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KR20060089479A - Semiconductor laser diode and method for fabricating the same - Google Patents

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KR20060089479A
KR20060089479A KR1020050010735A KR20050010735A KR20060089479A KR 20060089479 A KR20060089479 A KR 20060089479A KR 1020050010735 A KR1020050010735 A KR 1020050010735A KR 20050010735 A KR20050010735 A KR 20050010735A KR 20060089479 A KR20060089479 A KR 20060089479A
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South Korea
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laser diode
semiconductor laser
semiconductor
wave guide
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Application number
KR1020050010735A
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Korean (ko)
Inventor
김성원
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 반도체 레이저 다이오드 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 사파이어 기판을 제거하여 탑-다운(Top-down) 방식으로 전극을 형성할 수 있고, 벌크 저항이 낮은 N-반도체층에 리지 구조를 형성하여 저항을 낮추어 전력 소모 및 열발생을 감소시켜, L-I-V(Light-Current-Voltage) 특성을 향상시키고, P측 오믹 전극 체계의 열화를 감소시킬 수 있어, 소자의 수명을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser diode and a method of manufacturing the same, wherein an electrode can be formed in a top-down manner by removing a sapphire substrate, and a ridge structure is formed in an N-semiconductor layer having a low bulk resistance. By lowering the resistance, power consumption and heat generation can be reduced, thereby improving the light-current-voltage (LIV) characteristics and reducing the degradation of the P-side ohmic electrode system, thereby increasing the life of the device.

레이저, 다이오드, 사파이어, 기판, 이탈, 저항Laser, diode, sapphire, substrate, breakaway, resistance

Description

반도체 레이저 다이오드 및 그의 제조 방법 { Semiconductor laser diode and method for fabricating the same } Semiconductor laser diode and method for manufacturing the same {Semiconductor laser diode and method for fabricating the same}             

도 1은 일반적인 질화물 반도체 레이저 다이오드의 개략적인 단면도1 is a schematic cross-sectional view of a typical nitride semiconductor laser diode

도 2는 종래 기술에 따른 질화물 반도체 레이저 다이오드의 개략적인 단면도2 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor laser diode according to the prior art.

도 3은 일반적인 리지(Ridg) 구조의 질화물 반도체 레이저 다이오드의 개략적인 일부 단면도3 is a schematic partial cross-sectional view of a nitride semiconductor laser diode having a general ridge structure;

도 4a 내지 4j는 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도4A to 4J are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor laser diode according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따라 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물의 단면도5 is a cross-sectional view of a stacked structure of a semiconductor laser diode in accordance with the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 사파이어 기판 110 : 버퍼층100: sapphire substrate 110: buffer layer

111 : N-반도체층 112 : N-클래드층111: N-semiconductor layer 112: N-clad layer

113 : N-웨이브 가이드층 114 : 다중 양자 우물층113: N-wave guide layer 114: multiple quantum well layer

115 : 전자 범람 방지층 116 : P-웨이브 가이드층115: electron overflow prevention layer 116: P-wave guide layer

117 : P-클래드층 118 : P-캡층117: P-clad layer 118: P- cap layer

120 : 유전체막 130 : N-전극120 dielectric film 130 N-electrode

150 : 리지구조 150: ridge structure

200 : 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물 200: stacked structure of the semiconductor laser diode

210 : P-오믹 전극 220,310 : 금속층 210: P-omic electrode 220,310: metal layer

300 : 고정용 기판300: fixing substrate

본 발명은 반도체 레이저 다이오드 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사파이어 기판을 제거하여 탑-다운(Top-down) 방식으로 전극을 형성할 수 있고, 벌크 저항이 낮은 N-반도체층에 리지 구조를 형성하여 저항을 낮추어 전력 소모 및 열발생을 감소시켜, L-I-V(Light-Current-Voltage) 특성을 향상시키고, P측 오믹 전극 체계의 열화를 감소시킬 수 있어, 소자의 수명을 증대시킬 수 있는 반도체 레이저 다이오드 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser diode and a method of manufacturing the same, and more particularly, to remove an sapphire substrate to form an electrode in a top-down manner, and to ridge the N-semiconductor layer with low bulk resistance. The structure can be lowered to reduce power consumption and heat generation, thereby improving the light-current-voltage (LIV) characteristics and reducing the degradation of the P-side ohmic electrode system, thereby increasing the life of the device. A semiconductor laser diode and a method of manufacturing the same.

일반적으로, 질화물 반도체 레이저 다이오드는 대용량정보저장 장치와 칼라 프린터(Color Printer)에 적용하기 위하여 개발 및 시판 되고 있고, 최근에 이것을 이용한 여러 가지 새로운 응용들이 시도되고 있다. In general, nitride semiconductor laser diodes have been developed and marketed to be applied to large-capacity data storage devices and color printers, and various new applications using them have recently been attempted.

대용량정보저장 장치와 칼라 프린터에 응용하기 위해서, 질화물 반도체 레이저 다이오드는 낮은 문턱전류(Threshold Current,Ith)와 높은 외부 양자 효율 (External Quantum Efficiency) 이외에 소자의 특성과 소자의 수명에 관련된 신뢰성 향상에 영향을 주는 열 방출을 용이하게 해 주어야 한다. For applications in large capacity data storage devices and color printers, nitride semiconductor laser diodes have an impact on device characteristics and reliability improvements related to device lifetime in addition to low threshold current (Ith) and high external quantum efficiency. This should facilitate heat dissipation.

현재, 모든 질화물 반도체 레이저 다이오드는 사파이어(Al2O3) 기판과 질화물 에피(Epi)층 사이에 발생되는 전위(Dislocation)를 줄이기 위해서, 대부분 사파이어 기판 상부에 측면 성장(Lateral Growth)법을 이용한 펜디오(Pendeo) 또는 LEO 방법을 사용하여 제조되고 있다. Currently, all nitride semiconductor laser diodes are mostly used by Fendi using the Lateral Growth method on top of the sapphire substrate in order to reduce dislocations generated between the sapphire (Al 2 O 3 ) substrate and the nitride epi layer. It is manufactured using the Peneo or LEO method.

도 1은 일반적인 질화물 반도체 레이저 다이오드의 개략적인 단면도로서, 사파이어 기판(10) 상부에 질화물 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물(20)을 성장시킨다.FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a general nitride semiconductor laser diode, in which a stacked structure 20 of a nitride semiconductor laser diode is grown on a sapphire substrate 10.

이 질화물 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물(20)은 도핑되지 않은 GaN층(11), N-GaN층(12), N-클래드층(13), N-웨이브 가이드층(14), 다중 양자 우물층(15), 전자 범람 방지층(16), P-웨이브 가이드층(17), P-클래드층(18)과 P-캡층(19)이 순차적으로 적층되어 있는 구조이다.The stacked structure 20 of the nitride semiconductor laser diode is composed of an undoped GaN layer 11, an N-GaN layer 12, an N-clad layer 13, an N-wave guide layer 14, and a multi-quantum well layer. (15), the electron overflow prevention layer 16, the P-wave guide layer 17, the P-clad layer 18, and the P-cap layer 19 are laminated in this order.

여기서, 상기 N-GaN층(12)과 P-캡층(19)에서 주입되는 전자와 정공은 상기 활성층(15)에 재결합되어 레이저광이 생성되고, 이 레이저광은 소자 외부로 방출된다.Here, electrons and holes injected from the N-GaN layer 12 and the P-cap layer 19 are recombined with the active layer 15 to generate laser light, which is emitted to the outside of the device.

이러한, 질화물 반도체 레이저 다이오드 제조 방법은 아래와 같은 문제점을 주고 있다.The nitride semiconductor laser diode manufacturing method has the following problems.

첫째로, 현재 소자 제조용 기판은 질화갈륨 기판의 비싼 가격 및 양질의 기 판 수급에 어려움이 있어, 대부분 펜디오(Pendeo) 또는 LEO 방법을 이용하여 사파이어 기판에서 제조된 질화갈륨 기판을 사용하는데, 이렇게 사파이어 기판에서 제조된 질화갈륨은 질화갈륨과 사파이어 사이의 격자 불일치(Lattice Mismatch)로 인하여 웨이퍼가 휘어져, 양호한 소자의 미러(Mirror)면 형성이 힘들게 된다. First, current device manufacturing substrates have difficulty in supplying high-quality and high-quality substrates of gallium nitride substrates, and most of them use gallium nitride substrates manufactured from sapphire substrates using Pendeo or LEO methods. Gallium nitride fabricated from a sapphire substrate is warped due to lattice mismatch between gallium nitride and sapphire, making it difficult to form a mirror surface of a good device.

둘째로, P타입 반도체층을 성장시킬때 도펀트(Dopant)로 Mg를 사용하는데, 이 도펀트는 소자를 제조하기 위한 챔버(Chamber)에 붙어 있다가 N타입 반도체층을 성장시킬 때 악영향을 미치는 메모리 효과(Memory Effect)가 있어서, 통상 P타입 반도체층을 N타입 반도체층, 웨이브 가이드층과 다중 양자 우물층 등을 성장시킨 이후에 성장시킨다. Secondly, Mg is used as a dopant when growing a P-type semiconductor layer, which is attached to a chamber for fabricating a device and adversely affects the growth of an N-type semiconductor layer. (Memory Effect), a P-type semiconductor layer is usually grown after growing an N-type semiconductor layer, a wave guide layer, a multiple quantum well layer and the like.

도 2는 종래 기술에 따른 질화물 반도체 레이저 다이오드의 개략적인 단면도로서, 전술된 질화물 반도체 적층 구조(20)를 메사식각하고, 메사식각으로 노출된 N-GaN층(12) 상부에 N전극(31)을 형성하고, P-캡층(19) 상부에 P전극(32)을 형성한다.FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor laser diode according to the prior art, and mesa-etch the above-described nitride semiconductor stacked structure 20, and the N-electrode 31 on the N-GaN layer 12 exposed by mesa etching. The P electrode 32 is formed on the P-cap layer 19.

결과적으로, 종래 기술에 따른 질화물 반도체 레이저 다이오드는 사파이어 기판(10) 상방향으로 N전극과 P전극이 형성되어 있는 것이다.As a result, in the nitride semiconductor laser diode according to the prior art, an N electrode and a P electrode are formed above the sapphire substrate 10.

도 3은 일반적인 리지(Ridg) 구조의 질화물 반도체 레이저 다이오드의 개략적인 일부 단면도로서, 활성층(15) 상부에 전자 범람 방지층(16), P-웨이브 가이드층(17), P-클래드층(18)과 P-캡층(19)이 순차적으로 형성되어 있는데, 상기 P-캡층(19)에서 P-클래드층(18)의 일부를 선택적으로 식각하여 중앙 영역에 리지(Ridg) 구조를 형성한다.FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view of a nitride semiconductor laser diode having a general ridge structure, wherein an electron overflow prevention layer 16, a P-wave guide layer 17, and a P-clad layer 18 are disposed on an active layer 15. And the P-cap layer 19 are sequentially formed. A portion of the P-clad layer 18 is selectively etched in the P-cap layer 19 to form a Ridg structure in the central region.

그리고, 상기 리지 구조의 양측면에는 유전체막(25)을 형성한다.A dielectric film 25 is formed on both sides of the ridge structure.

또한, 상기 리지 구조의 P-캡층(19)과 유전체막(25) 상부에 P전극(32)을 형성한다.In addition, a P electrode 32 is formed on the P-cap layer 19 and the dielectric layer 25 of the ridge structure.

이러한, 질화물 반도체 레이저 다이오드는 좁은 면적으로 리지 구조로 전류가 흐르기 때문에 저항이 커지는 문제점이 있다.Such a nitride semiconductor laser diode has a problem that resistance increases because current flows in a ridge structure with a narrow area.

전술된 바와 같이, 종래의 질화물 반도체 레이저 다이오드는 사파이어 기판이 잔존하여 전극을 소자의 상방향, 즉, 탑-탑(Top-Top) 방식으로 형성할 수 밖에 없었고, 리지 구조를 P-반도체층에 형성할 수 밖에 없어 저항이 커진다.As described above, in the conventional nitride semiconductor laser diode, a sapphire substrate remains to form an electrode in the upper direction of the device, that is, the top-top method, and the ridge structure is formed on the P-semiconductor layer. There is no choice but to form a resistance.

한편, 정공은 전자보다 이동도(Mobility)가 낮다.On the other hand, holes have a lower mobility than electrons.

그리고, P-반도체층을 형성하기 위한 캐리어의 도핑은 N-반도체층을 형성하기 위한 캐리어의 도핑보다 어려워, P-반도체층에 도핑된 캐리어 농도는 대략 1 X 1018 정도이나, N-반도체층에 도핑된 캐리어 농도는 대략 5 X 1018 ~ 1 X 1019 정도이므로, P-반도체층의 캐리어 농도는 N-반도체층의 캐리어 농도보다 현격히 낮다.And, the doping of the carrier to form the P-semiconductor layer is more difficult than the doping of the carrier to form the N-semiconductor layer, so that the carrier concentration doped to the P-semiconductor layer is about 1 × 10 18 . Since the carrier concentration doped to about 5 X 10 18 ~ 1 X 10 19 , the carrier concentration of the P-semiconductor layer is significantly lower than the carrier concentration of the N- semiconductor layer.

그러므로, P-반도체층은 N-반도체층에 비하여 캐리어 이동도와 농도가 현격하게 낮으므로, P-반도체층은 N-반도체층에 비하여 벌크(Bulk) 저항이 높다.Therefore, since the P-semiconductor layer has a significantly lower carrier mobility and concentration than the N-semiconductor layer, the P-semiconductor layer has a higher bulk resistance than the N-semiconductor layer.

결과적으로, 종래의 반도체 레이저 다이오드에서는 사파이어 기판이 잔존되어 있기 때문에, 벌크 저항이 높은 P-반도체층에 리지 구조를 형성하여 더욱 저항이 커져 과다한 전력 소모가 되는 문제점이 발생한다.As a result, since the sapphire substrate remains in the conventional semiconductor laser diode, a ridge structure is formed on the P-semiconductor layer having a high bulk resistance, resulting in a problem of excessive resistance and excessive power consumption.

또한, 저항은 열발생을 수반하는데, 이것은 L-I-V 특성과 P측 오믹 전극 체 계의 열화 및 소자특성의 열화로 인한 소자 신뢰성의 중요 항목인 수명(Lifetime)에 결정적인 악영향을 주고 있다. In addition, the resistance is accompanied by heat generation, which has a detrimental effect on the lifetime, which is an important item of device reliability due to the deterioration of the L-I-V characteristics, the P-side ohmic electrode system and the deterioration of the device characteristics.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 사파이어 기판을 제거하여 탑-다운(Top-down) 방식으로 전극을 형성할 수 있고, 벌크 저항이 낮은 N-반도체층에 리지 구조를 형성하여 저항을 낮추어 전력 소모 및 열발생을 감소시켜, L-I-V(Light-Current-Voltage) 특성을 향상시키고, P측 오믹 전극 체계의 열화를 감소시킬 수 있어, 소자의 수명을 증대시킬 수 있는 반도체 레이저 다이오드 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention can remove the sapphire substrate to form an electrode in a top-down manner, and form a ridge structure in the N-semiconductor layer having a low bulk resistance to form a resistor. The semiconductor laser diode and its which can reduce the power consumption and heat generation to improve the light-current-voltage (LIV) characteristics and reduce the degradation of the P-side ohmic electrode system, thereby increasing the life of the device It is an object to provide a manufacturing method.

상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 고정용 기판 상부에 금속층, P-오믹 전극과 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물이 순차적으로 적층되어 이루어지며; A preferred aspect for achieving the above object of the present invention is a metal layer, a stacked structure of a P-ohmic electrode and a semiconductor laser diode is sequentially stacked on the fixing substrate;

상기 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물은, The laminated structure of the semiconductor laser diode,

P-캡층, P-클래드층, P-웨이브 가이드층, 전자 범람 방지층, 다중 양자 우물층, N-웨이브 가이드층, N-클래드층과 N-반도체층이 순차적으로 적층되어 있고; A P-cap layer, a P-clad layer, a P-wave guide layer, an electron overflow prevention layer, a multiple quantum well layer, an N-wave guide layer, an N-clad layer and an N-semiconductor layer are sequentially stacked;

중앙 영역을 제외하고, 상기 N-반도체층에서 N-클래드층의 일부 또는 N-반도체층에서 N-웨이브 가이드층의 일부까지 식각되어 리지 구조가 형성되어 있고; Except for the central region, a ridge structure is formed by etching from the N-semiconductor layer to a portion of the N-clad layer or from the N-semiconductor layer to a portion of the N-wave guide layer;

상기 리지 구조의 양측면에 위치한 식각된 면에 유전체막이 형성되어 있고;Dielectric films are formed on etched surfaces located on both sides of the ridge structure;

상기 유전체막과 리지 구조 상부에 N전극이 형성되어 있는 반도체 레이저 다 이오드가 제공된다.A semiconductor laser diode is provided in which an N electrode is formed on the dielectric film and the ridge structure.

상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 다른 양태(樣態)는, 사파이어 기판 상부에 버퍼층, N-반도체층, N-클래드층, N-웨이브 가이드층, 다중 양자 우물층, 전자 범람 방지층, P-웨이브 가이드층, P-클래드층과 P-캡층이 순차적으로 적층되어 있는 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물을 형성하는 단계와;Another preferred aspect for achieving the above object of the present invention is a buffer layer, an N-semiconductor layer, an N-clad layer, an N-wave guide layer, a multi-quantum well layer, an electron overflow prevention layer, Forming a stack structure of a semiconductor laser diode in which a P-wave guide layer, a P-clad layer, and a P-cap layer are sequentially stacked;

상기 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물 상부에 P-오믹 전극과 본딩용 하부 금속층을 형성하는 단계와;Forming a P-omic electrode and a lower metal layer for bonding on the stacked structure of the semiconductor laser diode;

상부에 본딩용 상부 금속층이 형성된 고정용 기판을 준비하고, 상기 고정용 기판의 본딩용 상부 금속층을 상기 본딩용 하부 금속층에 열압착시켜 본딩하는 단계와;Preparing a fixing substrate having an upper metal layer for bonding formed thereon, and bonding the upper metal layer for bonding of the fixing substrate by thermal compression to the lower metal layer for bonding;

상기 사파이어 기판 저면에서 레이저광을 조사하여 상기 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물의 버퍼층으로부터 상기 사파이어 기판을 이탈시키는 단계와;Irradiating a laser light from a bottom surface of the sapphire substrate to separate the sapphire substrate from the buffer layer of the stacked structure of the semiconductor laser diode;

상기 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물의 버퍼층을 제거하는 단계와;Removing the buffer layer of the stacked structure of the semiconductor laser diode;

중앙 영역을 제외하고, 상기 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물의 N-반도체층에서 N-클래드층의 일부 또는 N-반도체층에서 N-웨이브 가이드층의 일부까지 식각하여 리지 구조를 형성하는 단계와;Etching away from the N-semiconductor layer or the N-semiconductor layer to a portion of the N-wave guide layer of the stacked structure of the semiconductor laser diode except for a central region to form a ridge structure;

상기 리지 구조의 양측면에 위치한 식각된 면에 유전체막을 형성하는 단계와;Forming a dielectric film on etched surfaces located on both sides of the ridge structure;

상기 유전체막과 리지 구조 상부에 N전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 반도체 레이저 다이오드의 제조 방법이 제공된다.There is provided a method of manufacturing a semiconductor laser diode comprising forming an N electrode on the dielectric film and the ridge structure.

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

도 4a 내지 4j는 본 발명에 따른 반도체 레이저 다이오드의 제조 공정을 설명하기 위한 단면도로서, 먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 사파이어 기판(100) 상부에 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물(200)을 형성한다.4A to 4J are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a semiconductor laser diode according to the present invention. First, as shown in FIG. 4A, a stacked structure 200 of a semiconductor laser diode is formed on an sapphire substrate 100. do.

상기 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물(200)은 도 5에 도시된 바와 같이, 버퍼층(110), N-반도체층(111), N-클래드층(112), N-웨이브 가이드층(113), 다중 양자 우물층(114), 전자 범람 방지층(115), P-웨이브 가이드층(116), P-클래드층(117)과 P-캡층(118)이 순차적으로 적층되어 있는 구조이다.As shown in FIG. 5, the stacked structure 200 of the semiconductor laser diode may include a buffer layer 110, an N-semiconductor layer 111, an N-clad layer 112, an N-wave guide layer 113, and multiple layers. The quantum well layer 114, the electron overflow prevention layer 115, the P-wave guide layer 116, the P-clad layer 117, and the P-cap layer 118 are sequentially stacked.

이 때, 상기 반도체층은 GaN층이 바람직하고, 상기 버퍼층은 도핑되지 않은 GaN층이 바람직하다.In this case, the semiconductor layer is preferably a GaN layer, and the buffer layer is preferably a undoped GaN layer.

그 후, 상기 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물(200) 상부에 P-오믹 전극(210)을 형성하고, 상기 P-오믹 전극(210) 상부에 본딩용 하부 금속층(220)을 형성한다.(도 4b)Thereafter, a P-omic electrode 210 is formed on the stacked structure 200 of the semiconductor laser diode, and a lower metal layer 220 for bonding is formed on the P-omic electrode 210. )

그 다음, 상부에 본딩용 상부 금속층(310)이 형성된 고정용 기판(300)을 준비한다.(도 4c)Next, a fixing substrate 300 having a bonding upper metal layer 310 formed thereon is prepared (FIG. 4C).

연이어, 상기 고정용 기판(300)의 본딩용 상부 금속층(310)을 상기 본딩용 하부 금속층(220)에 열압착시켜 본딩한다.(도 4d)Subsequently, the bonding upper metal layer 310 of the fixing substrate 300 is thermocompression-bonded to the bonding lower metal layer 220 for bonding (FIG. 4D).

이 때, 상기 본딩용 상, 하부 금속층(310,220)은 이빔 이베퍼레이터(E-Beam Evaporator)나 열 이베퍼레이터(Thermal Evaporator)를 사용하는 AuSn, 플레이팅(Plating)법을 사용하는 Cu 또는 Pd/In 적층막 등으로 사용할 수 있다.At this time, the upper and lower metal layers 310 and 220 for bonding may be formed of AuSn using an e-beam evaporator or a thermal evaporator, Cu or Pd using a plating method. / In laminated film and the like can be used.

계속하여, 상기 사파이어 기판(100) 저면에서 레이저광을 조사하여 상기 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물(200)의 버퍼층(110)으로부터 상기 사파이어 기판(100)을 이탈시킨다.(도 4e)Subsequently, the bottom surface of the sapphire substrate 100 is irradiated with laser light to separate the sapphire substrate 100 from the buffer layer 110 of the stacked structure 200 of the semiconductor laser diode (FIG. 4E).

이 때, 레이저광은 사파이어 기판(100)을 투과하여, 사파이어 기판(100)과 버퍼층(110) 사이 계면에 도달되어 버퍼층(110)이 열분해되어 이탈되는 것으로, 레이저 리프트 오프(Laser lift-off)공정이다. At this time, the laser beam penetrates the sapphire substrate 100, reaches the interface between the sapphire substrate 100 and the buffer layer 110, and the buffer layer 110 is thermally decomposed and released, thereby causing laser lift-off. It is a process.

참고로, 설명을 원활하게 하기 위하여, 후술되는 4f에서 4j는 도 4a 내지 4e보다 수직적으로 확대하여 도시한 도면이다.For reference, in order to facilitate the description, 4f to 4j described later are enlarged vertically than FIGS. 4A to 4E.

그 다음, 상기 리프트 오프 공정이 완료되면, 도 4f와 같이, 뒤집어 놓고, 도 4g와 같이 상기 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물(200)의 버퍼층(110)을 제거한다.Next, when the lift-off process is completed, it is turned over, as shown in FIG. 4F, and the buffer layer 110 of the stacked structure 200 of the semiconductor laser diode is removed as shown in FIG. 4G.

그 후, 중앙 영역을 제외하고, 상기 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물(200)의 N-반도체층(111)에서 N-클래드층(112)의 일부 또는 N-반도체층(111)에서 N-웨이브 가이드층(113)의 일부까지 식각하여 리지 구조(150)를 형성한다.(도 4h)Thereafter, except for the central region, a portion of the N-clad layer 112 in the N-semiconductor layer 111 of the stacked structure 200 of the semiconductor laser diode or an N-wave guide in the N-semiconductor layer 111. A portion of layer 113 is etched to form ridge structure 150 (FIG. 4H).

이어서, 상기 리지 구조의 양측면에 위치한 식각된 면에 유전체막(120)을 형성한다.(도 4i)Subsequently, the dielectric film 120 is formed on the etched surfaces located on both sides of the ridge structure (FIG. 4I).

마지막으로, 상기 유전체막(120)과 리지 구조 상부에 N전극(130)을 형성한다.Finally, an N electrode 130 is formed on the dielectric film 120 and the ridge structure.

이렇게, 제조된 반도체 레이저 다이오드는 고정용 기판(300) 상부에 금속층, P-오믹 전극(210)과 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물(200)이 순차적으로 적층되어 이루어지며; 상기 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물은, P-캡층(118), P-클래드층(117), P-웨이브 가이드층(116), 전자 범람 방지층(115), 다중 양자 우물층(114), N-웨이브 가이드층(113), N-클래드층(112)과 N-반도체층(111)이 순차적으로 적층되어 있고; 중앙 영역을 제외하고, 상기 N-반도체층(111)에서 N-클래드층(112)의 일부 또는 N-반도체층(111)에서 N-웨이브 가이드층(113)의 일부까지 식각되어 리지 구조(150)가 형성되어 있고; 상기 리지 구조의 양측면에 위치한 식각된 면에 유전체막(120)이 형성되어 있고; 상기 유전체막(120)과 리지 구조 상부에 N전극(130)이 형성되어 있는 구조로 이루어진다.As such, the manufactured semiconductor laser diode is formed by sequentially stacking a metal layer, a P-omic electrode 210, and a stacked structure 200 of a semiconductor laser diode on the fixing substrate 300; The stacked structure of the semiconductor laser diode may include a P-cap layer 118, a P-clad layer 117, a P-wave guide layer 116, an electron overflow prevention layer 115, a multi-quantum well layer 114, and an N−. The wave guide layer 113, the N-clad layer 112 and the N-semiconductor layer 111 are sequentially stacked; Except for the central region, the ridge structure 150 may be etched from the N-semiconductor layer 111 to a portion of the N-clad layer 112 or from the N-semiconductor layer 111 to a portion of the N-wave guide layer 113. ) Is formed; Dielectric films 120 are formed on etched surfaces located on both sides of the ridge structure; The N electrode 130 is formed on the dielectric film 120 and the ridge structure.

여기서, 상기 고정용 기판(300) 상부에 위치되는 금속층은 전술된 바와 같은 본딩용 상, 하부 금속층을 의미한다.Here, the metal layer positioned on the fixing substrate 300 refers to the upper and lower metal layers for bonding as described above.

그러므로, 본 발명은 사파이어 기판을 제거하여 탑-다운(Top-down) 방식으로 전극을 형성할 수 있고, 벌크 저항이 낮은 N-반도체층에 리지 구조를 형성하여 저항을 낮추어 전력 소모 및 열발생을 감소시켜, L-I-V 특성을 향상시키고, P측 오믹 전극 체계의 열화를 감소시킬 수 있어, 소자의 수명을 증대시킬 수 있게 된다.Therefore, the present invention can form an electrode in a top-down manner by removing the sapphire substrate, and forms a ridge structure in the N-semiconductor layer having a low bulk resistance to lower the resistance to reduce power consumption and heat generation. By reducing, the LIV characteristics can be improved, and the degradation of the P-side ohmic electrode system can be reduced, thereby increasing the life of the device.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 사파이어 기판을 제거하여 탑-다운(Top-down) 방식으로 전극을 형성할 수 있고, 벌크 저항이 낮은 N-반도체층에 리지 구조 를 형성하여 저항을 낮추어 전력 소모 및 열발생을 감소시켜, L-I-V(Light-Current-Voltage) 특성을 향상시키고, P측 오믹 전극 체계의 열화를 감소시킬 수 있어, 소자의 수명을 증대시킬 수 있는 우수한 효과가 있다. As described above, the present invention can form an electrode in a top-down manner by removing the sapphire substrate, and by forming a ridge structure in the N-semiconductor layer having a low bulk resistance to lower the power consumption And it is possible to reduce the heat generation, to improve the light-current-voltage (LIV) characteristics, and to reduce the degradation of the P-side ohmic electrode system, there is an excellent effect that can increase the life of the device.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.













Although the invention has been described in detail only with respect to specific examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.













Claims (5)

고정용 기판 상부에 금속층, P-오믹 전극과 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물이 순차적으로 적층되어 이루어지며; A stacked structure of a metal layer, a P-omic electrode, and a semiconductor laser diode is sequentially stacked on the fixing substrate; 상기 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물은, The laminated structure of the semiconductor laser diode, P-캡층, P-클래드층, P-웨이브 가이드층, 전자 범람 방지층, 다중 양자 우물층, N-웨이브 가이드층, N-클래드층과 N-반도체층이 순차적으로 적층되어 있고; A P-cap layer, a P-clad layer, a P-wave guide layer, an electron overflow prevention layer, a multiple quantum well layer, an N-wave guide layer, an N-clad layer and an N-semiconductor layer are sequentially stacked; 중앙 영역을 제외하고, 상기 N-반도체층에서 N-클래드층의 일부 또는 N-반도체층에서 N-웨이브 가이드층의 일부까지 식각되어 리지 구조가 형성되어 있고; Except for the central region, a ridge structure is formed by etching from the N-semiconductor layer to a portion of the N-clad layer or from the N-semiconductor layer to a portion of the N-wave guide layer; 상기 리지 구조의 양측면에 위치한 식각된 면에 유전체막이 형성되어 있고;Dielectric films are formed on etched surfaces located on both sides of the ridge structure; 상기 유전체막과 리지 구조 상부에 N전극이 형성되어 있는 반도체 레이저 다이오드.And an N electrode formed on the dielectric film and the ridge structure. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 반도체층은 GaN층인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드.And said semiconductor layer is a GaN layer. 사파이어 기판 상부에 버퍼층, N-반도체층, N-클래드층, N-웨이브 가이드층, 다중 양자 우물층, 전자 범람 방지층, P-웨이브 가이드층, P-클래드층과 P-캡층이 순차적으로 적층되어 있는 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물을 형성하는 단계와;A buffer layer, an N-semiconductor layer, an N-clad layer, an N-wave guide layer, a multi-quantum well layer, an electron overflow prevention layer, a P-wave guide layer, a P-clad layer, and a P-cap layer are sequentially stacked on the sapphire substrate. Forming a stacked structure of the semiconductor laser diode; 상기 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물 상부에 P-오믹 전극과 본딩용 하부 금속층을 형성하는 단계와;Forming a P-omic electrode and a lower metal layer for bonding on the stacked structure of the semiconductor laser diode; 상부에 본딩용 상부 금속층이 형성된 고정용 기판을 준비하고, 상기 고정용 기판의 본딩용 상부 금속층을 상기 본딩용 하부 금속층에 열압착시켜 본딩하는 단계와;Preparing a fixing substrate having an upper metal layer for bonding formed thereon, and bonding the upper metal layer for bonding of the fixing substrate by thermal compression to the lower metal layer for bonding; 상기 사파이어 기판 저면에서 레이저광을 조사하여 상기 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물의 버퍼층으로부터 상기 사파이어 기판을 이탈시키는 단계와;Irradiating a laser light from a bottom surface of the sapphire substrate to separate the sapphire substrate from the buffer layer of the stacked structure of the semiconductor laser diode; 상기 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물의 버퍼층을 제거하는 단계와;Removing the buffer layer of the stacked structure of the semiconductor laser diode; 중앙 영역을 제외하고, 상기 반도체 레이저 다이오드의 적층 구조물의 N-반도체층에서 N-클래드층의 일부 또는 N-반도체층에서 N-웨이브 가이드층의 일부까지 식각하여 리지 구조를 형성하는 단계와;Etching away from the N-semiconductor layer or the N-semiconductor layer to a portion of the N-wave guide layer of the stacked structure of the semiconductor laser diode except for a central region to form a ridge structure; 상기 리지 구조의 양측면에 위치한 식각된 면에 유전체막을 형성하는 단계와;Forming a dielectric film on etched surfaces located on both sides of the ridge structure; 상기 유전체막과 리지 구조 상부에 N전극을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 반도체 레이저 다이오드의 제조 방법.And forming an N electrode over the dielectric film and the ridge structure. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 반도체층은 GaN층이고,The semiconductor layer is a GaN layer, 상기 버퍼층은 도핑되지 않은 GaN층인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 제조 방법.The buffer layer is a method of manufacturing a semiconductor laser diode, characterized in that the undoped GaN layer. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 본딩용 상, 하부 금속층은,The upper and lower metal layers for bonding, AuSn, Cu와 Pd/In 적층막 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 레이저 다이오드의 제조 방법.A method of manufacturing a semiconductor laser diode, which is any one of AuSn, Cu, and a Pd / In laminated film.
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