KR100263934B1 - Semiconductor laser device and its manufacturing method - Google Patents
Semiconductor laser device and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- KR100263934B1 KR100263934B1 KR1019930021464A KR930021464A KR100263934B1 KR 100263934 B1 KR100263934 B1 KR 100263934B1 KR 1019930021464 A KR1019930021464 A KR 1019930021464A KR 930021464 A KR930021464 A KR 930021464A KR 100263934 B1 KR100263934 B1 KR 100263934B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- active layer
- semiconductor laser
- laser device
- cladding layer
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 9
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 13
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000005253 cladding Methods 0.000 claims description 37
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 abstract description 18
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 134
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 7
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N helium neon Chemical compound [He].[Ne] CPBQJMYROZQQJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 3
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 3
- 206010053759 Growth retardation Diseases 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000004943 liquid phase epitaxy Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 239000010979 ruby Substances 0.000 description 1
- 229910001750 ruby Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/3211—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities
- H01S5/3214—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures characterised by special cladding layers, e.g. details on band-discontinuities comprising materials from other groups of the Periodic Table than the materials of the active layer, e.g. ZnSe claddings and GaAs active layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
- H01S5/32325—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm red laser based on InGaP
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
제1도는 종래의 기술에 의한 반도체 레이저 소자의 개략적 단면도.1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor laser device according to the prior art.
제2도는 본 발명에 따른 반도체 레이저 소자의 개략적 단면도.2 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor laser device according to the present invention.
제3도 내지 제6도는 본 발명에 따른 반도체 레이저 소자의 제작단계별 개략적 단면도.3 to 6 are schematic cross-sectional views of manufacturing steps of the semiconductor laser device according to the present invention.
본 발명은 광 디스크나 광 자기디스크등의 광 정보처리용으로 사용되는 반도체 레이저 소자에 관한 것으로서, 특히 발진개시전류가 작고 고출력 동작이 가능한 반도체 레이저 소자와 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor laser devices used for optical information processing such as optical disks and magneto-optical disks, and more particularly, to a semiconductor laser device having a small oscillation start current and capable of high output operation, and a method of manufacturing the same.
일반적으로 유도방출에 의한 빛의 증폭을 이용한 레이저는 단광성(單光性), 지향성 및 고강도를 특징으로 하며, 헬륨-네온(He-Ne) 레이저나, 이르곤(Ar) 레이저와 같은 기체 레이저와 YAG 레이저나 루비 레이저와 같은 고체 레이저로부터, 소형이며 고주파에서 바이어스 전류를 변조함으로써 변조가 용이한 반도체 레이저에 이르는 다양한 종류가 있다. 그 중에서도 특히 반도체 레이저는 상기와 같은 특성 때문에 컴팩트 디스크 플레이어(CDP)나 광 메모리, 고속 레이저 프린터등의 정보처리기기 및 광 통신용기기로서, 기존의 헬륨-네온등의 기체 레이저등을 대체하여 그 응용범위를 넓혀가고 있다.In general, lasers using amplification of light by induced emission are characterized by unipolarity, directivity, and high intensity, and are gas lasers such as helium-neon (He-Ne) lasers or iron (Ar) lasers. And solid-state lasers such as YAG lasers and ruby lasers, ranging from small, high-frequency semiconductor lasers that are easily modulated by modulating bias current at high frequencies. Among them, semiconductor lasers are particularly useful for information processing devices such as compact disc players (CDPs), optical memories, high-speed laser printers, and optical communication devices, and replace the conventional gas lasers such as helium-neon. The range is expanding.
또 반도체 레이저 소자는 P-N접합을 기본으로 하여 양자 전자(Quantum Electron)의 개념을 포함하는 반도체 소자로서, 반도체 물질로 구성된 박막, 즉 활성층에 전류를 주입하여 인위적으로 전자-정공 재결합을 유도함으로써 재결합에 따르는 감소 에너지에 해당하는 빛을 발진한다.A semiconductor laser device is a semiconductor device that includes the concept of quantum electrons based on PN junctions, and induces electron-hole recombination by artificially injecting current into a thin film made of a semiconductor material, that is, an active layer. It emits light corresponding to the reduced energy that follows.
최근 반도체 레이저의 성능은, 파장을 결정하는 재료의 개발과, 임계전류, 광출력, 발진효율, 단일파장, 스펙트럼 선폭 따위의 특성과 신뢰성을 결정하는 소자구조를 실현하기 위한 에피택셜(Epitaxial) 성장기술 및 미세가공 기술의 진보에 의하여 현저한 발전을 거듭하고 있다. 특히 에피택설 성장기술에서, 종래의 액상성장법(Liquid Phase Epitaxy; LPE법)을 대신하여 유기금속 기상성장법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD) 및 분자선 성장법(Molecular Beam Epitaxy; MBE)등과 같은 기상 성장법이 널리 사용되면서, 이에 따라서 원자층 수준의 제어가 가능하게 되었다.In recent years, the performance of semiconductor lasers has grown epitaxially to develop materials that determine wavelengths and to realize device structures that determine characteristics and reliability such as critical current, light output, oscillation efficiency, single wavelength, and spectral line width. Significant developments are being made due to advances in technology and micromachining technology. Particularly in epitaxial growth technology, instead of the conventional liquid phase epitaxy (LPE) method, such as organic organic vapor deposition (MOCVD) and molecular beam epitaxy (MBE), etc. The widespread use of gas phase growth has allowed atomic level control.
한편 광디스크로 대변되는 광 정보처리용 반도체 레이저 소자는 광정보 처리속도를 높이고 정보저장밀도를 높이기 위해서 반도체 레이저 소자의 단파장화와 고출력화를 요구하게 된다. 또한, 반도체 레이저 소자는 광출력(Optical Power)를 높이고, 효율을 증대시키며, 원하는 형태의 비임을 얻기 위하여 여러 가지 형태의 소자 구조를 갖고 있다.Meanwhile, the semiconductor laser device for optical information processing represented by the optical disk requires shortening the wavelength and high output of the semiconductor laser device in order to increase the optical information processing speed and the information storage density. In addition, semiconductor laser devices have various types of device structures in order to increase optical power, increase efficiency, and obtain a desired type of beam.
상기한 소자구조 중에서 제1도에서 종래 SBR(Selectively Buried Ridge)구조의 반도체 레이저 소자의 일예를 도시한다.1 shows an example of a semiconductor laser device having a conventional SBR (Selectively Buried Ridge) structure.
제1도를 참조하면, 종래의 리지 스트라이프(ridge stripe)구조로서 P-InGaAlP 클래드층(5)의 상면 중앙에 리지가 마련되고 이 리지의 상부에 p-InGaP버퍼층(6:통전용이층)이 형성된다. 상기 리지의 양측면에는 상기 통전용이층(6)을 노출시키는 개구부를 갖는 n-GaAs 전류제한층(7)이 마련되고 상기 전류제한층의 위에는 p-GaAs 캡층(8)과 p-금속전극(201: 상부전극)이 형성된다. 그리고 p-InGaAlP 클래드층의 하부에는 GaInP 활성층(4)이 마련되고 활성층의 밑에는 n-InGaAlP 클래드층(3)과 버퍼층(2)이 형성된다. 이상과 같은 단층구조물은 그 저면에 n-금속전극(101: 하부전극)이 형성되는 기판 상에 형성된다.Referring to FIG. 1, as a conventional ridge stripe structure, a ridge is formed in the center of the upper surface of the P-InGaAlP cladding layer 5, and a p-InGaP buffer layer (6: bi-conducting layer) is formed on the ridge. Is formed. N-GaAs current limiting layer 7 having an opening for exposing the transfer layer 6 is provided on both sides of the ridge, and a p-GaAs cap layer 8 and a p-metal electrode are disposed on the current limiting layer. 201: upper electrode) is formed. A GaInP active layer 4 is provided below the p-InGaAlP cladding layer, and an n-InGaAlP cladding layer 3 and a buffer layer 2 are formed below the active layer. The single layer structure as described above is formed on a substrate on which an n-metal electrode 101 (lower electrode) is formed on its bottom surface.
상기 종래기술에 의하면, 상기한 리지 스트라이프 구조의 반도체 레이저 소자는 유기금속 기상성장법에 의해서, 3번의 결정성장에 의하여 제조한다. 구체적으로는, 먼저 GaAs 기판(1) 상에 n-GaInP 버퍼층(2), n-AlGaInP 클래드층(3), GaInP 활성층(4), p-AlGaInP 클래드층(5) 및 p-GaInP 버퍼층(6:통전용이층)을 순차적으로 1차성장시킨후, 상기 버퍼층(6)상에 리지형성을 위한 실리콘 산화막(도시안됨)을 형성하고, 상기 실리콘 산화막을 마스크로 사용하여 버퍼층(6) 및 p-AlGaInP 클래드층(5)를 부분적으로 식각하여 반도체 레이저 소자의 리지를 형성한다.According to the conventional technique, the semiconductor laser device having the above-mentioned ridge stripe structure is manufactured by three times crystal growth by the organometallic vapor phase growth method. Specifically, first, an n-GaInP buffer layer 2, an n-AlGaInP clad layer 3, a GaInP active layer 4, a p-AlGaInP clad layer 5 and a p-GaInP buffer layer 6 on a GaAs substrate 1. : Firstly grow the current transfer layer), and then form a silicon oxide film (not shown) for ridge formation on the buffer layer 6, and use the silicon oxide film as a mask to form the buffer layer 6 and p The AlGaInP cladding layer 5 is partially etched to form the ridge of the semiconductor laser device.
다음에 상기 실리콘 산화막을 에피텍셜 성장 억제 마스크로 사용하여, 상기 p-AlGaInP 클래드층(5)상의 상기 리지의 양측면에 n-GaAs 전류제한층(7)을 선택적으로 2차성장시킨 후, 상기 실리콘 산화막을 제거한다. 다음에, 상기 전류제한층(7) 및 상기 통전용이층(6)상에 p-GaAs 캡층(8)을 3차성장시킨다.Next, using the silicon oxide film as an epitaxial growth suppression mask, after selectively growing the n-GaAs current limiting layer 7 on both sides of the ridge on the p-AlGaInP cladding layer 5, the silicon Remove the oxide film. Next, a p-GaAs cap layer 8 is tertiarily grown on the current limiting layer 7 and the current transfer layer 6.
그다음에 상기 캡층(8)상에 상부 전극(201)을 형성하고, 기판(1)의 저면에 하부 전극(101)을 형성하여 반도체 레이저 소자를 완성한다.Then, the upper electrode 201 is formed on the cap layer 8, and the lower electrode 101 is formed on the bottom surface of the substrate 1 to complete the semiconductor laser device.
상기한 종래의 리지구조를 갖는 반도체 레이저 소자를 제조하기 위하여는 3번에 거친 결정성장이 요구되고, 기본 횡모드(FTM)을 얻기 위해서는 활성층(4)의 두께와 활성층과 p-클래드층간(5)의 거리를 정확하게 조절해야 하는 공정상의 어려움이 있다.In order to manufacture the semiconductor laser device having the conventional ridge structure described above, rough crystal growth is required three times, and in order to obtain a basic transverse mode (FTM), the thickness of the active layer 4 and the active layer and the p-clad layer 5 There is a process difficulty to precisely adjust the distance of).
또한 단일모드와 비점수차거리를 낮추기 위해서 활성층(4)과 p-클래드층(5) 간의 거리를 감소시켜야 하는데, 너무 감소시켰을 경우 광파워밀도(optical power density)가 높아져 소자의 출력을 높일수 없게 되는 문제점이 있다.In addition, the distance between the active layer 4 and the p-clad layer 5 should be reduced in order to reduce the astigmatism distance between the single mode and the optical power density, which is too high. There is a problem.
따라서, 본 발명의 목적은 상기 문제점이 개선된 신규한 구조를 갖는 반도체 레이저 소자를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device having a novel structure in which the above problems are improved.
본 발명의 다른 목적은, 상기 반도체 레이저 소자를 제조하는데 적합한 반도체 레이저 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor laser device suitable for manufacturing the semiconductor laser device.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 반도체 레이저 소자는, 기판 상에 형성되며 국부적인 레이저 발진영역을 갖는 활성층과 상기 활성층에 전류를 제한적으로 공급하는 전류제한층을 갖춘 반도체 레이저 소자에 있어서, 상기 활성층은 상부, 하부, 좌측 및 우측면에 인접하여 에너지캡이 크고 굴절률이 낮은 클래드층으로 둘러싸이는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the semiconductor laser device of the present invention is a semiconductor laser device having an active layer formed on a substrate and having a local laser oscillation region and a current limiting layer for supplying a limited current to the active layer, wherein the active layer Is characterized by being surrounded by a clad layer having a large energy cap and a low refractive index adjacent to the upper, lower, left and right sides.
예를 들면, 상기 활성층은 GaInP로, 상기 클래드층은 AlGaInP로 형성할 수 있다.For example, the active layer may be formed of GaInP, and the clad layer may be formed of AlGaInP.
본 발명의 구체적인 반도체 레이저 소자는 GaAs 기판; 상기 기판상에 형성된 n-InGaAlP 하부 클래드층; 상기 하부 클래드층상의 중앙 부위에 형성되어 있고 GaInP 활성층, 상기 활성층상에 형성된 p-AlGaInP 상부 제1클래드층 및 상기 상부 제1클래드층상에 형성된 p-GaInP 통전용이층으로 구성된 역메사 구조물; 상기 하부 클래드층상의 역메사 구조물의 양측면에 형성된 p-AlGaInP 상부 제2클래드층; 상기 상부 제2클래드층상에 형성된 n-GaAs 전류제한층; 상기 전류제한층과 통전용이층 상에 형성된 p-GaAs 캡층을 구비한 것을 특징으로 한다.Specific semiconductor laser device of the present invention is a GaAs substrate; An n-InGaAlP lower clad layer formed on the substrate; An inverted mesa structure formed at a central portion on the lower clad layer and comprising a GaInP active layer, a p-AlGaInP upper first clad layer formed on the active layer, and a p-GaInP conducting bilayer formed on the upper first clad layer; A second p-AlGaInP upper cladding layer formed on both sides of the reverse mesa structure on the lower cladding layer; An n-GaAs current limiting layer formed on the upper second cladding layer; And a p-GaAs cap layer formed on the current limiting layer and the current transfer layer.
또 상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조방법은, 기판 상에 하부클래드층, 활성층, 상부 제1클래드층 및 통전용이층을 형성하는 단계; 상기 활성층, 상부 제1클래드층 및 통전용이층을 부분적으로 식각하여 상기 하부 클래드층 상부의 중앙영역에 식각된 활성층, 상부 제1클래드층 및 통전용이층으로 구성된 역메사 구조물을 형성하는 단계; 상기 하부 클래드층상의 상기 역메사 구조물의 양측면에 상부 제2클래드층을 선택적으로 형성하는 단계; 및 상기 상부 제2클래드층 상에 선택적으로 전류제한층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In another aspect, a method of manufacturing the present invention includes: forming a lower clad layer, an active layer, an upper first clad layer, and an electricity transfer layer on a substrate; Partially etching the active layer, the upper first cladding layer, and the energizing bilayer to form an inverted mesa structure including an active layer, an upper first cladding layer, and an energizing bilayer, which are etched in a central region above the lower clad layer; ; Selectively forming an upper second clad layer on both sides of the reverse mesa structure on the lower clad layer; And selectively forming a current limiting layer on the upper second cladding layer.
본 발명의 활성층은 하부클래드층 상의 중앙영역의 일부분에 형성된 스트라이프 형태이며, 상기 상부 제2클래드층은 역메사 구조물의 양측면에서 상기 상부 제1클래드층보다 높이가 낮게 형성되어 있다. 또한 상기 전류제한층은 역메사 구조물 양측면의 상부 제2클래드층상에 형성되고, 높이는 상기 통전용이층과 같게 형성되어 평탄면을 이룬다.The active layer of the present invention is in the form of a stripe formed in a portion of the central region on the lower clad layer, the upper second clad layer is formed lower than the upper first clad layer on both sides of the reverse mesa structure. In addition, the current limiting layer is formed on the upper second cladding layer on both sides of the reverse mesa structure, the height is formed the same as the current transfer layer to form a flat surface.
이상의 본 발명은 스트라이프형의 활성층이 높은 에너지 캡과 낮은 굴절률을 갖는 AlGaInP 클래드층으로 둘러싸여 횡방향으로 광제한 효과가 향상되어 발진개시 전류와 비점수차거리를 낮출수 있고 고출력을 용이하게 얻을 수 있다.In the present invention, the stripe-type active layer is surrounded by an AlGaInP clad layer having a high energy cap and a low refractive index, thereby improving the light limiting effect in the lateral direction, thereby lowering the oscillation start current and astigmatism distance, and easily obtaining a high output.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제2도는 본 발명에 따른 반도체 레이저 소자의 구조를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor laser device according to the present invention.
저면에 n-하부전극(101)이 형성된 n-GaAs 기판(10)상에 n-GaInP 버퍼층(20) 및 n-InGaAlP 하부 클래드층(30)이 형성되어 있다. 상기 하부 클래드층(30)상의 중앙부위에 형성된 GaInP 활성층(41), p-AlGaInP 상부 제1클래드층(51) 및 p-GaInP 통전용이층(61)으로 구성된 역메사 구조물이 마련되어 있다. 상기 활성층(41)은 GaInP로 구성되어 있으나 GaAs, AlGaAs, InGaAs, InGaAsP등과 같은 다른 물질로 구성될 수도 있다.An n-GaInP buffer layer 20 and an n-InGaAlP lower clad layer 30 are formed on an n-GaAs substrate 10 having an n-bottom electrode 101 formed on a bottom surface thereof. An inverted mesa structure including a GaInP active layer 41 formed at a central portion on the lower cladding layer 30, a p-AlGaInP upper first cladding layer 51, and a p-GaInP conducting transition layer 61 is provided. The active layer 41 is made of GaInP but may be made of other materials such as GaAs, AlGaAs, InGaAs, InGaAsP, or the like.
또한 상기 활성층(41)과 상기 상부 제1클래드층(51)의 양측면에 소정 깊이로 형성된 p-AlGaInP 상부 제2클래드층(70)이 마련되어 있으며 상기 상부 제2클래드층 상에 n-GaAs 전류제한층(80)이 형성되어 있다. 상기 전류제한층과 통전용이층 상에는 p-GaAs캡층(90)과 p상부전극(201)이 마련되어 있다.In addition, p-AlGaInP upper second cladding layer 70 formed on both sides of the active layer 41 and the upper first cladding layer 51 to a predetermined depth is provided, and n-GaAs current limiting is formed on the upper second cladding layer. Layer 80 is formed. The p-GaAs cap layer 90 and the p-phase electrode 201 are provided on the current limiting layer and the current transfer layer.
본 발명의 활성층은 하부클래드층 상의 중앙영역의 일부분에 형성된 스트라이프 형태이며, 상기 상부 제2클래드층은 역메사 구조물의 양측면에서 상기 상부 제1클래드층보다 높이가 낮게 형성되어 있다. 또한 상기 전류제한층은 역메사구조물 양측면의 상부 제2클래드층상에서 형성되고, 높이는 상기 통전용이층과 같게 형성되어 평탄면을 이룬다.The active layer of the present invention is in the form of a stripe formed in a portion of the central region on the lower clad layer, the upper second clad layer is formed lower than the upper first clad layer on both sides of the reverse mesa structure. In addition, the current limiting layer is formed on the upper second cladding layer on both sides of the reverse mesa structure, the height is formed the same as the current transfer layer to form a flat surface.
본 발명에 있어서, 상기 스트라이프형의 활성층은 높은 에너지 캡과 낮은 굴절률을 갖는 AlGaInP물질층으로 둘러 싸여지기 때문에 횡방향으로 광제한 효과가 향상된다.In the present invention, since the stripe-type active layer is surrounded by an AlGaInP material layer having a high energy cap and a low refractive index, the light limiting effect in the lateral direction is improved.
이러한 구조의 본 발명의 반도체 레이저 소자는 변경된 SBR 구조를 가지게 된다.The semiconductor laser device of the present invention having such a structure has a modified SBR structure.
이하, 상기 본 발명의 반도체 레이저 소자의 제조 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the semiconductor laser element of this invention is demonstrated in detail.
제3도 내지 제6도는 상기한 본 발명의 레이저 다이오드의 제조 방법의 일례를 나타내기 위한 개략도이다.3 to 6 are schematic diagrams for illustrating an example of the method for manufacturing the laser diode of the present invention described above.
제3도를 참조하면, n-GaAs 기판(10)상에 n-GaInP 버퍼층(20:제1버퍼층), n-AlGaInP 하부 클래드층(30) 및 GaInP 활성층(40)을 유기금속 기상성장법이나 분자선 성장법으로 순차적으로 성장시킨다. 계속하여, 상기 활성층 상에 p-AlGaInP 상부 제1클래드층(50) 및 p-GaInP 버퍼층(60: 제2버퍼층)을 유기금속 기상성장법이나 분자선 성장법으로 순차적으로 적층한다.Referring to FIG. 3, the n-GaInP buffer layer 20 (first buffer layer), the n-AlGaInP lower cladding layer 30 and the GaInP active layer 40 may be formed on the n-GaAs substrate 10 by an organometallic vapor phase growth method. Growing sequentially by molecular beam growth method. Subsequently, a p-AlGaInP upper first cladding layer 50 and a p-GaInP buffer layer 60 (second buffer layer) are sequentially stacked on the active layer by organometallic vapor phase growth or molecular beam growth.
제4도를 참조하면, 상기 제2버퍼층(60)상에 실리콘 산화막을 형성한 후, 통상의 포토리소그래피 공정에 의하여 상기 실리콘 산화막을 패터닝하여, 중앙 부위에 역메사 구조물을 형성하기 위한 에칭 마스크인 실리콘 산화막 패턴(62)을 형성한다.Referring to FIG. 4, after forming a silicon oxide film on the second buffer layer 60, the silicon oxide film is patterned by a conventional photolithography process to form a reverse mesa structure at a central portion. The silicon oxide film pattern 62 is formed.
상기 형성된 층 중에서 상기 활성층(40), 상부 제클래드층(50) 및 제2버퍼층(60)을 실리콘 산화막 패턴(62)을 식각 마스크로 사용하여 식각한다. 식각된 활성층(41), 상부 제1클래드층(51) 및 제2버퍼층(61)은 상기 식각된 제2버퍼층(61)의 폭이 상대적으로 tkdrl 식각된 활성층(41)보다 넓은 역메사형 구조물이 된다.The active layer 40, the upper cladding layer 50, and the second buffer layer 60 are etched using the silicon oxide layer pattern 62 as an etching mask. The etched active layer 41, the upper first cladding layer 51, and the second buffer layer 61 have an inverse mesa structure in which the width of the etched second buffer layer 61 is relatively wider than that of the tkdrl etched active layer 41. do.
제5도를 참조하면, 상기 실리콘 산화막 패턴(62)을 에피텍셜 성장 억제 마스크로 이용하여, 상기 식각된 활성층(41), 상부 제1클래드층(51) 및 제2버퍼층(61)의 양측면에 선택적으로 p-AlGaInP 상부 제2클래드층(70)과 n-GaAs 전류제한층(80)을 순차적으로 형성한다.Referring to FIG. 5, both sides of the etched active layer 41, the upper first cladding layer 51, and the second buffer layer 61 are formed by using the silicon oxide layer pattern 62 as an epitaxial growth suppression mask. Optionally, the p-AlGaInP upper second cladding layer 70 and the n-GaAs current limiting layer 80 are sequentially formed.
제6도를 참조하면, 상기 실리콘 산화막 패턴(62)을 제거한 후, 상기 전류제한층(80)과 식각된 제2버퍼층(61)의 상면에 p-GaAs캡층(90)을 형성한다.Referring to FIG. 6, after removing the silicon oxide layer pattern 62, a p-GaAs cap layer 90 is formed on the upper surface of the current limiting layer 80 and the second buffer layer 61 etched.
다음에, 상기 캡층(90)상에 상부 전극(201)을 형성하고, 기판(10)의 저면에 하부 전극(101)을 형성하여 제2도에 도시한 바와 같은 본 발명의 반도체 레이저 소자를 완성한다.Next, an upper electrode 201 is formed on the cap layer 90, and a lower electrode 101 is formed on the bottom surface of the substrate 10 to complete the semiconductor laser device of the present invention as shown in FIG. 2. do.
본 발명의 활성층은 하부클래드층 상의 중앙소정 영역에 형성되고 스트라이프 형태이며, 상기 활성층의 상부, 하부 및 좌우측면에 AlGaInP클래드층으로 둘러싸여 있다.The active layer of the present invention is formed in a central predetermined region on the lower cladding layer and has a stripe shape, and is surrounded by an AlGaInP cladding layer on the upper, lower and left and right sides of the active layer.
이상의 본 발명에 있어서, 활성층이 스트라이프형으로 형성되고 높은 에너지 캡과 낮은 굴절률을 갖는 AlGaInP 클래드층으로 둘러싸여지기 때문에 횡방향으로 광제한 효과가 향상되어 발진개시 전류와 비점수차거리를 낮출수 있고 고출력을 용이하게 얻을 수 있다.In the present invention described above, since the active layer is formed in a stripe shape and is surrounded by an AlGaInP cladding layer having a high energy cap and a low refractive index, the light limiting effect in the lateral direction is improved, so that the oscillation start current and astigmatism distance can be lowered and high power can be obtained. It can be obtained easily.
이상, 본 발명을 상기 실시예에 의해 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니고, 당업자의 통상의 지식의 범위내에서 그 변형이나 개량이 가능함은 물론이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated concretely by the said Example, this invention is not limited to this, A deformation | transformation and improvement are a matter of course within the range of common knowledge of a person skilled in the art.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019930021464A KR100263934B1 (en) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | Semiconductor laser device and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019930021464A KR100263934B1 (en) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | Semiconductor laser device and its manufacturing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR950012877A KR950012877A (en) | 1995-05-17 |
KR100263934B1 true KR100263934B1 (en) | 2000-09-01 |
Family
ID=19365934
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019930021464A KR100263934B1 (en) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | Semiconductor laser device and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100263934B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102638164B1 (en) * | 2023-09-07 | 2024-02-19 | 에이치티하이원 주식회사 | Automatic ejecting and loading system for the manufactured goods |
-
1993
- 1993-10-15 KR KR1019930021464A patent/KR100263934B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR950012877A (en) | 1995-05-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5065402A (en) | Transverse-mode stabilized laser diode | |
JP2960926B2 (en) | Manufacturing method of laser diode | |
KR100263934B1 (en) | Semiconductor laser device and its manufacturing method | |
EP0284684B1 (en) | Inverted channel substrate planar semiconductor laser | |
JP2911751B2 (en) | Semiconductor laser and method of manufacturing the same | |
KR100259006B1 (en) | Manufacturing method of semiconductor laser device | |
KR100289728B1 (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
KR100278632B1 (en) | Laser diode and manufacturing method thereof | |
KR100287205B1 (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
KR100343203B1 (en) | Semiconductor laser device | |
KR100259005B1 (en) | Semiconductor laser diode | |
KR100255695B1 (en) | Semiconductor laser device and its manufacturing method | |
KR100363240B1 (en) | Semiconductor laser diode and its manufacturing method | |
KR100289730B1 (en) | Manufacturing method of semiconductor laser device | |
KR100287206B1 (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
KR100261243B1 (en) | Laser diode and its manufacturing method | |
KR100287207B1 (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
KR100265800B1 (en) | Semiconductor laser | |
KR19990009567A (en) | Laser diode and manufacturing method thereof | |
KR100287202B1 (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
KR100261249B1 (en) | Semiconductor laser device and its manufacturing method | |
JPH09214058A (en) | Semiconductor laser device | |
JPH0629618A (en) | Multibeam semiconductor laser and manufacturing method thereof | |
KR100330591B1 (en) | Method of making semiconductor laser diode | |
KR100261248B1 (en) | Laser diode and its manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20100429 Year of fee payment: 11 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |