KR19990030322A - 광 반도체 장치의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
반도체 기판을 갖는 광 반도체 장치 제조 방법에서, 반도체 층에 의해 형성된 광 도파로(optical waveguide)를, 원료(source material)를 가지고 선택 유기 금속 기상 성장법(selective metal-organic vapor phase epitaxy)을 이용하여 반도체 기판 상에 형성한다. 상기 원료들은 선택 유기 금속 기상 성장시에 간헐적으로 공급된다.
Description
본 발명은 반도체 광 도파로(optical waveguide)을 갖는 광 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
성장 저지 마스크(growth block mask)를 사용하는 공지된 선택 유기 금속 기상 성장법(Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy: MOVPE)법을 사용하여 반도체 기판 상에 반도체 광 도파로를 제조하는 종래의 방법에 대해서는, 1997년 1월의 저널 오브 크리스탈 그로스(Journal of Crystal Growth), 제170권, 634 내지 638 페이지에 케이. 구도(K. Kudo) 등에 의해 발표된 논문에 개시되어 있다.
종래, 선택 MOVPE 성장법을 사용하여 InP/InGaAsP계 광 도파로가 형성된 경우, 충분히 평탄한 InGaAsP 층을 얻기는 어렵다.
그 주된 이유는 다음과 같이 설명될 것이다.
즉, 원료 종(source material species)의 마이그레이션 거리(migration length)는 반도체 기판의 표면 상에서는 짧다. 결과적으로, 원료 종이 마스크-개구부의 중심에 도달하기 전에 성장이 이루어진다.
그 결과, 개구부의 성장 저지 마스크 주변 부분(즉, 형성된 광 도파로의 측면 주변부)은 중심부보다 두꺼운 막 두께를 갖는다.
또한, 종래에는 평탄화에 적합한 성장 조건이 각종 조성(組成)으로 된 InGaAsP에 대해 서로 다르기 때문에, 원료 종의 마이그레이션을 확대하기 위한 성장 조건의 마진(margin)이 감소한다는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 광 도파로의 평탄도를 개선할 수 있는 광 도파로를 갖는 광 반도체 장치 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 반도체 층에 의해 형성된 광 도파로는 원료를 가지고 선택 유기 금속 기상 성장법을 사용하여 반도체 기판 상에 형성된다. 이러한 경우에서, 원료들이 선택 유기 금속 기상 성장법에 있어 간헐적으로 제공된다.
상세히는, 원료들이 유사 펄스형(pulse-like shape)으로 공급된다. 여기서, 유사 펄스형은 복수개의 펄스와 펄스 정지 간격(pulse halting intervals)들을 갖는다.
이러한 경우에서, 반도체 층은 Ⅲ족 내지 Ⅴ족 화합물층으로 형성된다. 또한, 원료들은 Ⅲ족 재료 및 Ⅴ족 재료를 포함한다.
이러한 환경하에서, Ⅴ족 재료는 연속적으로 공급되며, Ⅲ족 재료는 선택 유기 금속 기상 성장시에 간헐적으로 공급된다.
또한, Ⅲ족 재료는 1 펄스 당 1과 5 사이의 원자층으로 된 유사 펄스형을 사용하여 공급된다. 더우기, 펄스 정지 간격은 1초 또는 그 이상이다.
더 상세히는, 반도체 표면 상에 공급된 재료의 마이그레이션이 간헐적으로 공급되는 원료 가스에 의해 공급 대기 상태 동안 촉진되거나 활성화된다. 그러므로써, 펄스 모드 선택 성장법(pulse mode selection growth)을 채용함으로써 평탄한 도파로 구조를 실현시킬 수 있다.
이러한 펄스 모드 선택 성장법에서, MOVPE 선택 성장법에 있어 재료를 간헐적으로 공급하여 광 도파로를 직접 형성하게 된다.
또한, 펄스 모드 선택 성장법에 의해 형성된 MQW 구조는 PL 스펙트럼 선폭(linewidth)이 좁기 때문에 우수한 결정도(crystallinity)를 갖는다. 이에 따라, 반도체 레이저의 활성층으로서 펄스 모드 선택 성장법으로 형성된 MQW 구조를 사용함으로써 저 임계치 및 고 효율의 동작이 가능하다.
또한, 펄스 모드 선택 성장법으로 형성된 MQW 구조는 좁은 PL 스펙트럼 선폭을 갖는다. 결과적으로, 밴드갭 파장이 입사 파장에 근접하게 되는 경우에도 삽입 손실(insertion loss)이 증가되지 않는다. 이에 따라, 작은 이조량(detuning quantity)를 갖는 낮은 구동 전압으로 큰 소광비(extinction ratio)를 얻을 수 있다(이조량 = 입사 파장- 변조기 흡수층의 밴드갭).
그 결과, 펄스 선택 성장법으로 형성된 MQW 구조를 전기-흡수형 반도체 광 변조기로 사용함으로써 낮은 구동 전압, 고 소광비 및 저 삽입 손실을 구현시킬 수 있게 된다.
도 1a는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 반도체 장치를 도시하는 단면도.
도 1b는 발명에 따른 원료를 공급하기 위한 두가지 모드를 설명하기 위한 도면.
도 2은 본 발명의 동작을 설명하기 위한 특성 그래프.
도 3a 내지 3e는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광 반도체 레이저 제조 방법을 설명하는 도면.
도 4는 본 발명의 동작을 설명하기 위한 특성 그래프.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광 반도체 레이저 제조 방법을 설명하는 도면.
도 6은 본 발명의 원리를 설명하기 위한 MOVPE 선택 성장 마스크를 도시하는 개략도.
도 7a 내지 7b는 본 발명의 동작을 설명하는 도면.
도 8은 본 발명의 동작을 설명하는 특성 그래프.
도 9는 본 발명의 동작을 설명하는 특성 그래프.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1, 101 : (100) n- InP 기판
2, 102 : SiO2마스크
3 : InGaAsP 층
4 : InP 층
103 : MQW
본 발명을 좀더 잘 이해하기 위해 우선, 도 6을 참조로 본 발명의 원리에 대해 일단 설명하기로 한다.
일단, 스트라이프 마스크(302)를 (100) InP 기판(301) 상에 [011] 방향으로 1.5㎛ 간격으로 형성한다. InP(303)는 MOVPE 선택 성장법으로 1.5㎛의 스페이스 영역 상에 성장된다. 이러한 경우, 선택 성장층(303)은 상면에서의 (100)면 및 측면에서의 (111)면인 극히 평탄한 결정면들에 의해 둘러싸이는 리지 형상(ridge shape)을 갖는다.
결과적으로, 이러한 구조가 광 도파로로서 사용되는 경우 스캐터링 손실(scattering loss)이 낮은 이상적인 광 도파로 구조가 실현될 수 있다.
그러나, InGaAsP 층이 선택 성장층으로서 사용된 경우, 도 7b에 도시된 바와 같이 상면이 평탄한 (100)면이 아니라 중심부에 오목 또는 홈 형상이 형성된다. 이러한 경우, InGaAsP 층이 코어층(core layer)으로서 사용되는 한편, InP 층은 일반적인 InP/GaAsP계 광 도파로로 된 클래드 층(clad layer)으로서 사용된다. 도 7b에 도시된 구조에서, 우수한 광 도파로를 구현할 수 없다.
다음으로, InP 층과 InGaAsP 층 간에 선택 성장 형상이 다른 이유에 대해 설명하기로 한다.
즉, 스트라이프 마스크(302)(SiO2마스크) 또는 (111)면에 도달한 원료에 대해 에피텍셜 성장이 이루어지는 것은 아니며, 도 6에 도시된 바와 같이 (100)상면에 대해 마이그레이션이 이루어진다. 이러한 경우에서, (100)상면에 도달한 원료는 에피텍셜 성장법에 의해 소모된다.
이러한 상황에서, In 원료들이 도 6에 도시된 (100)면 상에 충분히 긴 마이그레이션 거리를 갖기 때문에 In 원료들이 (100)면 상에 균일하게 분포된다.
한편, Ga 원료는 (100)면에서 짧은 마이그레이션 거리를 갖는다. 결과적으로, (100)상면에 도달한 Ga 원료는 (100)면의 중심부로 충분히 마이그레이션할 수 없게 된다. 그 결과, Ga 원료가 광 가이드의 측면 주변에 모인다. 즉, 측면 주변의 분포가 증가된다.
상술한 이유로 부터, InP 층이 선택적으로 성장하는 경우 평탄한 (100)면이 형성된다. 이와 대조적으로, InGaAsP 층이 선택적으로 성장하는 경우 평탄(100)면이 형성되지 않는다.
따라서, InGaAsP 층이 MOVPE 선택 성장법에 의해 형성되는 경우, 이 발명에서는 펄스 모드 선택 성장법이 실행된다. 여기서, 원료는 이러한 펄스 모드 선택 성장법에 있어 간헐적으로 공급된다. 이러한 원료의 공급이 중단되는 동안 선택 성장법에 의해 마이그레이션이 촉진되거나 활성화된다. 그 결과, 도 7a에 도시된 바와 같이 평탄한 (100)상면을 얻을 수 있다.
여기서, 이러한 마이그레이션이 촉진되는 이유를 다음과 같이 설명할 것이다.
즉, 원료가 간헐적으로 공급되면, 재료 공급 중단 상태로 부터 원료의 공급이 재개되는 순간, 성장 기판면 상에 남아있는 원료는 없다. 결과적으로, 성장 기판 표면과 정체층(stagnation layer) 간의 재료 농도 기울기는 통상의 연속적 성장법에 비하면 크다.
농도 기울기가 커지는 경우, 기판 표면에 도달하는 재료의 비율은 분해(decomposition)가 이루어지지 않는 상태에서 커지게 된다. 이는 재료의 확산 비율이 커지기 때문이다.
재료가 분해되지 않는 상태에서는, 재료가 성장층 내에 즉시 트랩되는 것은 아니다. 이에 따라, 분해가 진행되는 동안 (100)면 상에 재료에 대한 마이그레이션이 이루어진다.
그 결과, 펄스 모드 성장법에서 재료 종의 마이그레이션 거리는 연속적인 성장법과 비교할 경우 커지게 된다. 결과적으로, 평탄한 (100)상면이 InGaAsP 층 내에 형성될 수 있다.
(실시예)
다음, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하기로 한다.
일단, 도 2를 참조하여 펄스 모드 선택 성장법에 대해 설명하기로 한다.
도 2에서는, InGaAsP 층을 연속 선택 성장법으로 형성한 경우와, 펄스 모드 선택 성장법으로 형성한 경우에 대하여 성장막 두께와 평탄도 사이에서 조사한 관계를 나타내고 있다.
이러한 경우에서, 횡 좌표축은 선택 성장 막 두께를 나타내는 한편, 종 좌표축은 비평탄도(non-flatness)를 나타낸다. 여기서, 비평탄도가 커짐에 따라 평탄도가 저하됨을 주지해야 한다.
이러한 실험에서, 아르신(AsH3) 및 수소화인(PH3)을 Ⅴ족 재료로서 사용하였고, 트리메틸-인듐(TMIn) 및 트리에틸갈륨(TEGa)을 650℃ 성장 온도 및 200 hPa 성장 압력하에서 Ⅲ족 재료로서 사용하였다.
이러한 상태에서, TMIn 및 TEGa를 간헐적으로 공급하면서 AsH3및 PH3를 연속적으로 공급한다. 이러한 경우에서, 공급 시간은 2초 (1 원자층의 성장 시간에 대응하는)로 설정하였고 대기 시간은 1초로 설정되었다. 결과적으로, 평탄도가 크게 개선되었다.
한편, Ⅲ족 재료 공급량과 1펄스 당 평탄도 간의 관계를 도 8에서 나타내었다. 여기서, 횡축은 성장 원자층(ML: 단층) 수를 나타내는 한편, 종축은 비평탄도를 나타낸다.
그 결과, 도 8에 도시된 바와 같이, 평탄도는 1 내지 5 원자층 간의 Ⅲ족 재료 공급량 근방에서 가장 우수함이 입증된다.
또한, 성장 대기 시간과 평탄도 간의 관계를 도 9에서 나타내고 있다. 여기서, 횡축은 성장 대기 시간을 나타내는 한편, 종축은 비평탄도를 나타낸 것으로서 Ⅲ족 재료 공급량을 파라미터로서 사용한다.
그 결과, 대기 시간이 길어짐에 따라 평탄도가 개선됨이 판명되었다. 또한, 1초를 전후하여 그 효과가 포화된다.
전술한 바와 같이, 반도체 광 도파로가 MOVPE 선택 성장법으로 직접 형성하는 결정 성장에 있어 도 1에 도시된 바와 같이 원료들을 간헐적으로 공급한다.
Ⅲ-Ⅴ족 화합물층을 형성하기 위한 최적의 예로서 600℃ 및 700℃ 사이의 성장 온도 및 30 hPa 및 1000 hPa 사이의 성장 압력의 상태에서, MOVPE 선택 성장법을 사용함으로써 아르신(AsH3) 및 수소화인(PH3) 등의 수소화물(Hydride), 또는 3차 부틸 아르신(tertiary-butyl arsine)(TBAs) 및 3차 부틸 수소화인(tertiarybutyl phosphine)(TBP) 등의 유기 Ⅴ족 재료를 Ⅴ족 재료로서 사용하였고, 유기 금속 재료를 Ⅲ족 재료로서 사용하였다.
펄스 성장법에서, Ⅴ족 재료를 연속적으로 공급하는 한편, Ⅲ족 재료를 1펄스 당 1 원자층에 대응하는 양으로 공급하였다. 이러한 경우, 대기 시간 (Ⅲ족 공급 정지 시간)을 1초 이상으로 설정하였다.
그리하여, 본 발명에 있어 재료를 간헐적으로 공급한다. 결과적으로, 원료 종의 마이그레이션이 성장 기판면 상에서 활성화된다. 그 결과, 평탄한 광 도파로 구조를 실현할 수 있다.
(1 실시예)
다음, 본 발명의 1 실시예를 도 1a를 참조하여 설명하기로 한다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 공지된 열 화학적 기상 증착법(CVD)을 사용하여 SiO2막이 (100) n-InP 기판(1) 상에 100 nm 두께로 피착된다. 그 다음, 한쌍의 스트라이프 마스크(2)가 [011] 방향으로 1.5㎛ 간격으로 패터닝된다.
패턴 기판을 사용함으로써, InP/InGaAsP (밴드갭 파장: 1.29㎛) 이중 헤테로-구조가 MOVPE법에 의해 선택적으로 성장된다.
여기서, 성장 압력 200 hPa, 성장 레이트 0.60㎛/h 및 Ⅴ/Ⅲ 레이트 200 하에서 성장이 이루어진다. 또한, InGaAsP 층의 성장이 도 1b에 도시된 바와 같은 펄스 모드에 의해 이루어진다. 이러한 경우에서, 펄스 모드 성장법은 2초의 성장 시간을 갖고 1초의 Ⅴ 대기 시간을 갖는 3초당 1 사이클로서 이루어진다.
(제2 실시예)
다음에, 도 3을 참조하여 본 발명의 제2 실시예를 설명한다.
제2 실시예에서, 변형된 다중 양자 웰(Multi-Quantum Well : MQW) 구조가 선택 성장법을 이용하여 활성층으로서 형성된다. MQW 구조는 매립 헤테로(buried hetero : BH)형 반도체 레이저에 적용된다.
도 3a에 도시된 바와 같이, SiO2막이 열 CVD법을 이용하여 100 nm 두께로 (100) n- InP 기판(101) 상에 피착된다. 그 후, 각각이 5 ㎛의 폭을 갖는 한쌍의 스트라이프(stripe) 마스크(102)가 [011] 방향으로 1.5 ㎛의 간격으로 패터닝된다.
다음에, 도 3a에 도시된 바와 같이, 변형된 MQW 구조(103)가 1.5 ㎛의 스페이스 영역에 대해 선택적으로 성장된다. 이 상태에서, 층 구조는 n-InP 버퍼층(두께 : 100 nm, n = 1×1018cm-3), 0.7 %의 압축 변형을 갖는 InGaAsP 웰층과 1.13 ㎛의 밴드갭 파장의 조성을 갖는 InGaAsP 장벽층으로 이루어진 6 주기의 변형된 MQW 구조, 및 p-InP 층(두께 : 200 nm, p = 7×1017cm-3)을 포함한다.
여기서, 상기 성장은 650 ℃의 온도, 200 hPa의 성장 압력, 0.60 ㎛/h의 성장 레이트 및 200의 Ⅴ/Ⅲ 비 조건하에서 행해진다.
이러한 환경 하에서, 2초의 성장 시간 및 1초의 Ⅴ 대기 시간을 갖는 한 사이클이 3초인 펄스 모드 성장이 행해진다.
이 경우에서, 미소-영역 포토 루미네센스(micro-area photo-luminescence : 마이크로 PL) 측정법을 이용하여 변형된 MQW DH 구조를 평가하였다. 여기 광원(excitation optical source)으로서 1 ㎛의 직경 내에 집광되는 Ar 레이저 광선(파장 : 514.5 nm)을 이용하여 마이크로 PL을 측정하였다. 그 결과, PL 피크 파장은 1.31 ㎛이었다.
도 4에서, PL 스펙트럼 선폭(spectrum line width)에 대한 여기 광 밀도 의존도를 나타낸다. 여기서, 실선은 펄스 모드 선택 성장법을 이용하여 형성된 변형된 MQW 구조의 측정 결과를 나타낸다.
반면에, 파선은 연속 모드 선택 성장법을 이용하여 형성되는 변형된 MQW 구조의 측정 결과를 나타낸다.
둘다의 경우에 있어, 여기 광 밀도가 증가됨에 따라, PL 선폭도 증가된다. 이 현상은 공지된 밴드 필링 효과(band filling effect) 및 열 효과(thermal effect)에 의해 발생된다.
그러나, 펄스 모드 선택 성장법에 의해 형성된 DH 구조의 PL 스펙트럼 선폭은 양쪽의 여기 광 밀도가 5 meV와 10 meV 사이의 범위 내로 더욱 좁아진다. 이 사실은 InGaAsP 층의 평탄성을 반영하여, 펄스 모드 성장법을 이용하여 우수한 결정도가 얻어지는 것을 의미한다.
다음에, 도 3b에 도시된 바와 같이, 변형된(strained) MQW 구조의 상면에 SiO2마스크(104)가 형성된다. 그후, 도 3c에 도시된 바와 같이, 선택 성장 마스크로서 SiO2마스크를 이용한 선택 성장법을 이용하여 전류 블럭층(105, 106 및 107)이 매립된다.
이러한 경우, 재성장 인터페이스 상에 pn 접합이 형성되는 것을 방지하기 위해 p- InP 층(107)을 형성하더라도, 이는 본 발명에서 항상 필요한 것은 아니다.
마지막으로, 도 3d에 도시된 바와 같이, SiO2마스크(104)가 제거되고, p- InP 클래드 층(108) 및 p+- InGaAs 캡층(109)이 성장된다.
전극 형성 공정을 행한 후에, 도 3e에 도시된 반도체 레이저가 완성된다.
이 소자는 300 ㎛의 길이로 절단되었다. 또한, 반사막이 그 위에 코팅된다. 여기서, 반사막은 전방 단면에서 30 %의 반사율을 가지며, 후방 단면에서 90 %의 반사율을 갖는다.
이러한 상태에서, 2 인치 웨이퍼의 전면에서 얻어진 15,366개의 소자 각각에 대한 소자 특성을 평가하였다. 그 결과, 각 소자는 실온에서 레이저 발진 임계 전류의 평균값이 3.75 mA (표준 편차 ±0.12 mA), 슬로프 효율(slope efficiency)의 평균값이 0.612 W/A (표준 편차 ±0.022 W/A)이었다.
한편, 소자는 85 ℃의 온도에서 레이저 발진 임계 전류의 평균값이 10.2 mA (표준 편차 ±0.75 mA), 슬로프 효율의 평균값이 0.505 W/A (표준 편차 ±0.041 W/A)이었다.
(제3 실시예)
다음에, 도 5를 참조하여 본 발명의 제3 실시예를 설명한다.
제3 실시예에서, 본 발명은 공지된 전계 흡수형 광 변조기(electric field absorption type optical modulator)에 적용된다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 한쌍의 SiO2마스크(202)가 1.5 ㎛의 간격으로 [011] 방향으로 (100) n- InP 기판(201) 상에 형성된다. 여기서, 각 SiO2마스크(202)의 폭은 8 ㎛이다.
다음에, 도 3a에 도시된 바와 같이, MOVPE 선택 성장법을 이용하여 1.5 ㎛의 스페이스 영역에 대해 다층 구조(203)가 선택적으로 성장된다. 이 상태에서, 층 구조는 n- InP 버퍼층(두께 : 100 nm, n = 1×1018cm-3), 0.45 %의 압축 변형을 갖는 InGaAsP 웰층(두께 : 6 nm) 및 1.20 ㎛의 밴드갭 파장의 조성을 갖는 InGaAsP의 장벽층(두께 : 6 nm)으로 이루어진 8 주기로 된 변형된 MQW 구조, 및 p- InP 층(두께 : 100 nm, n = 7×1017cm-3)을 포함한다.
이 경우, 변형된 MQW 구조는 상술한 제1 실시예와 같이, 펄스 모드 선택 성장법을 이용하여 형성된다.
이러한 상태에서, 마이크로 PL법을 사용하여 이 구조에 대한 결정 평가를 행하였다. 그 결과, PL 피크 파장은 1.52 ㎛이었다. 또한, PL 스펙트럼 선폭은 22 meV이었고, 매우 좁은 값을 가졌다. 제3 실시예에서는 제1 실시예에서 얻어진 PL 스펙트럼 선폭보다도 좁은 값이 실현될 수 있다.
그 이유에 대해 이하에서 설명한다.
즉, MQW의 주기가 많기 때문에(즉, 8층), 웰층의 1 층당 캐리어 밀도는 낮고 밴드 필링 효과는 작다.
다음에, 도 5b에 도시된 바와 같이, 마스크 개구폭이 5 ㎛로 설정되도록 SiO2마스크의 일부가 제거된다. 그 후, 도 5b에 도시된 바와 같이, p- InP 클래드층(204; 150 nm, p = 1×1018cm-3)과 p+ InGaAs 캡층(205; 300 nm, p = 6×1018cm-3)이 선택적으로 성장된다.
다음에, 이 구조에 대해 전극 형성 처리가 행해지고 200 ㎛의 소자 길이로 절단된다. 마지막으로, 양 단면(end surface) 상에 비반사막이 코팅되어, 도 5c에 도시된 전계 흡수형 반도체 광 변조기가 얻어진다. 여기서, 비반사막은 0.1 % 또는 그 미만의 반사율을 갖는다.
이러한 상태에서, 2 인치 웨이퍼의 전체면에서 얻어진 27,684개의 각 소자에 대해 소자 특성을 평가하였다. 그 결과, 각 소자는, 1.552 ㎛의 파장을 갖는 입사 광선에 대해 1 V의 구동 전압에서 소광비의 평균값이 15.22 dB(표준 편차 ±0.95 dB)이었고, 1.552 ㎛의 파장을 갖는 입사 광선에 대해 2 V의 구동 전압에서의 소광비의 평균값이 22.13 dB(표준 편차 ±1.53 dB)이었다.
또한, 소자는 삽입 손실(insertion loss)에 대하여 3.22 dB(표준 편차 ±0.28 dB)의 평균값을 가졌다.
따라서, 소자가 높은 소광비와 낮은 삽입 손실을 갖는 것을 알 수 있었다.
그 이유에 대해 이하에 설명한다.
즉, 펄스 모드 선택 성장법에 의해 형성된 변형된 MQW 흡수층은 우수한 결정도 및 매우 좁은 PL 스펙트럼 선폭을 갖는다. 이로 인해, 낮은 전압에서 큰 소광비를 얻기 위해, 변형된 MQW 흡수층의 밴드갭 파장(1.52 ㎛)을 입사 파장(1.552 ㎛)에 근접하게 했을 경우에도, 제로 바이어스(zero-bias)에서의 흡수 손실은 낮게 억제될 수 있다.
이상의 실시예에서, SiO2막을 성장 저지 마스크로서 이용했지만, 다른 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 등의 다른 종류의 막들이 이용될 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 광 도파로를 직접 형성하는 MOVPE 선택 성장법에서, 원료의 공급을 간헐적으로 공급하는 펄스 모드 선택 성장법을 채용함으로써 평탄한 도파로 구조 단면을 실현할 수 있다.
또한, 펄스 모드 선택 성장법에 의해 형성된 MQW 구조를 반도체 레이저의 활성층에 이용함으로써, 낮은 임계값, 고 효율 동작을 행할 수 있게 된다.
또한, 펄스 모드 선택 성장법에 의해 형성된 MQW 구조를 전계 흡수형 반도체 광 변조기에 이용함으로써, 저 구동 전압, 고 소광비, 저 삽입 손실을 실현할 수 있게 된다.
Claims (13)
- 반도체 기판을 갖는 광 반도체 장치 제조 방법에 있어서,반도체 층에 의해 형성된 광 도파로를, 원료(source material)를 가지고 선택 유기 금속 기상 성장법(selective metal-organic vapor phase epitaxy)을 사용하여 상기 반도체 기판 상에 형성하는 단계를 포함하되,상기 원료는 상기 선택 유기 금속 기상 성장시에 간헐적으로(intermittently) 공급되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 장치 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 원료는 유사 펄스형(with a pulse-like shape)으로 공급되고, 상기 유사 펄스형은 복수의 펄스와 펄스 정지 간격(pulse halting intervla)을 갖는 것을 특징으로 하는 광 반도체 장치 제조 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 반도체층은 Ⅲ- Ⅴ족 화합물층으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 장치 제조 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 원료는 Ⅲ족 재료와 Ⅴ족 재료를 포함하고,상기 Ⅴ족 재료는 연속적으로 공급되는 한편, 상기 Ⅲ족 재료는 상기 선택 유기 금속 기상 성장시에 간헐적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 장치 제조 방법.
- 제3항에 있어서, 상기 Ⅲ족 재료는 1펄스 당 1과 5 사이의 원자층을 갖는 유사 펄스형으로 공급되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 장치 제조 방법.
- 제2항에 있어서, 상기 펄스 정지 간격은 1초 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 광 반도체 장치 제조 방법.
- 반도체 기판을 갖는 광 반도체 장치 제조 방법에 있어서,InP 층 및 InGaAsP 층을 갖는 반도체 층에 의해 형성된 광 도파로를, 원료를 가지고 선택 유기 금속 기상 성장법을 사용하여 상기 반도체 기판 상에 형성하는 단계를 포함하되,상기 원료는 상기 선택 유기 금속 기상 성장시에 InGaAsP 층만을 형성하도록 간헐적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 장치 제조 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 원료는 유사 펄스형으로 공급되고, 상기 유사 펄스형은 복수의 펄스 및 펄스 정지 간격을 갖는 것을 특징으로 하는 광 반도체 장치 제조 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 원료는 Ⅲ족 재료 및 Ⅴ족 재료를 포함하고,상기 Ⅴ족 재료는 연속적으로 공급되는 한편, 상기 Ⅲ족 재료는 상기 선택 금속 유기 기상 성장시에 간헐적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 장치 제조 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 Ⅲ족 재료는 1펄스 당 1과 5 사이의 원자층을 갖는 유사 펄스형으로 공급되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 장치 제조 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 펄스 정지 간격은 1초 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 광 반도체 장치 제조 방법.
- 제11항에 있어서, 상기 Ⅲ족 재료는 선정된 마이그레이션 거리를 갖는 Ga 재료를 포함하고,상기 마이그레이션 거리는 상기 InGaAsP 층 상에서 펄스 정지 간격 동안 증진되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 장치 제조 방법.
- 제12항에 있어서, 상기 마이그레이션 거리는 상기 InGaAsP 층 상에서 평탄한 면을 얻도록 증진되는 것을 특징으로 하는 광 반도체 장치 제조 방법.
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