부터 상기 n-컨택트층의 일부분까지 메사 식각하는 단계와, 상기 p-웨이브 가이드층 상부에 p-클래드층, p-컨택트층, p-컨택트 메탈층을 순차적으로 형성한 후, 상기 p-컨택트 메탈층을 패터닝하는 단계와, 상기 패터닝된 p-컨택트 메탈층을 식각 마스크로 하여 상기 p-컨택트층 및 상기 p-클래드층의 일부를 건식 식각하여 리지 구조를 형성하는 단계와, 상기 리지 구조의 측면과 상기 p-클래드층 상부의 일부를 습식 식각하는 단계와, 상기 리지 구조의 측면과 상기 p-클래드층을 감싸며 보호막을 형성하는 단계와, 상기 p-컨택트 메탈층 및 상기 보호막의 일부를 감싸며 p-패드 전극을 형성하고, 상기 메사 식각되어 노출된 n-컨택트층 상부에 n-패드 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to one embodiment of the method of manufacturing a semiconductor laser diode of the present invention, after n-contact layers, n-clad layers, n-wave guide layers, active layers, and p-wave guide layers are sequentially stacked on the substrate, p Mesa etching from a wave guide layer to a portion of the n-contact layer, and sequentially forming a p-clad layer, a p-contact layer, and a p-contact metal layer on the p-wave guide layer. patterning a p-contact metal layer; dry etching a portion of the p-contact layer and the p-clad layer using the patterned p-contact metal layer as an etch mask to form a ridge structure; Wet etching a side surface of the ridge structure and a portion of the upper portion of the p-clad layer, forming a protective film surrounding the side surface of the ridge structure and the p-clad layer, and forming the protective layer on the p-contact metal layer and the protective film. Some Forming a cheaper p- pad electrode, and is characterized in that the mesa-etching comprises the step of forming a pad electrode on the upper n- n- exposed contact layer.
본 발명의 반도체 레이저 다이오드의 제조방법의 다른 실시예는, 기판 상부에 n-컨택트층, n-클래드층, n-웨이브 가이드층, 활성층, p-웨이브 가이드층, p-클래드층, p-컨택트층, p-컨택트 메탈층을 순차적으로 적층하는 단계와, 상기 p-컨택트 메탈층을 패터닝한 후, 상기 패터닝된 p-컨택트 메탈층을 식각 마스크로 하여 상기 p-컨택트층 및 상기 p-클래드층의 일부를 건식 식각하여 리지 구조를 형성하는 단계와, 상기 리지 구조의 측면과 상기 p-클래드층 상부의 일부를 습식 식각하는 단계와, 상기 리지 구조의 측면과 상기 p-클래드층을 감싸며 보호막을 형성하는 단계와, 상기 p-컨택트 메탈층 및 상기 보호막의 일부를 감싸며 p-패드 전극을 형성하고, 상기 기판 하부에 n-패드 전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor laser diode of the present invention, an n-contact layer, n- clad layer, n-wave guide layer, active layer, p-wave guide layer, p-clad layer, p-contact on the substrate Sequentially depositing a layer and a p-contact metal layer, and after patterning the p-contact metal layer, the p-contact layer and the p-clad layer using the patterned p-contact metal layer as an etch mask. Forming a ridge structure by dry etching a portion of the etch structure, wet etching a side of the ridge structure and a portion of the upper portion of the p-clad layer, and covering the side surface of the ridge structure and the p-clad layer. And forming a p-pad electrode surrounding a portion of the p-contact metal layer and the passivation layer, and forming an n-pad electrode under the substrate.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 반도체 레이저 다이오드의 제조방법에 대해 상세히 설명한다. 도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 반도체 레이저 다이오드의 제조방법의 일 실시예를 나타낸 단면도이다.Hereinafter, a method of manufacturing the semiconductor laser diode of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 6. 4A to 4H are cross-sectional views showing one embodiment of a method of manufacturing a semiconductor laser diode of the present invention.
이에 도시된 바와 같이, 기판(100) 상부에 n-컨택트층(110), n-클래드층(120), n-웨이브 가이드층(130), 활성층(140), p-웨이브 가이드층(150)을 순차적으로 적층한다(도 4a).As shown therein, the n-
여기서, 상기 기판(100)으로는 사파이어(Al2O3) 기판, 실리콘 카바이드(SiC) 기판, 실리콘(Si) 기판, 갈륨 아세나이드(GaAs) 기판 등을 사용하며, 특히 사파이어 기판이 대표적으로 사용되는데, 이는 상기 기판(100) 위에 성장되는 질화물 반도체 물질의 결정 구조와 동일하면서 격자 정합을 이루는 상업적인 기판이 존재하지 않기 때문이다.Here, the
상기 n-컨택트층(110)은 GaN 계열의 Ⅲ-Ⅴ족 질화물 화합물 반도체층으로서, n-GaN층인 것이 바람직하나, 알루미늄(Al) 또는 인듐(In)을 소정의 비율로 함유하는 AlGaN층이나 InGaN층 또는 InAlGaN층일 수 있다.The n-
상기 n-클래드층(120)은 소정의 굴절률을 갖는 InxAlyGa1-x-yN으로 이루어지는데, 여기서 0 ≤ x ≤1, 0 ≤ y ≤1, 0 ≤ x+y ≤1의 값을 가진다.The n-clad
즉, n-클래드층(110)은 n-AlGaN, n-InGaN, n-InAlGaN 등의 질화물계 화합물 반도체로 형성할 수 있다.That is, the n-clad
상기 n-웨이브 가이드층(130)은 활성층(140)보다 굴절률이 낮은 반면 상기 n-클래드층(110)보다는 굴절률이 높은 물질로 이루어지는데, 주로 n-GaN으로 이루어진다.The n-
상기 n-컨택트층(110), n-클래드층(120), n-웨이브 가이드층(130)은 활성층(140)에 레이저 발진을 유도하는데 사용되는 레이징을 위한 제1 물질층이 된다.The n-
상기 활성층(140)은 전자-정공의 재결합에 의해 레이징이 일어나는 물질층으로서, InxAlyGa1-x-yN(0 ≤ x ≤1, 0 ≤ y ≤1, 0 ≤ x+y ≤1)으로 이루어지는 장벽층과 InxAlyGa1-x-yN(0 ≤ x ≤1, 0 ≤ y ≤1, 0 ≤ x+y ≤1)로 이루어지는 우물층의 단일 양자 우물 구조 또는 상기 장벽층과 우물층이 순차적으로 반복 적층되어 이루어지는 다중 양자 우물 구조로 이루어진다.The
여기서, 상기 활성층(140)의 In, Al, Ga의 성분을 조절함으로써 InN(~1.8eV)의 에너지 밴드 갭을 갖는 장파장에서부터 AlN(~6.2eV)의 에너지 밴드 갭을 갖는 단파장의 레이저 다이오드를 자유롭게 제작할 수 있다.Here, by controlling the components of In, Al, and Ga of the
상기 p-웨이브 가이드층(150)은 상기 활성층(140)보다 굴절률이 낮은 반면 p-클래드층(160)보다는 굴절률이 높은 물질로 이루어지는데, 주로 p-GaN으로 이루 어진다.The p-
상기 n-웨이브 가이드층(130) 및 p-웨이브 가이드층(150)과 상기 활성층(140)과의 굴절률의 차이로 인하여 상기 활성층(140) 영역에서 생성되는 빛이 상기 활성층(140)을 벗어나지 않게 된다.Due to the difference in refractive index between the n-
즉, n-웨이브 가이드층(130) 및 p-웨이브 가이드층(150)은 활성층(140)에서 발생된 빛을 활성층(140) 내에 가두어 두는 역할을 한다.That is, the n-
여기서, 상기 활성층(140)과 p-웨이브 가이드층(150) 사이에 전자 차단층(Electron Block Layer : EBL)을 더 형성할 수 있다.Here, an electron blocking layer (EBL) may be further formed between the
상기 전자 차단층은 p형 질화물 화합물 반도체의 낮은 홀(Hole) 캐리어 농도와 이동도로 인한 전자의 오버 플로(Overflow)를 방지하기 위한 것으로서, Al 조성이 ~20% 인 얇은 AlGaN층으로 이루어진다.The electron blocking layer is to prevent the overflow of electrons due to the low hole carrier concentration and mobility of the p-type nitride compound semiconductor, and is made of a thin AlGaN layer having an Al composition of ˜20%.
다음으로, 상기 p-웨이브 가이드층(150)부터 n-컨택트층(110)의 일부분까지 메사(Mesa)식각하여 n-컨택트층(110)의 일부를 상부로부터 노출시킨다(도 4b).Next, Mesa is etched from the p-
이어서, 상기 p-웨이브 가이드층(150) 상부에 p-클래드층(160), p-컨택트층(170), p-컨택트 메탈층(180)을 순차적으로 형성한다(도 4c).Subsequently, the p-clad
상기 p-클래드층(160)은 주입된 도전성 불순물이 다른 것을 제외하고는 상기 n-클래드층(120)과 동일한 물질층으로 이루어진다.The p-clad
즉, p-클래드층(160)은 상기 n-클래드층(120)에 따라 p-AlGaN, p-InGaN, p- InAlGaN 등의 질화물계 화합물 반도체로 형성할 수 있다.That is, the p-clad
상기 p-컨택트층(170)은 주입된 도전성 불순물이 다른 것을 제외하고는 상기 n-컨택트층(110)과 동일한 물질층으로 이루어지는데, p-GaN층인 것이 바람직하며 p-컨택트 메탈층(180)과의 접촉 저항을 낮추기 위해 p-클래드층(160)보다 높은 도핑 농도를 가진다.The p-
여기서, 상기 p-웨이브 가이드층(150), p-클래드층(160), p-컨택트층(170)은 상기 활성층(140)에 레이저 발진을 유도하는데 사용되는 레이징을 위한 제2 물질층이 된다.The p-
상기 p-컨택트 메탈층(180)은 낮은 접촉 저항을 가지며 마스크로서 사용되기에 적합한 백금(Pt) 또는 팔라듐(Pd)으로 이루어진다.The p-
그 후, 상기 p-컨택트 메탈층(180)을 패터닝한다(도 4d).Thereafter, the p-
즉, 상기 p-컨택트 메탈층(180) 상부에 포토 레지스트(Photo Resist)를 도포 한 후, 포토 레지스트를 패터닝하고 패터닝된 포토 레지스트를 식각 마스크로 하여 p-컨택트 메탈층(180)을 식각한다.That is, after photoresist is applied on the p-
다음으로, 상기 패터닝된 p-컨택트 메탈층(180)을 식각 마스크로 하여 상기 p-컨택트층(170) 및 p-클래드층(160)의 일부를 식각함으로써, 리지 구조(250)를 형성한다(도 4e).Next, a portion of the p-
여기서, 상기 식각은 반응성 이온 에칭(Reactive Ion Etching : RIE)과 같은 건식 식각을 이용하는데, 이때 질화물 반도체를 에칭하기 위해서 Cl2, CCl4, SiCl4 등과 같은 염소계의 가스가 이용된다.Here, the etching uses dry etching such as reactive ion etching (RIE), wherein a chlorine-based gas such as Cl 2 , CCl 4 , SiCl 4, or the like is used to etch the nitride semiconductor.
상기 패터닝된 p-컨택트 메탈층(180)을 식각 마스크로 하여 상기 p-컨택트층(170) 및 p-클래드층(160)의 일부를 건식 식각하면, 앞에서 살펴본 바와 같이, 리지 구조(250)의 측면이 경사를 가지게 되어 리지 구조(250)의 하부 폭이 상부 폭보다 넓어지게 된다.Dry etching the portions of the p-
그리고, 상기 리지 구조(250)에 인접한 p-클래드층(160)의 표면이 평탄하지 못하여 잔류 깊이(Residual Depth)가 불균일하게 되며, 리지 구조(250)의 측면과 p-클래드층(160)의 상부면이 플라즈마 손상을 입게 된다.In addition, the surface of the p-clad
따라서, 본 발명에서는 후속 공정으로 상기 건식 식각된 리지 구조(250)의 측면 및 p-클래드층(160) 상부면의 일부를 고온의 인산(H3PO4) 용액을 이용하여 습식 식각한다(도 4f).Therefore, in the present invention, the side of the dry-etched
이때, 상기 인산 용액을 이용한 습식 식각은 150 ~ 170℃의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.At this time, the wet etching using the phosphoric acid solution is preferably performed at a temperature of 150 ~ 170 ℃.
상기 고온의 인산 용액을 이용하여 습식 식각 공정을 수행하게 되면, 상기 리지 구조(250)의 측면과 상기 리지 구조(250)에 인접한 p-클래드층(160)의 상부면의 손상된 영역이 제거된다.When the wet etching process is performed using the hot phosphoric acid solution, the damaged region of the side surface of the
그리고, 상기 리지 구조(250)의 측면이 식각되어 수직한 구조를 가지게 되 며, p-클래드층(160)의 상부면이 평탄해져 균일한 잔류 깊이(Residual Depth)를 가지게 된다.In addition, the side surface of the
이와 같이, 본 발명에 의하면 리지 구조(250)의 측면이 수직한 구조를 가지게 되어 접촉 저항이 낮아지므로 문턱 전류가 감소하게 되며, 상기 리지 구조(250)의 측면과 상기 리지 구조(250)에 인접한 p-클래드층(160)의 상부면의 손상 영역이 제거됨으로써, 누설 전류가 감소하고 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the side of the
이어서, 상기 리지 구조(250)의 측면과 상기 p-클래드층(160)의 상부면을 감싸며 보호막(190)을 형성한다(도 4g).Subsequently, the
즉, 먼저 상기 리지 구조(250)의 측면과 상기 p-클래드층(160)의 상부면과 상기 p-컨택트 메탈층(180)을 감싸며 보호막(190)을 일정한 두께로 증착한다.That is, first, the
그리고, 포토 레지스트를 상기 보호막(190) 상부에 도포한 후, O2 플라즈마를 이용하여 포토 레지스트를 식각함으로써, 상기 p-컨택트 메탈층(180) 상부에 형성된 보호막(190)을 노출시킨다.After the photoresist is coated on the
이 후, 상기 p-컨택트 메탈층(180) 상부에 형성된 보호막(190)을 건식 혹은 습식 식각 공정을 이용하여 식각한 후, 남아 있는 포토 레지스트를 제거한다.Thereafter, after the
여기서, 상기 보호막(190)으로는 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화막(Si3N4), Al2O3, HfO, TiO2 들 중에서 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있으며, 상기 보호막(190)의 두께는 광 차폐 효과를 발휘할 수 있는 실효 굴절율을 고려하면 30 ~ 300 ㎚ 인 것이 바람직하다.Here, the
연이어, 상기 p-컨택트 메탈층(180) 및 상기 보호막(190)의 일부를 감싸며 p-패드 전극(200)을 형성하고, 상기 노출된 n-컨택트층(110) 상부에 n-패드 전극(210)을 형성한다(도 4h).Subsequently, a p-
상기 p-패드 전극(200) 및 n-패드 전극(210)은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 금(Au), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 백금(Pt) 중에서 선택된 어느 하나의 금속 또는 상기 금속들의 합금으로 이루어진다.The p-
도 5는 본 발명의 반도체 레이저 다이오드의 제조방법에 따라 형성된, 리지 구조의 SEM(Scanning Electron Microscope)사진을 나타낸 도면이다.5 is a view showing a scanning electron microscope (SEM) photograph of a ridge structure formed according to the method of manufacturing a semiconductor laser diode of the present invention.
이에 도시된 바와 같이, 리지 구조의 측면이 수직한 구조를 가지며, 리지 구조에 인접한 질화물 반도체층의 표면이 편평한 것을 확인할 수 있다.As shown in the drawing, it can be seen that the side surface of the ridge structure has a vertical structure and the surface of the nitride semiconductor layer adjacent to the ridge structure is flat.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 반도체 레이저 다이오드의 제조방법의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.6A to 6E are cross-sectional views showing another embodiment of the method of manufacturing a semiconductor laser diode of the present invention.
이에 도시된 바와 같이, 먼저 기판(300) 상부에 n-컨택트층(310), n-클래드층(320), n-웨이브 가이드층(330), 활성층(340), p-웨이브 가이드층(350), p-클래드층(360), p-컨택트층(370), p-컨택트 메탈층(380)을 순차적으로 적층한다(도 6a).As shown in the drawing, first, the n-
여기서, 상기 기판(100)은 프리 스탠딩(Free Standing)된 질화물 기판으로서, n-GaN 기판인 것이 바람직하다.Here, the
상기 기판(100)은 사파이어 기판 상에 질화물 반도체층을 일정한 두께로 형성시킨 후, 기계적인 래핑(Lapping) 공정을 수행하거나 레이저를 조사하여 사파이어 기판을 질화물 반도체층으로부터 분리함으로써 얻을 수 있다.The
다음으로, 상기 p-컨택트 메탈층(380)을 패터닝한 후, 패터닝된 p-컨택트 메탈층(380)을 식각 마스크로 하여 상기 p-컨택트층(370) 및 p-클래드층(360)의 일부를 식각함으로써, 리지 구조(450)를 형성한다(도 6b).Next, after the p-
이어서, 상기 리지 구조(450)의 측면 및 p-클래드층(360) 상부의 일부를 고온의 인산(H3PO4) 용액을 이용하여 습식 식각한다(도 6c).Subsequently, a portion of the side surface of the
그 후, 상기 리지 구조(450)의 측면과 상기 p-클래드층(360)의 상부면을 감싸며 보호막(390)을 형성한다(도 6d).Thereafter, the
연이어, 상기 p-컨택트 메탈층(380) 및 상기 보호막(390)의 일부를 감싸며 p-패드 전극(400)을 형성하고, 상기 기판(300) 하부에 n-패드 전극(410)을 형성한다(도 6e).Subsequently, a p-
여기서, 상기 기판(300) 하부에 n-패드 전극(410)을 형성하기 전에, 열방출을 보다 용이하게 하기 위해 상기 기판(300)의 하부면을 래핑(Lapping) 및 폴리싱(Polishing)하는 연마 공정을 더 수행할 수 있다.Here, before forming the n-
한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있다.On the other hand, while the present invention has been shown and described with respect to specific preferred embodiments, various modifications and variations of the present invention without departing from the spirit or field of the invention provided by the claims below It will be readily apparent to one of ordinary skill in the art that it can be used.
본 발명에 의하면, 자기 정렬법에 의하여 리지 구조를 형성한 후, 고온의 인산 용액을 이용하여 습식 식각함으로써, 리지 구조의 측면과 상기 리지 구조에 인접한 p-클래드층의 상부면의 손상된 영역을 제거하여 누설 전류를 감소시키고, 소자의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention, after forming the ridge structure by the self-aligning method, by wet etching using a hot phosphoric acid solution, the damaged region of the side of the ridge structure and the upper surface of the p- clad layer adjacent to the ridge structure is removed There is an effect of reducing the leakage current and improving the reliability of the device.
그리고, 상기 리지 구조의 측면이 식각되어 수직한 구조를 가지게 되므로 접촉 저항이 줄어들어 동작 전압을 감소시키는 효과가 있다.In addition, since the side surface of the ridge structure is etched to have a vertical structure, the contact resistance is reduced, thereby reducing the operating voltage.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060021983A KR100768402B1 (en) | 2006-03-08 | 2006-03-08 | Method for fabricating semiconductor laser diode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060021983A KR100768402B1 (en) | 2006-03-08 | 2006-03-08 | Method for fabricating semiconductor laser diode |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070092058A KR20070092058A (en) | 2007-09-12 |
KR100768402B1 true KR100768402B1 (en) | 2007-10-18 |
Family
ID=38689637
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060021983A KR100768402B1 (en) | 2006-03-08 | 2006-03-08 | Method for fabricating semiconductor laser diode |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100768402B1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114552385B (en) * | 2022-02-23 | 2024-07-19 | 安徽格恩半导体有限公司 | GaN-based laser diode structure and manufacturing method |
CN116131099A (en) * | 2023-02-17 | 2023-05-16 | 安徽格恩半导体有限公司 | Low-power GaN laser diode and manufacturing method thereof |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005038873A (en) * | 2003-07-15 | 2005-02-10 | Sony Corp | Nitride compound semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2005317572A (en) * | 2004-04-26 | 2005-11-10 | Eudyna Devices Inc | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
KR20060020329A (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-06 | 삼성전기주식회사 | The fabrication method of laser diode |
KR20060055696A (en) * | 2004-11-18 | 2006-05-24 | 삼성전기주식회사 | Method of producing semiconductor laser |
-
2006
- 2006-03-08 KR KR1020060021983A patent/KR100768402B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005038873A (en) * | 2003-07-15 | 2005-02-10 | Sony Corp | Nitride compound semiconductor device and method of manufacturing the same |
JP2005317572A (en) * | 2004-04-26 | 2005-11-10 | Eudyna Devices Inc | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
KR20060020329A (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-06 | 삼성전기주식회사 | The fabrication method of laser diode |
KR20060055696A (en) * | 2004-11-18 | 2006-05-24 | 삼성전기주식회사 | Method of producing semiconductor laser |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20070092058A (en) | 2007-09-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7160747B2 (en) | Methods of forming semiconductor devices having self aligned semiconductor mesas and contact layers | |
KR101330898B1 (en) | Semiconductor laser diode | |
US7279751B2 (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
US7585688B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor optical device | |
KR100272155B1 (en) | Gallium nitride-based compound semiconductor laser and method of manufacturing the same. | |
KR101254817B1 (en) | Semiconductor laser diode | |
JP2011124442A (en) | Semiconductor laser device, and method of manufacturing the same | |
JP5507792B2 (en) | Group III nitride semiconductor optical device | |
US7751456B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor optical device | |
JP3447920B2 (en) | Gallium nitride based compound semiconductor laser and method of manufacturing the same | |
JPH07176826A (en) | Gallium nitride compound semiconductor laser element | |
US10797470B2 (en) | Light emitting device and method of manufacturing light emitting device | |
US7320898B2 (en) | Semiconductor laser device and method for fabricating the same | |
KR100786530B1 (en) | Semiconductor laser diode and Fabricating method thereof | |
KR100768402B1 (en) | Method for fabricating semiconductor laser diode | |
JP4111696B2 (en) | Nitride semiconductor laser device | |
JP3984200B2 (en) | Method of manufacturing gallium nitride compound semiconductor laser | |
JP2005197754A (en) | Semiconductor light-emitting device and manufacturing method therefor | |
JP2006032925A (en) | Semiconductor laser, its manufacturing method and optical pickup device | |
KR100991784B1 (en) | Method of reduce wafer bending in Nitrides semiconductor laser diode | |
KR100386243B1 (en) | Blue semiconductor laser and manufacturing method thereof | |
KR20060106205A (en) | Semiconductor laser diode and fabricating method thereof | |
JP2003086897A (en) | Group iii nitride semiconductor optical element and its manufacturing method | |
KR20080091603A (en) | Laser diode and method of manufacturing the same | |
KR20070076825A (en) | Semiconductor laser diode and fabricating method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120926 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130924 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |