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KR100766027B1 - Photo device epilayer structure of lattice-matched InGaAs/InGaAsP multiple-quantum-well structure by high-energy ion implantation and method for fabricating the same - Google Patents

Photo device epilayer structure of lattice-matched InGaAs/InGaAsP multiple-quantum-well structure by high-energy ion implantation and method for fabricating the same Download PDF

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KR100766027B1
KR100766027B1 KR1020060008217A KR20060008217A KR100766027B1 KR 100766027 B1 KR100766027 B1 KR 100766027B1 KR 1020060008217 A KR1020060008217 A KR 1020060008217A KR 20060008217 A KR20060008217 A KR 20060008217A KR 100766027 B1 KR100766027 B1 KR 100766027B1
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South Korea
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layer
quantum well
ingaas
ingaasp
ion implantation
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변영태
송종한
김선호
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한국과학기술연구원
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Abstract

본 발명은 고에너지 이온 주입에 의한 격자 정합된 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층과 그 제조방법에 관한 것으로서, 고에너지 이온 주입에 의한 밴드갭 파장 이동을 극대화할 수 있는 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층과, 이온 주입 및 열처리 공정의 최적화 등 양자우물 혼합 과정을 최적화하여 최소 100nm 이상의 밴드갭 파장 이동을 얻을 수 있는 에피박막층의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lattice matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structured epitaxial film layer by high energy ion implantation, and a method of manufacturing the same. The present invention relates to an epitaxial thin film layer having a multi-quantum well structure and an epitaxial thin film layer capable of obtaining a bandgap wavelength shift of at least 100 nm by optimizing a quantum well mixing process such as optimization of ion implantation and heat treatment processes.

고에너지, 이온 주입, 격자 정합, 양자우물, 열처리, 무질서화, 밴드갭, 에피박막층, 활성층, 클래딩층, 보호층, 덮개층, 광전소자, 광집적회로, 반도체 레이저 High energy, ion implantation, lattice matching, quantum wells, heat treatment, disordered, bandgap, epi thin layer, active layer, cladding layer, protective layer, cover layer, optoelectronic device, optical integrated circuit, semiconductor laser

Description

격자 정합된 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층과 그 제조방법{Photo device epilayer structure of lattice-matched InGaAs/InGaAsP multiple-quantum-well structure by high-energy ion implantation and method for fabricating the same}Photo epitaxial structure of lattice-matched InGaAs / InGaAsP multiple-quantum-well structure by high-energy ion implantation and method for fabricating the same}

도 1은 본 발명에 따른 P-i-N InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 에피박막층 구조를 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing an epitaxial layer structure of a P-i-N InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 제조방법의 공정을 도시한 블럭도이며,2 is a block diagram showing a process of the manufacturing method according to the present invention,

도 3 ~ 도 6은 본 발명을 설명하기 위한 도면으로서, 도 3은 SRIM 2000을 이용하여 에피박막층 표면으로부터 깊이의 함수로 계산된 이온 주입 깊이와 공간(vacancy)의 분포도를 나타낸 그래프이고,3 to 6 are views for explaining the present invention, Figure 3 is a graph showing the distribution of the ion implantation depth and vacancy calculated as a function of the depth from the epitaxial layer surface using SRIM 2000,

도 4는 PECVD로 증착된 Si3N4로 덮혀 있는 시료를 이용하여 675℃의 Ar 분위기에서 열처리 시간의 함수로 측정된 PL 피크 파장을 나타낸 그래프이며,4 is a graph showing the PL peak wavelength measured as a function of heat treatment time in Ar atmosphere at 675 ° C. using a sample covered with Si 3 N 4 deposited by PECVD.

도 5는 675℃의 Ar 분위기로 9분간 열처리된 시료에서 시료를 덮고 있는 유전체 종류에 따라 측정된 PL 피크 파장 변화를 나타낸 그래프이고,5 is a graph showing the change in PL peak wavelength measured according to the type of dielectric covering the sample in a sample heat-treated for 9 minutes in an Ar atmosphere of 675 ℃,

도 6은 PECVD로 증착된 SiO2로 덮혀 있는 시료를 이용하여 9분 동안 675℃ ~ 775℃의 Ar 분위기에서 열처리 온도의 함수로 측정된 규격화된 PL 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing normalized PL spectra measured as a function of heat treatment temperature in an Ar atmosphere of 675 ° C. to 775 ° C. for 9 minutes using a sample covered with SiO 2 deposited by PECVD.

본 발명은 고에너지 이온 주입에 의한 격자 정합된 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층과 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고에너지 이온 주입에 의한 밴드갭 파장 이동을 극대화할 수 있는 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층과, 이온 주입 및 열처리 공정의 최적화 등 양자우물 혼합 과정을 최적화하여 최소 100nm 이상의 밴드갭 파장 이동을 얻을 수 있는 에피박막층의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an epitaxial film layer for an optical device having a lattice matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure by high energy ion implantation, and more particularly, to maximize bandgap wavelength shift due to high energy ion implantation. An epitaxial thin film layer for an optical device having an InGaAs / InGaAsP multiple quantum well structure, and a method for manufacturing an epitaxial thin film layer capable of obtaining a bandgap wavelength shift of at least 100 nm by optimizing a quantum well mixing process such as optimization of ion implantation and heat treatment processes.

광전소자의 단일집적은 통신산업을 혁신시킬 수 있는 능력을 갖는 저비용 및 고기능의 소자들을 구현하는데 있어서 핵심적인 역할을 하고 있다.The single integration of optoelectronic devices plays a key role in implementing low cost and high performance devices with the ability to revolutionize the communications industry.

특히, 여러 광기능 소자들의 단일집적은 현재 그 구현 가능성이 매우 커져 있으며, 광부품 산업을 부흥시킬 수 있는 유일한 방법으로 알려지고 있다.In particular, the monolithic integration of several optical functional devices is currently very feasible and known as the only way to revive the optical component industry.

오늘날의 기술로서 칩(chip)상에서의 광 발생 및 검출, 변조 및 스위칭, 그리고 전송은 비용을 절감시키는데 큰 역할을 하고 있으나, 크기와 전력소모가 작은 새로운 세대의 고기능 광집적회로(Photonic Integrated Circuits; PIC)가 필수적으로 요구되고 있는 것이 사실이다.In today's technology, light generation and detection, modulation and switching, and transmission on a chip play a major role in reducing costs, but a new generation of high performance photonic integrated circuits, which are small in size and power consumption; It is true that PIC) is required.

현장에서 사용되고 있는 대부분의 광전소자들은 개별 소자이며, 실제로 다른 기능을 갖는 여러 개의 개별 소자들이 광섬유에 의해 상호 연결됨으로써 한 개의 특수 임무를 수행하게 된다.Most optoelectronic devices used in the field are individual devices, and in fact, several individual devices having different functions are interconnected by optical fibers to perform one special task.

하지만, 이러한 방법으로 시스템이 구축될 때 각각의 개별 칩에 광을 연결하거나 끊는 데는 많은 어려움이 있으며, 각각의 소자를 개별적으로 실장(packaging)하는데 큰 비용이 든다는 단점이 있다.However, when the system is constructed in this way, it is difficult to connect or disconnect the light to each individual chip, and there is a disadvantage that a large cost is required to individually package each device.

실장 비용을 줄이기 위해서는 개별 광전 칩을 동일 칩 내에 집적하는 코패키징(copackaging) 방법을 사용해야 한다.In order to reduce the mounting cost, a copackaging method of integrating individual optoelectronic chips into the same chip must be used.

그러나, 광 결합 문제는 소자간(deivice-to-device)에서도 계속되는 바, 단일 칩상에 광전소자들이 단일집적되면 소자간 광 결합 문제가 완벽하게 제거될 가능성이 크다.However, the optical coupling problem persists in device-to-device, and if the optoelectronic devices are integrated on a single chip, there is a high possibility that the optical coupling problem is completely eliminated.

더욱이, 고기능성 소자들의 단일집적 가능성은 초고속 초대용량 광전송 방식인 WDM(Wavelength Division Multiplexing)의 응용을 위한 새로운 장을 열어놓고 있다.Moreover, the single integration potential of high-functional devices is opening up new avenues for the application of Wavelength Division Multiplexing (WDM), an ultrafast ultra-capacity optical transmission.

지금까지 공통의 제조공정을 가지고 여러 소자들이 동일 칩상에 형성될 수 있는 방법으로서, 옵셋(offset) 양자우물, 버트 조인트(butt-joint) 재성장, 선택적인 영역 성장, 그리고 양자우물 혼합(Quantum Well Intermixing; QWI) 등과 같은 여러 방법들이 연구되어 왔다.Up to now, a method in which multiple devices can be formed on the same chip with a common manufacturing process is provided by offset quantum wells, butt-joint regrowth, selective region growth, and quantum well intermixing. Several methods have been studied.

이러한 방법들 중에서 많은 수의 소자를 제작하기에 적합한 기술, 즉 대면적 단일집적의 큰 잠재력을 가지는 것이 바로 양자우물 혼합이라 할 수 있다.Among these methods, quantum well mixing is a technology that is suitable for manufacturing a large number of devices, that is, having a large potential of large area single integration.

하나의 시편에 여러 개의 광전자 혹은 도파로형 광소자들을 집적시키려면 흡수파장, 굴절계수, 물질저항 등의 광전특성을 달리하는 서로 다른 영역을 시편 위에 만들어주어야 하는데, 양자우물 혼합 기술은 에피택시 재성장 기술이나 양자 제한 스타크 효과를 이용한 기술에 비하여 훨씬 쉽고 국지적인 에너지 밴드갭과 굴절 계수의 변환 정도가 크다는 장점으로 인하여 현재 많이 연구되고 있는 기술이다.Integrating multiple optoelectronic or waveguide photonic devices into a single specimen requires the creation of different areas on the specimen with different photoelectric characteristics, such as absorption wavelength, refractive index, and material resistance. Compared to the technique using the quantum limiting stark effect, it is much easier to study the current technology because of the advantage that the conversion of the local energy bandgap and the refraction coefficient is large.

그리고, 선택적인 혼합(selective intermixing)을 얻기 위해서 수년간 발전되어 온 대표적인 기술들에는 불순물에 의해 유도된 무질서화(Impurity-Induced Disordering; IID), 불순물 없이 공간(vacancy)에 의해 유도된 무질서화(Impurity-Free Vacancy-Enhanced Disordering; IFVD), 광흡수에 의해 유도된 무질서화(Photoabsortion-Induced Disordering; PAID), 그리고 이온 주입에 의해 향상된 무질서화(Implant-Enhanced Disordering; IED) 등이 있다.Representative techniques that have been developed over the years to achieve selective intermixing include impurity-induced disordering (IID) and impurity induced by space without impurities. Free Vacancy-Enhanced Disordering (IFVD), Photoabsortion-Induced Disordering (PAID), and Implant-Enhanced Disordering (IED).

이 중에서 IED 기법[S. Charbonneau, P. Poole, Y. Feng, G. Aers, M. Dion, M. Davies, R. Goldberg, and I. Mitchell, "Band-gap tuning of InGaAs/InGaAsP/InP laser using high energy ion implantation," Appl . Phys. Lett., vol. 67, pp. 2954-2956(1995).]은 이온이 주입되는 동안에 생성된 점 결함(point defect)들이 열처리 과정에서 양자우물(Quantum Well; QW) 영역으로 확산되는 것에 의존한다.Among them, IED technique [S. Charbonneau, P. Poole, Y. Feng, G. Aers, M. Dion, M. Davies, R. Goldberg, and I. Mitchell, "Band-gap tuning of InGaAs / InGaAsP / InP laser using high energy ion implantation," Appl . Phys. Lett., Vol. 67, pp. 2954-2956 (1995).] Rely on point defects generated during implantation of ions to diffuse into the quantum well (QW) region during heat treatment.

이 방법은 공간 분해능이 아주 좋고 열처리 시간(anneal time), 열처리 온도, 그리고 이온 주입량(implant dose)을 이용하여 조절될 수 있으며, 이온 주입 공정에서 수 MeV에서부터 수십 keV까지의 넓은 영역의 이온 주입 에너지들이 사용 된다.This method has a very good spatial resolution and can be controlled using annealing time, annealing temperature, and implant dose. In the ion implantation process, a wide range of ion implantation energy from several MeV to several tens of keV is used. Are used.

지금까지 이온 주입은 단일 파장의 레이저 다이오드나 레이저 다이오드와 광변조기의 집적소자 등을 제작하기 위하여 이용되어 왔다.Until now, ion implantation has been used to fabricate laser diodes of single wavelength or integrated devices of laser diodes and optical modulators.

이때 밴드 끝(band edge)의 파장은 광집적회로의 최적 기능을 얻을 수 있도록 세심하게 조절되어야 한다.At this time, the wavelength of the band edge should be carefully adjusted to obtain the optimal function of the optical integrated circuit.

특히, 동일 기판상에 여러 개의 개별 소자를 집적하기 위해서는 밴드갭 파장이 최소 100nm 이상 이동되어야 한다. In particular, in order to integrate several individual devices on the same substrate, the bandgap wavelength must be shifted by at least 100 nm.

그러나, 상기 인용문헌에서와 같이 공지된 종래기술에서는 파장 이동을 극대화하기 위한 공정이 최적화되어 있지 않다. However, in the known prior art as in the above cited reference, the process for maximizing the wavelength shift is not optimized.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 발명한 것으로서, 고에너지 이온 주입에 의한 밴드갭 파장 이동을 극대화할 수 있는 격자 정합된 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층과, 다중 양자우물 기판에 대한 이온 주입 및 열처리 공정의 최적화 등 양자우물 혼합 과정을 최적화하여 최소 100nm 이상의 밴드갭 파장 이동을 얻을 수 있는 에피박막층의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in consideration of the above-described aspects, and an epitaxial layer for an optical device having a lattice matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure capable of maximizing bandgap wavelength shift due to high energy ion implantation, and multi-quantum It is an object of the present invention to provide an epitaxial thin film manufacturing method capable of obtaining a bandgap wavelength shift of at least 100 nm by optimizing a quantum well mixing process such as optimizing ion implantation and heat treatment for a well substrate.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은, 기판 위의 n-InP 하부클래딩층, 상기 n-InP 하부클래딩층의 상측으로 InGaAs 우물층과 InGaAsP 장벽층이 상호 교번되게 반복 적층되어 구성된 활성층, p-InP 상부클래딩층 및 그 상측의 InGaAs 전극층을 포함하는 격자 정합된(lattice-matched) InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층에 있어서,The present invention, an n-InP lower cladding layer on the substrate, an active layer consisting of an alternately stacked InGaAs well layer and InGaAsP barrier layer on top of the n-InP lower cladding layer, the p-InP upper cladding layer and the upper side A lattice-matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structured epitaxial layer for an optical device comprising an InGaAs electrode layer of

상기 InGaAs 전극층 위에 표면 오염 방지 및 열처리시 InGaAs 전극층에서 Ga이 빠져나와 공간(vacancy)이 형성되는 것을 억제하기 위한 InP 보호층이 형성되어 구성되는 것을 특징으로 한다.An InP protective layer may be formed on the InGaAs electrode layer to prevent Ga from escaping from being formed in the InGaAs electrode layer during surface contamination prevention and heat treatment.

여기서, 상기 InP 보호층은 100nm ~ 200nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.Here, the InP protective layer is characterized in that formed in a thickness of 100nm ~ 200nm.

또한, 상기 활성층은 4nm 두께의 InGaAs 우물층 7개와 10nm 두께의 InGaAsP(1.3Q) 장벽층 6개로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the active layer is characterized by consisting of seven InGaAs well layer of 4nm thickness and six InGaAsP (1.3Q) barrier layer of 10nm thickness.

또한, 상기 상부클래딩층은 두께가 상이한 2개의 영역으로 구성되어, Zn:5×1017cm-3의 도핑농도로 도핑된 하측의 제1상부클래딩층과, Zn:≥1×1018cm-3의 도핑농도로 도핑된 상측의 제2상부클래딩층이 열처리시 Zn이 도핑되지 않은 영역으로 확산되는 정도를 감쇠시켜주도록 상기 상부클래딩층을 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the upper cladding layer is composed of two regions having different thicknesses, the lower first upper cladding layer doped with a doping concentration of Zn: 5 × 10 17 cm −3 , and Zn: ≧ 1 × 10 18 cm The upper cladding layer is formed to attenuate the extent to which the second upper cladding layer doped with a doping concentration of 3 diffuses into the undoped region during Zn heat treatment.

한편, 본 발명은, (a)n-InP 하부클래딩층, InGaAs 우물층과 InGaAsP 장벽층이 상호 교번되게 반복 적층되어 구성된 활성층, p-InP 상부클래딩층 및 그 상측의 InGaAs 전극층을 기판 위에 차례로 형성하는 단계를 포함하는 격자 정합된 (lattice-matched) InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층을 제조하는 방법에 있어서,On the other hand, the present invention, (a) the n-InP lower cladding layer, the InGaAs well layer and the InGaAsP barrier layer is formed by alternately stacking the active layer, the p-InP upper cladding layer and the upper InGaAs electrode layer formed on the substrate in order 1. A method of manufacturing an epitaxial layer for an optical device having a lattice-matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure comprising the steps of:

(b)상기 InGaAs 전극층을 형성한 후 그 상측에 InP 보호층을 형성하는 단계와;(b) forming an InP protective layer thereon after forming the InGaAs electrode layer;

(c)상기와 같이 제작된 다중 양자우물 기판에 대하여 이온 주입을 실시하는 단계와;(c) performing ion implantation on the multi-quantum well substrate prepared as described above;

(d)상기 InP 보호층 위에 유전체 덮개층을 형성하는 단계와;(d) forming a dielectric cover layer over the InP protective layer;

(e)상기 유전체 덮개층이 형성된 다중 양자우물 기판에 대하여 열처리를 실시하는 단계;(e) performing heat treatment on the multiple quantum well substrate on which the dielectric cover layer is formed;

를 포함하는 것을 특징으로 한다.Characterized in that it comprises a.

여기서, 상기 InP 보호층은 100nm ~ 200nm의 두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.Here, the InP protective layer is characterized in that formed to a thickness of 100nm ~ 200nm.

또한, 상기 상부클래딩층은 Zn:5×1017cm-3의 도핑농도로 도핑된 하측의 제1상부클래딩층과, Zn:≥1×1018cm-3의 도핑농도로 도핑된 상측의 제2상부클래딩층으로 분리 형성하여 열처리시 Zn이 도핑되지 않은 영역으로 확산되는 정도를 감쇠시켜주도록 하는 것을 한다.Further, the upper cladding layer is a lower first upper cladding layer doped with a doping concentration of Zn: 5 × 10 17 cm −3 , and an upper first doped with Zn: ≧ 1 × 10 18 cm −3 . By separating and forming the two upper cladding layer to attenuate the extent to which Zn diffuses into the undoped region during heat treatment.

또한, 상기 (c)단계에서, 주입되는 이온 종을 인 이온(P+)으로 하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the step (c), the ion species to be injected is characterized in that the phosphorus ion (P + ).

또한, 상기 (c)단계에서, 이온 주입에 의한 활성층 손상이 발생하지 않도록 활성층에 주입된 이온량과 생성된 공간(vacancy)의 분포가 모두 0이 되는 이온 주입 조건으로 실시하는 것을 특징으로 한다.Further, in the step (c), it is characterized in that the ion implantation conditions in which both the amount of ions injected into the active layer and the distribution of the generated vacancy is 0 so that the active layer damage by the ion implantation does not occur.

또한, 상기 (c)단계의 이온 주입 조건으로서, P 이온을 1MeV의 에너지에서 5×1014cm-3의 이온 주입량(dose)으로 주입하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 5×1014cm-3의 이온 주입량(dose)은 가로×세로×높이가 각각 1cm인 부피(cm3) 속에 이온이 5×1014개 들어 있는 것을 의미한다.
In addition, as the ion implantation conditions of step (c), P ions are implanted at an ion implantation dose of 5 × 10 14 cm −3 at an energy of 1MeV.
Here, the ion implantation dose of 5 × 10 14 cm −3 means that 5 × 10 14 ions are contained in the volume (cm 3 ), each having a width × length × height of 1 cm.

또한, 상기 (c)단계에서, 이온 채널링을 최소화하기 위하여 다중 양자우물 기판을 (100)축에서 7°기울어지게 하여 이온 주입을 실시하는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.In addition, in step (c), in order to minimize ion channeling, the multi-quantum well substrate is inclined at 7 ° on the (100) axis, characterized in that the ion implantation is performed.

또한, 상기 (c)단계에서, 이온 주입 동안에 다중 양자우물 기판의 온도를 200℃로 유지하는 것을 특징으로 한다.In addition, in step (c), the temperature of the multiple quantum well substrate is maintained at 200 ° C. during ion implantation.

또한, 상기 (d)단계에서, 상기 유전체 덮개층으로 SiO2 박막 또는 Si3N4 박막을 증착시키는 것을 특징으로 한다.In the step (d), the SiO 2 thin film or the Si 3 N 4 thin film is deposited on the dielectric covering layer.

또한, 상기 (e)단계에서, 상기 유전체 덮개층이 형성된 다중 양자우물 기판을 675℃ ~ 775℃의 온도범위에서 7분 ~ 12분 동안 열처리하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the step (e), the multi-quantum well substrate on which the dielectric cover layer is formed is heat-treated for 7 minutes to 12 minutes in a temperature range of 675 ℃ ~ 775 ℃.

바람직하게는, 상기 유전체 덮개층이 형성된 다중 양자우물 기판을 775℃의 온도에서 9분 동안 열처리하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the multiple quantum well substrate on which the dielectric cover layer is formed is heat-treated for 9 minutes at a temperature of 775 ° C.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 고에너지 이온 주입에 의한 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층과 그 제조방법에 관한 것으로서, 반도체 레이저 등 광소자용 기판 구조로서 이온 주입에 의한 밴드갭 파장 이동을 극대화할 수 있는 에피박막층 구조와, 이온 주입 및 열처리 공정의 최적화 등 양자우물 혼합 과정을 최적화하여 최소 100nm 이상의 밴드갭 파장 이동을 얻을 수 있는 에피박막층의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an epitaxial thin film layer for an optical device having an InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure by high energy ion implantation, and a method for manufacturing the same. A substrate structure for an optical device such as a semiconductor laser can maximize bandgap wavelength shift due to ion implantation. The present invention relates to an epitaxial thin film layer manufacturing method capable of obtaining a bandgap wavelength shift of at least 100 nm by optimizing an epitaxial thin film layer structure and quantum well mixing processes such as optimization of ion implantation and heat treatment processes.

본 발명자는 열처리 시간과 온도의 상관관계, 열처리시 시료 덮개(cover)에 따른 파장 이동, 그리고 고온에서 이온 주입 외 열적으로 유도된 파장 이동을 억제하는 기술 등의 연구를 진행하여 본 발명을 완성하였다.The present inventors have completed the present invention by studying the correlation between the heat treatment time and temperature, the wavelength shift according to the sample cover during the heat treatment, and the technique of suppressing thermally induced wavelength shift other than ion implantation at high temperature. .

주지된 바와 같이, 다중 양자우물(Multiple Quantum Well; MQW)의 혼합(intermixing)은 성장된 물질의 이득분포를 이동시켜 여러 개의 파장을 갖는 레이저 구조를 단일 웨이퍼상에 제작하는데 이용되고 있다.As is well known, intermixing of multiple quantum wells (MQWs) has been used to fabricate laser structures with multiple wavelengths on a single wafer by shifting the gain distribution of the grown material.

본 발명은 InP 기반의 1527nm 레이저 구조에서 열적으로 발생된 양자우물(quantum well)과 장벽(barrier) 물질의 확산을 증가시키기 위하여 고에너지의 인(phosphorous) 이온을 주입하는 점, 그리고 InGaAs 전극층(cap electrode layer) 위에 소정 두께의 InP 보호층을 성장시켜서 공정 중에 시료(다중 양자우물 기판)가 오염되는 것을 방지하고 열처리시에 InGaAs 전극층으로부터 Ga이 빠져나와 빈 공간(vacancy)이 형성되는 것을 억제하는 점 등에 주된 특징이 있는 것이다.The present invention is to inject high energy phosphorous ions to increase the diffusion of thermally generated quantum wells and barrier materials in the InP-based 1527nm laser structure, and InGaAs electrode layer (cap By growing an InP protective layer having a predetermined thickness on the electrode layer to prevent contamination of the sample (multi-quantum well substrate) during the process, and suppressing the escape of Ga from the InGaAs electrode layer during the heat treatment and the formation of vacancy. There is a main characteristic on the back.

도 1은 본 발명에 따른 에피박막층 구조의 상세 단면도로서, 이를 참조하여 본 발명에 따른 에피박막층 구조에 대해 상술하면 다음과 같다.1 is a detailed cross-sectional view of an epitaxial film layer structure according to the present invention. Hereinafter, the epitaxial film layer structure according to the present invention will be described with reference to the following.

본 발명의 에피박막층은 격자 정합된(lattice-matched) InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조를 이용한 것으로서, 기판 위에 유기금속 화학기상 증착법(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition; 이하 MOCVD라 칭함)을 이용하여 구성요소가 되는 각 층을 성장시켜 형성시킬 수 있다.The epitaxial layer of the present invention uses a lattice-matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure, and is a component using a metal-organic chemical vapor deposition method (hereinafter referred to as MOCVD) on a substrate. Each layer to be grown can be formed.

도 1은 MOCVD 성장장치(reactor)를 이용하여 S-doped InP 기판((100)-oriented n+-type InP substrates) 위에 성장시킨 본 발명의 바람직한 실시예 구성을 보여주고 있다.FIG. 1 shows a preferred embodiment configuration of the present invention grown on S-doped InP substrates ((100) -oriented n + -type InP substrates) using a MOCVD reactor.

구성을 살펴보면, 기판 바로 위에서부터 그 위쪽으로 제1하부클래딩층 및 제2하부클래딩층으로 분리 구성된 n-InP 하부클래딩층(lower cladding layer), 하부구속층(lower confinement layer), InGaAs 우물층(well)과 InGaAsP(1.3Q) 장벽층(barier)을 쌍으로 하여 적어도 한 쌍 이상이 적층되어 구성된 활성층(active layer), 상부구속층(upper confinement layer), 버퍼층(buffer layer), 식각정지층(etch stop layer), 제1상부클래딩층 및 제2상부클래딩층으로 분리 구성된 p-InP 상부클래딩층(upper cladding layer), InGaAs 전극층(cap electrode layer), 그리고 InP 보호층(protection layer)을 차례로 성장시킨 구조로 되어 있다.In the configuration, an n-InP lower cladding layer, a lower confinement layer, and an InGaAs well layer, each of which is divided into a first lower cladding layer and a second lower cladding layer, immediately above the substrate. active layer, upper confinement layer, buffer layer, and etch stop layer formed by stacking at least one pair in a pair of wells and InGaAsP (1.3Q) barrier layers. an etch stop layer, a p-InP upper cladding layer, an InGaAs cap electrode layer, and an InP protection layer, which are separated into a first upper cladding layer and a second upper cladding layer, are sequentially grown. It is a structure made.

보다 상세하게는, 바람직한 실시예의 에피박막층 구조를 형성하기 위하여, S-doped InP 기판 위(>2×1018cm-3)에 상기 제1 및 제2하부클래딩층으로서 200nm 두께의 n-InP 클래딩층(≥1×1018cm-3)과 800nm 두께의 n-InP 클래딩층(5×1017cm-3)을 차례로 성장시키고, 그 위에 120nm 두께의 i-In0 .74Ga0 .26As0 .57P0 .43 하부구속층을 성장 시키며, 그 위에 상기 활성층으로서 4nm 두께의 i-InGaAs 우물층 7개와 10nm 두께의 i-In0.74Ga0.26As0.57P0.43 장벽층 6개를 상호 교번되도록 반복 성장시킨 후, 120nm 두께의 i-In0.74Ga0.26As0.57P0.43 상부구속층, 60nm 두께의 p-InP 버퍼층, 그리고 20nm 두께의 p-In0 .74Ga0 .26As0 .57P0 .43 식각정지층을 차례로 성장시키고, 이어 상기 제1 및 제2상부클래딩층으로서 상기 식각정지층 위에 800nm 두께의 p-InP 클래딩층(Zn: 5×1017cm-3)과 200nm 두께의 p-InP 클래딩층(Zn: ≥1×1018cm-3)을 차례로 성장시킨 다음, 다시 그 위로 200nm 두께의 P+-In0 .53Ga0 .47As 전극층(>2×1019cm-3)과 100nm 두께의 p+-InP 보호층(>2×1019cm-3)을 차례로 성장시켜 형성한다.More specifically, in order to form the epitaxial layer structure of the preferred embodiment, 200 nm thick n-InP cladding as the first and second lower cladding layers on the S-doped InP substrate (> 2 × 10 18 cm −3 ). layer (≥1 × 10 18 cm -3) with a 800nm thick n-InP cladding layer (5 × 10 17 cm -3) was grown in turn, above the 120nm thick i-in 0 .74 Ga 0 .26 as 0 .57 P 0 .43 sikimyeo growing a bottom confinement layer, so that on the i-in 0.74 Ga 0.26 as 0.57 P 0.43 barrier layers six mutually alternating in the i-InGaAs well layers 7 and one of 10nm thickness 4nm thickness as the active layer repetition of, after growing, 120nm thick i-in 0.74 Ga 0.26 As 0.57 P 0.43 the upper confinement layer, a 60nm thick p-InP buffer layer, and a 20nm thick p-in 0 .74 Ga 0 .26 As 0 .57 P 0 .43 An etch stop layer was sequentially grown, followed by an 800 nm thick p-InP cladding layer (Zn: 5 × 10 17 cm −3 ) and 200 nm thick p on the etch stop layer as the first and second upper cladding layers. -InP class Below dingcheung (Zn: ≥1 × 10 18 cm -3) was grown following the turn, back to the top of a 200nm thick P + -In 0 .53 Ga 0 .47 As the electrode layer (> 2 × 10 19 cm -3 ) and It is formed by sequentially growing a 100 nm thick p + -InP protective layer (> 2 x 10 19 cm -3 ).

상기와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에서 다중 양자우물 구조의 활성층은 도핑이 안된 7개의 4nm-InGaAs 우물층과 6개의 10nm-InGaAsP(1.3Q) 장벽층으로 구성된다.As described above, in the preferred embodiment of the present invention, the active layer of the multi-quantum well structure is composed of seven undoped doped 4nm-InGaAs well layers and six 10nm-InGaAsP (1.3Q) barrier layers.

그리고, 상기 제1상부클래딩층은 Zn:5×1017cm-3의 도핑농도로 Zn이 도핑되고, 상기 제2상부클래딩층은 Z≥1×1018cm-3의 도핑농도로 Zn이 도핑되어, 이러한 제1 및 제2상부클래딩층이 후술하는 열처리 공정에서 675℃ 이상의 열처리시에 Zn이 도핑되지 않은 영역(undoped region)으로 확산되는 정도를 감쇠시켜주는 상부클래딩층을 형성한다.The first upper cladding layer is doped with Zn at a doping concentration of Zn: 5 × 10 17 cm −3 , and the second upper cladding layer is doped with Zn at a doping concentration of Z ≧ 1 × 10 18 cm −3 . Thus, the first and second upper cladding layers are formed to form an upper cladding layer that attenuates the extent to which Zn is diffused into an undoped region during heat treatment of 675 ° C. or higher in a heat treatment process described later.

그리고, InGaAs 전극층이 이온 주입과 열처리 공정, 그리고 기타 반도체 레 이저 제조공정에서 오염되는 것을 방지하기 위하여 InGaAs 전극층 위에는 소정 두께의 InP 보호층을 성장시키며, 이때 InP 보호층의 두께는 후술하는 열처리 공정에서의 공정조건을 고려할 때 100nm ~ 200nm로 하는 것이 바람직하다.In order to prevent the InGaAs electrode layer from being contaminated in ion implantation, heat treatment, and other semiconductor laser manufacturing processes, an InP protective layer having a predetermined thickness is grown on the InGaAs electrode layer. In consideration of the process conditions of 100nm ~ 200nm is preferred.

여기서, InP 보호층의 두께를 100nm 미만으로 할 경우에는 이후 열처리시에 InGaAs 전극층에서 Ga가 빠져나와 빈 공간이 형성되는 것을 억제하는 효과가 미흡해지고, InP 보호층의 두께가 너무 얇아서 많은 일련의 양자우물 혼합 공정과 광소자 제조공정에서 시료 표면을 보호하기에 적합하지 않으므로 바람직하지 않다.In this case, when the thickness of the InP protective layer is less than 100 nm, the effect of suppressing the escape of Ga from the InGaAs electrode layer during the subsequent heat treatment and the formation of empty spaces is insufficient, and the thickness of the InP protective layer is too thin. It is not preferable because it is not suitable for protecting the sample surface in the well mixing process and the optical device manufacturing process.

또한 두께를 200nm를 초과하여 형성시킬 경우 InP 보호층의 두께에 비례하여 에피박막층 성장과 이온 주입 공정에서 추가 비용의 소요가 불가피하므로 바람직하지 않다.In addition, when the thickness is formed to exceed 200 nm, it is not preferable because additional costs are inevitable in the epitaxial layer growth and ion implantation process in proportion to the thickness of the InP protective layer.

도 1의 실시예에서는 InP 보호층의 두께를 이후 열처리 조건 등을 고려하여 100nm로 설정하였다.In the embodiment of FIG. 1, the thickness of the InP protective layer was set to 100 nm in consideration of heat treatment conditions thereafter.

상기와 같이 본 발명의 구조에서는 InGaAs 전극층 위에 InP 보호층을 성장시킴으로써, 공정상에서 시료(다중 양자우물 기판)가 오염되는 것을 방지할 수 있고, 열처리시에 InGaAs 전극층에서 Ga가 빠져나와 빈 공간(vacancy)이 형성되는 것을 억제할 수 있는 바, 후술하는 바와 같이 이온 주입 외의 열적으로 유도되는 파장 이동을 최대한 억제할 수 있게 된다.As described above, in the structure of the present invention, by growing the InP protective layer on the InGaAs electrode layer, it is possible to prevent the sample (multi-quantum well substrate) from being contaminated in the process, and Ga escapes from the InGaAs electrode layer during the heat treatment. ) Can be suppressed, so that the thermal shift induced other than ion implantation can be suppressed to the maximum as described later.

한편, 본 발명에서는 상기와 같이 MOCVD 방법으로 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조를 기판상에 형성시킨 다음, 이 다중 양자우물 기판에 대하여 고에너지 이온 주입, 유전체 덮개층 증착, 열처리(annealing) 과정을 진행하여 양자우물로 구성된 기판에 국부적으로 다른 밴드갭을 형성하게 된다.Meanwhile, in the present invention, an InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure is formed on a substrate by MOCVD as described above, and then high energy ion implantation, dielectric cover layer deposition, and annealing are performed on the multi-quantum well substrate. As a result, a locally different band gap is formed on the substrate formed of the quantum well.

도 2는 본 발명에 따른 제조방법의 공정을 도시한 블럭도로서, 우선 이온 주입 과정에 대하여 설명하면 다음과 같다.2 is a block diagram illustrating a process of the manufacturing method according to the present invention. First, the ion implantation process will be described below.

InP 기반의 양자우물 구조에서 혼합의 정도는 이온 주입 과정에 의해 물질 내에 만들어진 점 결함(point defect)의 수에 비례해서 나타난다.In InP-based quantum well structures, the degree of mixing is proportional to the number of point defects created in the material by ion implantation.

또한 우물(well) 속에 직접 이온 주입은 PL(Photoluminescence) 세기가 급격히 감소하는데, 이는 이온 주입이 열처리에 의해 없어지지 않는 비발광 재결합 센터(nonradiative recombination center)들을 만든다는 것을 의미한다 [S. Charbonneau, P. J. Poole, Y. Feng, G. C. Aers, M. Dion, M. Davies, R. D. Goldberg, and I. V. Mitchell, "Band-gap tuning of InGaAs/InGaAsP/InP laser using high energy ion implantation," Appl .Phys. Lett ., vol. 67, pp. 2954-2956(1995).]. In addition, direct ion implantation into the wells dramatically reduces the photoluminescence (PL) intensity, which means that ion implantation creates nonradiative recombination centers that are not lost by heat treatment [S. Charbonneau, PJ Poole, Y. Feng, GC Aers, M. Dion, M. Davies, RD Goldberg, and IV Mitchell, "Band-gap tuning of InGaAs / InGaAsP / InP laser using high energy ion implantation," Appl . Phys. Lett ., Vol. 67, pp. 2954-2956 (1995).

본 발명에서는 열 확산에 의한 혼합 과정에 기여하는 점 결함들의 수를 극대화하기 위해서 점 결함들이 양자우물(QW)에 더 가깝게 만들어지는 것이 유리하기 때문에 As 대신에 인(P) 이온들이 1MeV의 에너지에서 주입되도록 선택되었다.In the present invention, it is advantageous for the point defects to be made closer to the quantum well (QW) in order to maximize the number of point defects contributing to the mixing process due to heat diffusion, so that instead of As, phosphorus (P) ions are produced at an energy of 1MeV. Selected to be injected.

물질에 주입된 이온의 깊이 및 분포 를 계산하는 프로그램인 SRIM 2000[J. F. Ziegler, Handbook of Ion Implantation Technology, 1st ed. (North-Holland, Amsterdam, 1992), Chap. 1, pp. 1-68.]을 이용하여 수행한 시뮬레이션 결과에 의하면, 1MeV에서 에피박막층에 인 이온(P+)이 주입될 때 예상되는 평균 주입깊이 (range)는 0.966㎛이다. SRIM 2000, JF Ziegler, Handbook of Ion Implantation Technology, 1st ed. (North-Holland, Amsterdam, 1992), Chap. 1, pp. 1-68.] Shows that the average implantation depth (range) expected when the phosphorus ion (P + ) is implanted into the epitaxial layer at 1MeV is 0.966㎛.

이러한 이온 주입깊이는 표면 아래 1.5㎛에 있는 에피박막층 구조의 활성영역(active region)보다 훨씬 짧다. This ion implantation depth is much shorter than the active region of the epitaxial layer structure at 1.5 탆 below the surface.

도 3은 이온 주입깊이(range)와 유도된 공간(vacancy) 분포를 보여준다. 3 shows the ion implantation range and induced vacancy distribution.

본 발명의 에피박막층 구조에서 활성층은 표면으로부터 1500nm(1.5㎛)에 위치해 있기 때문에 활성층에 주입된 이온량과 생성된 공간의 분포가 모두 0(zero)이 되며, 따라서 상기한 이온 주입 조건에서는 이온 주입에 의한 활성층의 손상(damage)은 없을 것으로 예상된다.In the epitaxial layer structure of the present invention, since the active layer is located at 1500 nm (1.5 μm) from the surface, both the amount of ions injected into the active layer and the distribution of the generated space are zero (zero). It is expected that there will be no damage of the active layer.

본 발명에 따른 이온 주입 공정에서 상기와 같이 P+를 1MeV의 에너지에서 5×014cm-3의 이온 주입량(dose)으로 시료에 주입함으로써 공간(vacancies) 및 간극(interstitials), 그리고 다른 결함(defect)들이 클래딩층 내에 만들어지는데, 이와 같이 인 이온이 사용되는 경우에는 부가적인 불순물(doping)들이 레이저 구조에 유입되지 않는 장점이 있게 된다. In the ion implantation process according to the present invention, by injecting P + into the sample at an ion implantation of 5 × 0 14 cm −3 at an energy of 1MeV, vacancies, interstitials, and other defects ( Defects are created in the cladding layer, which is advantageous in that when phosphorus ions are used, additional dopings do not enter the laser structure.

본 발명자는 에피박막층의 고에너지 이온 주입을 위하여 NEC사(社)의 2.0MV Tandem을 이용하였으며, 본 발명에서 이온 주입 동안에 시료는 이온 채널링(channeling effect)을 최소화하기 위하여 (100)축에서 7°기울어지게 한다. The present inventors used 2.0 MV Tandem of NEC Co., Ltd. for high energy ion implantation of epitaxial thin film layer. In the present invention, during ion implantation, the sample is 7 ° on the (100) axis to minimize ion channeling effect. Tilt it up.

그리고 더 높은 확산 활성 에너지를 필요로 하는 결함 집합체(defect aggregate)의 형성을 피하기 위해서 이온 주입 동안에 시료의 온도를 200℃로 유지한다.The temperature of the sample is then maintained at 200 ° C. during ion implantation to avoid the formation of defect aggregates that require higher diffusional activation energy.

다음으로 이온 주입이 끝난 앙자우물 기판의 표면, 즉 InP 보호층 위에 플라즈마 화학기상 증착법(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; 이하 PECVD라 칭함)을 이용하여 유전체 덮개층을 증착시킨다.Next, a dielectric cover layer is deposited on the surface of the ion implanted encapsulation substrate, that is, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) on the InP protective layer.

이때 유전층 덮개층을 소정 두께로 증착시킬 수 있는데, 예를 들면 Si3N4 또는 SiO2 박막을 300nm 두께로 증착시킨다.In this case, the dielectric layer covering layer may be deposited to a predetermined thickness, for example, a Si 3 N 4 or SiO 2 thin film is deposited to a thickness of 300 nm.

그리고, 이온 주입 및 유전체 덮개층 증착 후에는 다중 양자우물 기판에 대하여 밴드갭 파장 이동을 위한 열처리(anealing)를 실시하며, 열처리가 완료된 후에는 유전체 덮개층을 제거한다.Then, after ion implantation and dielectric cover layer deposition, annealing is performed to shift the bandgap wavelength to the multi-quantum well substrate. After the heat treatment is completed, the dielectric cover layer is removed.

본 발명에서 기판의 열처리 공정에 대해 상술하면 다음과 같다.Hereinafter, the heat treatment process of the substrate in the present invention will be described.

본 발명에서 열처리 공정은 RTA(Rapid Thermal Annealer)를 이용하여 실시할 수 있으며, 이온 주입 및 유전체 덮개층 증착을 완료한 양자우물 구조 기판을 675℃ ~ 775℃의 온도범위에서 7분 ~ 12분 동안 실시한다.In the present invention, the heat treatment process may be performed using a rapid thermal annealer (RTA), and the quantum well structure substrate, which has completed ion implantation and deposition of a dielectric cover layer, is used for 7 minutes to 12 minutes in a temperature range of 675 ° C to 775 ° C. Conduct.

열처리 공정을 675℃ 미만에서 실시하는 경우에는 낮은 열처리 온도로 인하여 원하는 수준의 밴드갭 파장 이동을 얻을 수 없으며, 775℃를 초과하여 실시할 경우에는 시료 표면으로부터 P가 과도하게 빠져나가는 문제가 있는 바, 바람직하지 않다.If the heat treatment process is performed below 675 ℃, the desired level of bandgap wavelength shift cannot be obtained due to the low heat treatment temperature. If the heat treatment is performed above 775 ℃, there is a problem that P is excessively released from the sample surface. , Not preferred.

그리고, 열처리를 7분 미만으로 실시할 경우 100nm 이상의 밴드갭 파장 이동을 얻기 힘든 문제가 있고, 도 4에서와 같이 PL 피크 파장은 열처리 시간 7분 이후부터 포화되기 때문에 7분 이상으로 열처리를 실시하는 것이 바람직하다.In addition, when the heat treatment is performed in less than 7 minutes, there is a problem that it is difficult to obtain a bandgap wavelength shift of 100 nm or more, and as shown in FIG. 4, since the PL peak wavelength is saturated after the heat treatment time of 7 minutes, the heat treatment is performed for 7 minutes or more. It is preferable.

또한 열처리를 12분을 초과하여 실시할 경우에는 열처리 시간을 증가시킨 것에 비해 파장 이동 효과가 작아서 효율적이지 못한 문제가 있으므로 바람직하지 않으며, 상기 결과로부터 열처리 공정의 시간을 줄이면서 최대 파장 이동을 얻기 위한 최적의 열처리 시간은 9분이 된다.In addition, when the heat treatment is carried out for more than 12 minutes, it is not preferable because the wavelength shifting effect is small compared to the increase in the heat treatment time, which is not preferable. The optimum heat treatment time is 9 minutes.

상기와 같은 열처리 공정의 최적 조건을 도출하기 위하여, 본 발명자는 우선 유전체 덮개층을 증착시키기 전에 양자우물 기판을 열처리하여 보았는 바, Ar 분위기로 675℃에서 1분간 열처리하였을 때 시료 표면에서 P가 빠져나간 흔적을 현미경으로 확인하였다.In order to derive the optimum conditions of the heat treatment process as described above, the present inventors first heat-treated the quantum well substrate before depositing the dielectric cover layer, P is removed from the surface of the sample when the heat treatment for 1 minute at 675 ℃ in Ar atmosphere Traces left were identified under a microscope.

이에 시료 표면으로부터 P의 외부 확산(out-diffusion)을 막기 위해서 PECVD의 방법으로 Si3N4 또는 SiO2의 유전체 덮개층을 양자우물 기판 표면에 소정 두께로 증착한 후 열처리를 실시한다. Accordingly, in order to prevent out-diffusion of P from the sample surface, a dielectric cover layer of Si 3 N 4 or SiO 2 is deposited on the surface of the quantum well substrate by PECVD and then heat treated.

열처리시 RTA의 Quartz 시료 홀더가 기판쪽에서 외부 확산된 P에 의해 오염되지 않도록 시료를 미도핑(undoped) 실리콘 웨이퍼 위에 놓여진 상태로 열처리하는 것이 바람직하다.During the heat treatment, it is preferable to heat-treat the sample on an undoped silicon wafer so that the quartz sample holder of the RTA is not contaminated by P diffused externally from the substrate side.

다중 양자우물(MQW) 경계에서의 혼합은 점 결함에 의한 무질서(point-defect-induced disordering)와 열적으로 유도된 무질서(thermally induced disordering)에 의해서 만들어진다. Mixing at the boundary of multiple quantum wells (MQW) is created by point-defect-induced disordering and thermally induced disordering.

점 결함은 이온 주입에 의해 발생된 후 열처리 동안에 에피박막층 구조에서 확산되며, 이 방법은 적절한 이온 주입 마스크를 이용하는 경우 이온 주입량이 시 료의 한 영역에서 다른 영역으로 변하는 공간 선택성(spatial selectivity)의 장점을 제공한다. Point defects are generated by ion implantation and then diffused in the epitaxial layer structure during heat treatment, and this method provides the advantage of spatial selectivity in which the amount of ion implantation changes from one region of the sample to another using an appropriate ion implantation mask. To provide.

그러나, 열처리 온도가 너무 높으면 열에너지가 점 결함이 없을 때조차도 혼합을 일으키기에 충분해지는 바, 이것은 혼합 정도의 공간 조절(spatial control)이 없기 때문에 바람직하지 않은 효과이다. However, if the heat treatment temperature is too high, the thermal energy is sufficient to cause mixing even in the absence of point defects, which is an undesirable effect since there is no spatial control of the degree of mixing.

압축 변형된(compressively strained) 활성층을 갖는 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 경우 685℃의 열처리 온도는 이온 주입이 안 된 물질의 PL 스펙트럼을 이동시키지 않는 가장 높은 열처리 온도에 해당된다[M. Paquette, J. Beauvais, J. Beerens, P. J. Poole, S. Charbonneau, C. J. Miner, and C. Blaauw, "Blue-shifting of InGaAsP/InP laser diodes by low-energy ion implantation," Appl . Phys. Lett ., vol. 71, pp. 3749-3751(1997).] For InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structures with a compressively strained active layer, the annealing temperature of 685 ° C corresponds to the highest annealing temperature that does not shift the PL spectrum of the non-ion implanted material [M. Paquette, J. Beauvais, J. Beerens, PJ Poole, S. Charbonneau, CJ Miner, and C. Blaauw, "Blue-shifting of InGaAsP / InP laser diodes by low-energy ion implantation," Appl . Phys. Lett . , vol. 71, pp. 3749-3751 (1997).]

따라서, 본 발명에서 675℃를 열처리 온도로 선택하였으나, 격자 정합된 양자우물 구조는 스트레인(strain) 구조에 비해 열적으로 안정하다고 알려져 있기 때문에 더 높은 온도에서 열처리가 가능하다. Therefore, although 675 ° C. was selected as the heat treatment temperature in the present invention, the lattice matched quantum well structure is known to be thermally stable compared to the strain structure, and thus heat treatment is possible at a higher temperature.

도 4는 열처리 온도의 함수로 측정된 상온 PL 피크 파장의 변화를 나타낸 것으로서, 열처리된 시료는 PL 측정을 위해 이온 주입이 된 상부클래딩 층까지 식각되었으며, PL 스펙트럼은 상온에서 측정되었다.Figure 4 shows the change in the room temperature PL peak wavelength measured as a function of the heat treatment temperature, the heat-treated sample was etched to the upper cladding layer is ion implanted for PL measurement, the PL spectrum was measured at room temperature.

도 4를 참조하면, 이온 주입이 안 된 시료에서 측정된 PL 파장이 1527nm이고, 열처리 시간이 증가함에 따라 PL 파장이 급격히 단파장으로 이동을 한 후 열처리 시간 9분 전후 구간에서 파장 이동이 포화됨을 알 수 있다.Referring to FIG. 4, the PL wavelength measured in the sample without ion implantation is 1527 nm, and as the heat treatment time increases, the PL wavelength rapidly shifts to a short wavelength, and then the wavelength shift is saturated in a section about 9 minutes before and after the heat treatment time. Can be.

공간(vacancy) 전면(front)이 양자우물(QW) 영역을 지나 이동할 때 청색이동(blueshift)은 선형으로 증가하고, 일단 공간 전면이 양자우물 영역을 통과했을 때 청색이동이 정지하기 때문에 PL 파장이 포화되는 경향을 보인다. The blue shift increases linearly as the vacancy front moves past the quantum well (QW) region, and once the space front passes through the quantum well region, the blue shift stops, so the PL wavelength It tends to be saturated.

그러므로 공간(vacancy)들이 전체 소자 구조를 지나서 n-type 기판으로 이동되는 것으로 보인다.Therefore, the vacancy seems to move through the entire device structure to the n-type substrate.

열처리 시간이 12분일 때 PL 파장이 1414nm이기 때문에 최대 파장 이동(Δλ)은 113nm이 된다.When the heat treatment time is 12 minutes, the maximum wavelength shift Δλ is 113 nm because the PL wavelength is 1414 nm.

도 5는 열처리시 외부 확산이 일어나지 않는 조건에서 유전체 덮개층이 없을 때와 PECVD로 증착된 Si3N4와 SiO2 박막의 유전체 덮개층이 있을 때 상온에서 측정된 PL 파장을 보여준다.FIG. 5 shows PL wavelengths measured at room temperature in the absence of a dielectric covering layer in a condition that no external diffusion occurs during heat treatment and in the presence of a dielectric covering layer of Si 3 N 4 and SiO 2 thin films deposited by PECVD.

RTA 챔버의 Ar 가스 압력은 Si3N4와 SiO2이 있을 때 420Torr인 반면에 덮개가 없는 경우 590Torr이었으며, 590Torr에서 열처리된 시료는 현미경으로 인이 누출되지 않은 것이 확인되었다.The Ar gas pressure of the RTA chamber was 420 Torr in the presence of Si 3 N 4 and SiO 2 , whereas it was 590 Torr without the cover, and the sample heat-treated at 590 Torr did not leak phosphorus under the microscope.

그리고, 열처리 온도와 시간은 모두 675℃와 9분으로 고정하였다. And the heat processing temperature and time were all fixed at 675 degreeC and 9 minutes.

도 5의 결과를 볼 때 유전체 덮개층이 없는 경우와 SiO2의 유전체 덮개층이 있는 경우의 PL 파장이 각각 1426nm와 1417nm으로 거의 같기 때문에 열적으로 유도된 무질서(thermaly-induced disordering)에 의한 밴드갭 파장의 이동은 거의 일어나지 않음을 알 수 있다.5 shows that the bandgap due to thermally-induced disordering is because the PL wavelengths in the absence of the dielectric covering layer and in the case of the dielectric covering layer of SiO 2 are almost equal to 1426 nm and 1417 nm, respectively. It can be seen that the shift of wavelength rarely occurs.

이것은 본 발명의 에피박막층 구조에서 InGaAs 전극층 위에 있는 100nm 두께 의 InP 보호층에 의해 유전체 덮개층이 없는 경우에도 InGaAs 전극층에 있는 Ga가 빠져나가지 못하기 때문인 것으로 판단된다. This is believed to be because Ga in the InGaAs electrode layer cannot escape even when there is no dielectric cover layer by the 100 nm thick InP protective layer on the InGaAs electrode layer in the epitaxial layer structure of the present invention.

이상의 결과로부터 675℃에서 9분간 열처리를 하는 경우 유전체 덮개층의 종류와 유무에 관계없이 최대로 얻을 수 있는 밴드갭 파장 변화는 110nm 정도임을 알 수 있으며, 이보다 더 큰 파장 변화를 얻기 위해서는 열처리 온도를 증가시킬 필요가 있다. From the above results, it can be seen that the maximum bandgap wavelength change that can be obtained regardless of the type and presence of the dielectric cover layer is about 110 nm when the heat treatment is performed for 9 minutes at 675 ° C. Need to be increased.

도 6은 열처리 온도의 함수로 상온에서 측정된 PL 스펙트럼을 보여준다. Figure 6 shows the PL spectrum measured at room temperature as a function of heat treatment temperature.

300nm 두께의 SiO2 박막을 250℃에서 PECVD를 이용하여 InP 보호층 위에 증착한 후, 아르곤(Ar) 분위기에서 챔버의 동작압력이 422Torr일 때 675℃부터 825℃까지 50℃ 간격으로 열처리를 실시하였고, 이때 열처리 시간은 9분으로 고정하였다. A 300 nm thick SiO 2 thin film was deposited on the InP protective layer using PECVD at 250 ° C., and then heat treated at an interval of 50 ° C. from 675 ° C. to 825 ° C. when the operating pressure of the chamber was 422 Torr in argon (Ar) atmosphere. In this case, the heat treatment time was fixed to 9 minutes.

우선 825℃에서는 9분간 열처리한 시료에서 인이 모두 빠져나가고 In만이 남아 있었으며, 따라서 이 온도 이상에서 열처리를 하기 위해서는 인이 빠져나가지 못하는 조건이 새로 찾아져야 한다. First, at 825 ° C, all phosphorus was released from the sample heat-treated for 9 minutes, and only In remained. Therefore, in order to perform heat treatment at this temperature or higher, a new condition must be found.

PL 스펙트럼은 InP 클래딩층이 식각된 상태에서 측정되었다.The PL spectrum was measured with the InP cladding layer etched.

도 6의 결과를 볼 때 PL의 세기는 열처리하지 않은(as-grown) 시료에서 가장 크고 675℃에서 열처리한 시료에서 가장 작다. 6, the intensity of PL is the largest in the as-grown sample and the smallest in the sample heat treated at 675 ° C.

그리고, 온도가 증가하면서 PL 세기가 점차 증가하였으며, 열처리하지 않은 시료는 InP 클래딩층이 식각되지 않은 상태에서 측정되었음에도 불구하고 675℃에 서 열처리된 시료보다 PL의 세기가 약 20배 정도 크다. In addition, the PL strength gradually increased as the temperature was increased, and the untreated heat-treated sample was about 20 times larger than the heat-treated sample at 675 ° C even though the InP cladding layer was measured without etching.

이 사실로부터 675℃에서 열처리된 시료는 이온 주입에 의한 손상(damage)이 심하기 때문에 PL 세기가 감소되고 PL 스펙트럼도 매끄럽지 않은 것으로 해석된다.It is interpreted that the sample heat-treated at 675 ° C. is severely damaged by ion implantation, and thus the PL intensity is reduced and the PL spectrum is not smooth.

이를 뒷받침해주는 것은 도 6에서 725℃ 이상에서 열처리된 시료의 스펙트럼이 매끄럽고 PL 세기가 증가된 결과이다. Supporting this is the result that the spectrum of the sample heat-treated at 725 ℃ or more in Figure 6 is smooth and the PL intensity is increased.

이온 주입에 의한 손상은 열처리 온도가 725℃보다 높을 때 재결정화에 의해 감소되는 것을 알 수 있으며, 따라서 이온 주입에 의해 생긴 비발광 재결합 센터들은 725℃ 이상에서 9분 열처리될 때 사라진다. It can be seen that the damage caused by ion implantation is reduced by recrystallization when the heat treatment temperature is higher than 725 ° C., and thus the non-luminescent recombination centers generated by ion implantation disappear when heat treated at 725 ° C. for 9 minutes.

한편, 도 6로부터 775℃에서 9분간 열처리된 시료의 밴드갭 파장 이동은 140nm였으며, 이러한 값은 675℃에서 측정된 파장보다 약 30nm 더 청색이동된 값이다. Meanwhile, the bandgap wavelength shift of the sample heat-treated at 775 ° C. for 9 minutes was 140 nm, which is about 30 nm more blue shifted than the wavelength measured at 675 ° C. FIG.

이 결과가 이온 주입이 없이 열적으로 생긴 무질서만으로 이동된 파장 이동과 비교되는 것은 의미가 있다. It is meaningful that this result is compared to wavelength shifts shifted only to thermal disorders created without ion implantation.

InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조가 150nm 두께의 PECVD SiO2 박막으로 덮힌 후 775℃에서 30초 동안 열처리되었을 때 파장 이동은 200nm 이상이 된다[Hyun-Soo Kim, Jeong Woo Park, Dae Kon Oh, Kwang Ryong Oh, Sung June Kim, and In-Hoon Choi,"Quantum well intermixing of In1 - xGaxAs/InP and In1 - xGaxAs/In1 - xGaxAs1-yPy muliple-quantum-well structures by using the impurity-free vacancy diffusion technique, " Semicon. Sci. Technol. 15, pp.1005-1009(2000)] When the InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure is covered with 150nm thick PECVD SiO 2 thin film and then heat treated at 775 ° C for 30 seconds, the wavelength shift becomes more than 200nm [Hyun-Soo Kim, Jeong Woo Park, Dae Kon Oh, Kwang Ryong Oh, Sung June Kim, and In-Hoon Choi, "Quantum well intermixing of In 1 - x Ga x As / InP and In 1 - x Ga x As / In 1 - x Ga x As1-yP y muliple-quantum-well structures by using the impurity-free vacancy diffusion technique, "Semicon. Sci. Technol. 15, pp. 1005-1009 (2000)]

따라서, 본 발명은 열적으로 생성된 파장 이동이 약 7배 정도 감소한 결과를 보여준다. Therefore, the present invention shows a result of about 7 times reduction in thermally generated wavelength shift.

그 이유로서, 상기 인용문헌에서는 SiO2 박막이 InGaAs 바로 위에 있기 때문에 고온에서 Ga2O3가 형성되고 Ga 공간(vacancy)이 많이 생성되어 다중 양자우물(MQW) 영역으로 확산되기 때문에 밴드갭 이동이 크다. For this reason, in this reference, because the SiO 2 thin film is directly above InGaAs, Ga 2 O 3 is formed at a high temperature, a lot of Ga vacancies are generated and diffused into the multi-quantum well (MQW) region, so that the band gap shift is caused. Big.

반면에 본 발명에서는 InGaAs 전극층과 PECVD로 증착된 SiO2 사이에 100nm 두께의 InP 보호층이 있기 때문에 InGaAs 전극층에 있는 Ga이 SiO2의 산소와 결합하여 Ga2O3가 생성될 확률이 감소될 수 있으며, 따라서 에피박막층에 생성되는 Ga 공간(vacancy)이 상대적으로 줄어든 것으로 해석된다. In the present invention, on the other hand be a Ga in the InGaAs electrode layer decreases the chance that the Ga 2 O 3 generated by combining with oxygen in SiO 2 since the InP protective layer of 100nm thickness between the SiO 2 deposited by InGaAs layer and PECVD Therefore, Ga vacancies generated in the epitaxial film layer are interpreted to be relatively reduced.

결국, 이를 통해서 열적으로 유도되는 파장 이동이 InP 보호층에 의하여 억제될 수 있는 효과가 얻어졌다. As a result, there was obtained an effect that the thermal shift induced wavelength shift can be suppressed by the InP protective layer.

또한 열처리 온도가 725℃일 때 파장 이동은 675℃의 결과와 비교할 때 10nm 이내에서 일치하고 이온 주입에 의한 손상이 크게 감소하기 때문에 광소자의 제작에 적합하다. In addition, when the heat treatment temperature is 725 ℃, the wavelength shift is within 10 nm compared with the result of 675 ℃ and is suitable for the fabrication of optical devices because the damage caused by ion implantation is greatly reduced.

이와 같이 하여, 본 발명에 따르면, 고에너지 이온 주입에 의한 밴드갭 파장 이동을 극대화할 수 있는 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층과, 이온 주입 및 열처리 공정의 최적화 등 양자우물 혼합 과정을 최적화하여 최소 100nm 이상의 밴드갭 파장 이동을 얻을 수 있는 에피박막층의 제조방법을 제공 할 수 있게 된다.Thus, according to the present invention, an epitaxial film layer for an optical device having an InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure capable of maximizing bandgap wavelength shift due to high energy ion implantation, and a quantum well mixing process such as optimization of ion implantation and heat treatment processes It is possible to provide a method for manufacturing an epitaxial thin film layer that can be obtained by optimizing the bandgap wavelength shift of at least 100nm or more.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 이온 주입에 의한 밴드갭 파장 이동을 극대화할 수 있는 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층과, 이온 주입 및 열처리 공정의 최적화 등 양자우물 혼합 과정을 최적화하여 최소 100nm 이상의 밴드갭 파장 이동을 얻을 수 있는 에피박막층의 제조방법을 제공할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, an epitaxial film layer for an optical device having an InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure capable of maximizing bandgap wavelength shift due to ion implantation, and a quantum well mixing process such as optimization of ion implantation and heat treatment processes By optimizing the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing an epitaxial layer which can obtain a bandgap wavelength shift of at least 100 nm or more.

본 발명에 의한 밴드갭 파장 이동의 극대화를 위한 최적화 조건들은 단일 칩상에 많은 수의 개별 소자들을 집적시키는데 적합하다. 열처리 온도와 조건에 따라서 최대 140nm까지 파장 이동이 가능하므로 단일 집적광회로 제작에 쉽게 적용할 수 있다. 본 발명에 의하여 단일 집적광회로가 개발되면 광통신산업을 혁신시킬 수 있는 저비용과 고기능 소자들의 구현이 용이해질 수 있고, 광부품 산업 전반의 발전에 크게 기여할 수 있게 된다. Optimization conditions for maximizing bandgap wavelength shift according to the present invention are suitable for integrating a large number of individual devices on a single chip. The wavelength can be shifted up to 140nm depending on the heat treatment temperature and conditions, making it easy to apply to the fabrication of a single integrated optical circuit. Development of a single integrated optical circuit according to the present invention can facilitate the implementation of low-cost and high-function devices that can revolutionize the optical communication industry, it is possible to greatly contribute to the development of the overall optical component industry.

Claims (15)

기판 위의 n-InP 하부클래딩층, 상기 n-InP 하부클래딩층의 상측으로 InGaAs 우물층과 InGaAsP 장벽층이 상호 교번되게 반복 적층되어 구성된 활성층, p-InP 상부클래딩층 및 그 상측의 InGaAs 전극층을 포함하는 격자 정합된(lattice-matched) InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층에 있어서,An n-InP lower cladding layer on the substrate, an active layer consisting of an alternately stacked InGaAs well layer and an InGaAsP barrier layer on top of the n-InP lower cladding layer, a p-InP upper cladding layer, and an InGaAs electrode layer on top thereof An epitaxial thin film layer for an optical device having a lattice-matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure comprising: 상기 InGaAs 전극층 위에 표면 오염 방지 및 열처리시 InGaAs 전극층에서 Ga이 빠져나와 공간(vacancy)이 형성되는 것을 억제하기 위한 InP 보호층이 형성되어 구성되는 것을 특징으로 하는 격자 정합된 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층.A lattice matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure, wherein an InP protective layer is formed on the InGaAs electrode layer to prevent Ga from escaping from the surface of the InGaAs electrode layer and to prevent vacancy. Epitaxial layer for optical devices. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 InP 보호층은 100nm ~ 200nm의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 격자 정합된 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층.The InP protective layer is an epitaxial film layer for an optical device having a lattice matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure, characterized in that formed in a thickness of 100nm ~ 200nm. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 활성층은 4nm 두께의 InGaAs 우물층 7개와 10nm 두께의 InGaAsP(1.3Q) 장벽층 6개로 구성되는 것을 특징으로 하는 격자 정합된 InGaAs/InGaAsP 다중 양자 우물 구조의 광소자용 에피박막층.The active layer comprises a lattice matched InGaAs / InGaAsP multiple quantum well structure optical epitaxial layer, characterized in that the active layer is composed of seven InGaAs well layer of 4nm thickness and six InGaAsP (1.3Q) barrier layer of 10nm thickness. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 상부클래딩층은 두께가 상이한 2개의 영역으로 구성되어, Zn:5×1017cm-3의 도핑농도로 도핑된 하측의 제1상부클래딩층과, Zn:≥1×1018cm-3의 도핑농도로 도핑된 상측의 제2상부클래딩층이 열처리시 Zn이 도핑되지 않은 영역으로 확산되는 정도를 감쇠시켜주도록 상기 상부클래딩층을 형성하는 것을 특징으로 하는 격자 정합된 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층.The upper cladding layer is composed of two regions having different thicknesses, the lower first upper cladding layer doped with a doping concentration of Zn: 5 × 10 17 cm −3 , and Zn: ≧ 1 × 10 18 cm −3 . A lattice matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure wherein the upper cladding layer doped with a doping concentration forms the upper cladding layer to attenuate the diffusion of Zn into the undoped region during heat treatment. Epitaxial layer for optical devices. (a)n-InP 하부클래딩층, InGaAs 우물층과 InGaAsP 장벽층이 상호 교번되게 반복 적층되어 구성된 활성층, p-InP 상부클래딩층 및 그 상측의 InGaAs 전극층을 기판 위에 차례로 형성하는 단계를 포함하는 격자 정합된(lattice-matched) InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층을 제조하는 방법에 있어서,(a) a lattice comprising sequentially forming an n-InP lower cladding layer, an InGaAs well layer and an InGaAsP barrier layer alternately stacked on top of each other, an active layer, a p-InP upper cladding layer, and an InGaAs electrode layer on top thereof; 1. A method of manufacturing an epitaxial layer for an optical device having a matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure, (b)상기 InGaAs 전극층을 형성한 후 그 상측에 InP 보호층을 형성하는 단계와;(b) forming an InP protective layer thereon after forming the InGaAs electrode layer; (c)상기와 같이 제작된 다중 양자우물 기판에 대하여 이온 주입을 실시하는 단계와;(c) performing ion implantation on the multi-quantum well substrate prepared as described above; (d)상기 InP 보호층 위에 유전체 덮개층을 형성하는 단계와;(d) forming a dielectric cover layer over the InP protective layer; (e)상기 유전체 덮개층이 형성된 다중 양자우물 기판에 대하여 열처리를 실시하는 단계;(e) performing heat treatment on the multiple quantum well substrate on which the dielectric cover layer is formed; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 격자 정합된 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층 제조방법.A method of manufacturing an epitaxial thin film layer for an optical device having a lattice matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure, comprising: a. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 InP 보호층은 100nm ~ 200nm의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 격자 정합된 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층 제조방법.The InP protective layer is formed in a thickness of 100nm ~ 200nm lattice matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure optical device epitaxial film layer manufacturing method. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 상부클래딩층은 Zn:5×1017cm-3의 도핑농도로 도핑된 하측의 제1상부클래딩층과, Zn:≥1×1018cm-3의 도핑농도로 도핑된 상측의 제2상부클래딩층으로 분리 형성하여 열처리시 Zn이 도핑되지 않은 영역으로 확산되는 정도를 감쇠시켜주도록 하는 것을 특징으로 하는 격자 정합된 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층 제조방법.The upper cladding layer is a lower first upper cladding layer doped with a doping concentration of Zn: 5 × 10 17 cm −3 and a second upper part doped with a doping concentration of Zn: ≧ 1 × 10 18 cm −3 A method of manufacturing an epitaxial film layer for an optical device having a lattice matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure, characterized by dividing and forming a cladding layer to attenuate the extent of diffusion of Zn into an undoped region during heat treatment. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 (c)단계에서, 주입되는 이온 종을 P 이온으로 하는 것을 특징으로 하는 격자 정합된 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층 제조방법.In the step (c), the implanted ion species is characterized in that the P ion, lattice matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure optical device epitaxial film layer manufacturing method. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 (c)단계에서, 이온 주입에 의한 활성층 손상이 발생하지 않도록 활성층에 주입된 이온량과 생성된 공간(vacancy)의 분포가 모두 0이 되는 이온 주입 조건인 1MeV에서 에피박막층에 인 이온(P+)이 시료에 주입되는 조건으로 실시하는 것을 특징으로 하는 격자 정합된 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층 제조방법. In step (c), in order to prevent damage to the active layer due to ion implantation, phosphorus ions (P +) in the epitaxial layer at 1MeV, which is an ion implantation condition in which both the amount of ions injected into the active layer and the distribution of generated vacancy becomes 0 Lattice matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure optical film epitaxial layer manufacturing method characterized in that it is carried out under the condition that) is injected into the sample. 청구항 5, 청구항 8 및 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 5, 8 and 9, 상기 (c)단계의 이온 주입 조건으로서, P 이온을 1MeV의 에너지에서 5×1014cm-3의 이온 주입량(dose)으로 주입하는 것을 특징으로 하는 격자 정합된 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층 제조방법.As the ion implantation condition of the step (c), the lattice matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure is characterized by implanting P ions at an ion implantation dose of 5 × 10 14 cm −3 at an energy of 1MeV. Method for producing epi-film thin layer for self. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 (c)단계에서, 이온 채널링을 최소화하기 위하여 다중 양자우물 기판을 (100)축에서 7°기울어지게 하여 이온 주입을 실시하는 것을 특징으로 하는 격자 정합된 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층 제조방법.In the step (c), in order to minimize the ion channeling, the multi-quantum well substrate for the optical device of the lattice matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure characterized in that the ion implantation is performed by tilting 7 ° from the (100) axis Epi thin film manufacturing method. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 (c)단계에서, 이온 주입 동안에 다중 양자우물 기판의 온도를 200℃로 유지하는 것을 특징으로 하는 격자 정합된 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층 제조방법.In the step (c), the epitaxial film layer manufacturing method for an optical device having a lattice matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure characterized in that the temperature of the multi-quantum well substrate is maintained at 200 ℃ during ion implantation. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 (d)단계에서, 상기 유전체 덮개층으로 SiO2 박막 또는 Si3N4 박막을 증착시키는 것을 특징으로 하는 격자 정합된 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층 제조방법.In the step (d), the lattice matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure optical film epitaxial layer manufacturing method characterized in that for depositing a SiO 2 thin film or Si 3 N 4 thin film to the dielectric cover layer. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 (e)단계에서, 상기 유전체 덮개층이 형성된 다중 양자우물 기판을 675℃ ~ 775℃의 온도범위에서 7분 ~ 12분 동안 열처리하는 것을 특징으로 하는 격자 정합된 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층 제조방법.In the step (e), the lattice matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure, characterized in that for heat treatment for 7 to 12 minutes at a temperature range of 675 ℃ to 775 ℃ the multiple quantum well substrate on which the dielectric cover layer is formed Epi thin film layer manufacturing method for optical devices. 청구항 14에 있어서,The method according to claim 14, 상기 유전체 덮개층이 형성된 다중 양자우물 기판을 775℃의 온도에서 9분 동안 열처리하는 것을 특징으로 하는 격자 정합된 InGaAs/InGaAsP 다중 양자우물 구조의 광소자용 에피박막층 제조방법.A method of manufacturing an epitaxial thin film layer for an optical device having a lattice matched InGaAs / InGaAsP multi-quantum well structure, wherein the multi-quantum well substrate on which the dielectric cover layer is formed is heat-treated at a temperature of 775 ° C. for 9 minutes.
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