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KR20140130936A - 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents

리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20140130936A
KR20140130936A KR1020130049542A KR20130049542A KR20140130936A KR 20140130936 A KR20140130936 A KR 20140130936A KR 1020130049542 A KR1020130049542 A KR 1020130049542A KR 20130049542 A KR20130049542 A KR 20130049542A KR 20140130936 A KR20140130936 A KR 20140130936A
Authority
KR
South Korea
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layer
clad layer
ridge
trenches
upper clad
Prior art date
Application number
KR1020130049542A
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English (en)
Inventor
권오기
이철욱
백용순
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드 및 그의 제조방법을 개시한다. 그의 제조방법은, 기판상에 하부 클래드층, 활성층, 제1 상부 클래드층 및 제2 상부 클래드층을 차례로 형성하는 것과, 상기 제2 상부 클래드층 상에 절연마스크를 형성하는 것과, 상기 절연마스크를 이용하여 상기 제2 상부 클래드층을 습식식각하여 상기 제2 상부 클래드층을 관통하는 채널들 및 인접하는 채널들 사이의 리지를 형성하는 것과, 상기 절연마스크를 이용한 건식식각을 수행하여 상기 채널들로부터 연장되고 상기 제1 상부 클래드층을 관통하는 트렌치들(trenches)을 형성하는 것을 포함한다.

Description

리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법{Ridge waveguide semiconductor laser diode and method for manufacturing the same}
본 발명은 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 리지 형태의 도파로를 갖는 반도체 레이저 다이오드에 관한 것이다.
최근 고출력 반도체 레이저는 광섬유 증폭기의 여기 광원, 광통신, 의료용, 디스플레이용 등 많은 분야에 사용되고 있다. 일 예로, 0.98 ㎛ 파장 대에서 발진하는 반도체 레이저는 에르븀(Er)이 도핑된 광섬유 증폭기의 여기 광원으로 사용되고 있다. 이러한 광섬유 증폭기는 광출력이 클수록 광증폭율이 증가하게 된다. 이를 위해서는 여기 광원인 반도체 레이저의 고출력화와 동시에 반도체 레이저와 광섬유 사이의 높은 광결합 효율이 요구된다.
반도체 레이저의 고출력화를 위해 리지 도파로(ridge waveguide: 이하 RWG)형 구조가 널리 사용되고 있다. 이는 광 출력면에서 광 밀도가 다른 구조에 비해 낮아 결정 손상(catastrophic optical damage: COD) 준위가 높기 때문이다.
리지 도파로는 리지 양측에 형성되는 활성층과 굴절률 차이를 갖는 유전박막에 의해 광 특성이 결정되는 인덱스 가이드 방식에 의해서 동작된다. 그러나, 리지 도파로는 횡방향으로 유효 굴절율 차(effective refractive index difference)가 적은 약한 굴절률 도파(weakly index guide)형이므로, 고출력으로 동작시킬 때 광출력에 의한 굴절율 변화로 인하여 출력광의 분포가 변동되는 빔 스티어링(beam-steering) 현상이 발생하는 문제가 있다. 이는 높은 구동 전류에 의해 고출력으로 동작할 때 활성층의 횡 방향 강도 분포(횡모드)가 리지 도파로 중심에서 멀어질수록 낮아지는 단일 기본 횡모드(fundamental lateral mode)로부터 강도 분포의 최대점이 여러 개 존재하는 고차 횡모드(higher order lateral mode)로 전이되기 때문에 발생한다. 이러한 현상은 반도체 레이저의 광출력 변동뿐만 아니라 광섬유와의 광 결합 효율을 불규칙적으로 변동시킨다. 따라서 고출력 동작 시 리지형 반도체 레이저의 여기 광원으로서의 활용성이 저하되는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 리지 도파로형 반도체 레이저에서 고출력 동작시 발생되는 빔 스티어링(beam-steering) 현상을 억제하기 위하여 고차 횡모드(higher order lateral mode) 발진을 차단하는 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드의 제조방법은 기판상에 하부 클래드층, 활성층, 제1 상부 클래드층 및 제2 상부 클래드층을 차례로 형성하는 것; 상기 제2 상부 클래드층 상에 절연마스크를 형성하는 것; 상기 절연마스크를 이용하여 상기 제2 상부 클래드층을 습식식각하여 상기 제2 상부 클래드층을 관통하는 채널들 및 인접하는 채널들 사이의 리지를 형성하는 것; 및 상기 절연마스크를 이용한 건식식각을 수행하여 상기 채널들로부터 연장되고 상기 제1 상부클래드층을 관통하는 트렌치들(trenches)을 형성하는 것을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 상부 클래드층과 상기 제2 상부 클래드층 사이에 식각중단층을 형성하는 것을 더 포함하고, 상기 습식식각은 상기 식각중단층이 노출될 때까지 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 리지는 그 하부의 폭이 그 상부의 폭보다 좁은 역메사(reverse mesa) 구조로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 트렌치들의 폭은 상기 채널들의 하부 폭보다 좁게 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 트렌치들은 상기 활성층의 상면을 노출시키도록 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 트렌치들은 상기 활성층을 관통하고 상기 하부 클래드층의 일부가 식각되어 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드는 기판; 상기 기판 상에 차례로 형성된 하부 클래드층, 활성층, 제1 상부 클래드층 및 제2 상부 클래드층; 상기 제2 상부 클래드층을 관통하는 채널들에 의해 상기 제2 상부 클래드층에 정의되는 리지; 및 상기 채널들로부터 연장되어 상기 제1 상부 클래드층을 관통하는 트렌치들을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 상부 클래드층과 상기 제2 상부 클래드층 사이에 배치되는 식각중단층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 리지는 그 하부의 폭이 그 상부의 폭보다 좁은 역메사(reverse mesa) 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 트렌치들의 폭은 상기 채널들의 하부 폭보다 좁을 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 트렌치들은 상기 활성층의 상면을 노출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 트렌치들은 상기 활성층을 관통하여 상기 하부 클래드층의 내부로 연장될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 과제 해결 수단에 따르면, 제1 상부 클래드층 상에 역메사(reverse mesa) 리지가 제공되고, 그 양측으로 채널로부터 연장되어 상기 제1 상부 클래드층을 관통하는 트렌치들(trenches)이 제공된다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 레이저 다이오드는 상기 리지 양측에 횡방향으로 추가적인 굴절률 차이를 형성시켜 고출력 동작시 고차 횡모드(higher order lateral mode) 발진을 차단하는 효과가 있어 빔 스티어링(beam-steering) 현상이 억제될 수 있다. 또한 상기 트렌치들의 형성시 별도의 마스크 제조 공정없이 자기 정렬(self-align) 방식에 따라 건식식각을 함으로써 제조공정이 단순화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드를 나타내는 사시도이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. 이에 더하여, 본 명세서에서, 어떤 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드를 나타내는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드는 기판(110)상에 차례로 제공되는 하부 클래드층(120) 활성층(130), 제1 상부 클래드층(140) 및 제2 상부 클래드층(145)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제1 상부 클래드층(140)과 상기 제2 상부 클래드층(145) 사이에 식각중단층(150)이 배치될 수 있다.
상기 기판(110)은 화합물 반도체일 수 있다. 일 예로, 상기 기판(110)은 InP 또는 GaAs를 포함할 수 있다. 상기 활성층(130)은 격자 정합 혹은 스트레인을 갖는 다중양자우물 구조(multiple quantum well structure)를 가질 수 있다. 일 예로, 상기 활성층(130)은 InGaAsP, InGaAlAs, AlGaAs, GaAs 및/또는 InGaAs을 포함하는 다중 양자우물 구조일 수 있다. 상기 하부 클래드층(120), 상기 제1 상부 클래드층(140) 및 상기 제2 상부 클래드층(145)은 상기 활성층(130)보다 굴절률이 낮고 상기 활성층(130)과 격자 정합된 물질을 사용할 수 있다. 상기 하부 클래드층(120)은 n형일 수 있고, 상기 제1 상부 클래드층(140) 및 상기 제2 상부 클래드층(145)은 p형일 수 있다. 상기 제1 상부 클래드층(140) 및 상기 제2 상부 클래드층(145)은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 하부 클래드층(120), 상기 제1 상부 클래드층(140) 및 상기 제2 상부 클래드층(145)은 InP, AlGaAs 또는 InGaP를 포함할 수 있다. 상기 식각중단층(150)은 InGaAsP, AlGaAs 또는 InGaP를 포함할 수 있다.
상기 제2 상부 클래드층(145)을 관통하는 채널들(185)에 의해 상기 제2 상부 클래드층(145)에 리지(180)가 정의될 수 있다. 즉, 상기 리지(180)는 상기 제1 상부 클래드층(140)상에 제공되고 상기 제2 상부 클래드층(145)으로부터 형성된 볼록한 부분이다. 일 실시예에 있어서, 상기 리지(180)는 그 하부의 폭이 그 상부의 폭보다 좁은 역메사(reverse mesa) 구조일 수 있다. 상기 리지(180) 및 상기 제2 상부 클래드층(145) 상부에 금속 접촉층(160)이 배치될 수 있다. 상기 금속 접촉층(160)은 InGaAs 또는 GaAs를 포함할 수 있다.
트렌치들(190)은 상기 채널들(185)로부터 상기 기판(110) 방향으로 연장되어 상기 제1 상부 클래드층(140)을 관통하는 영역이다. 상기 트렌치들(190)의 폭은 상기 채널(185)들의 하부 폭보다 좁을 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드는 상기 트렌치들(190)에 의해 상기 제1 상부 클래드층(140)이 관통되는 얕은 리지 도파로(shallow RWG)의 구조를 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 얕은 리지 도파로(shallow RWG)구조는 레이저 다이오드 또는 광증폭기와 같은 활성소자(active device)에 사용될 수 있다.
상기 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드는 상기 리지(180) 상의 절연층(170)을 포함할 수 있다. 상기 절연층(170)은 실리콘 산화막(SiO2) 또는 실리콘 질화막(Si3N4)일 수 있다. 상기 리지(180) 상에 p형 전극층(175)이 배치될 수 있고, 상기 기판(110)의 하면에 n형 전극층(105)이 배치될 수 있다. 상기 p형 전극층(175) 및 n형 전극층(105)은 금속박막을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드의 동작원리를 설명하면 다음과 같다.
상기 p형 전극(175)에 양극, 상기 n형 전극(105)에 음극을 접속하여 순방향으로 전류를 주입하면, pn 접합이 이루어지는 상기 리지(180) 아래 부분의 상기 활성층(130)의 영역(A)에서 전하 축적에 의해 전하가 빛으로 변환됨으로써 광 이득이 발생한다. 광 이득에 의해 생성된 빛은 수직방향(z 방향)으로는 각 층들의 굴절률 차이에 의해서, 수평방향(y 방향)으로는 상기 리지(180) 부분과 그 외 상기 채널들(185) 부분의 유효 굴절률(effective refractive index)의 차이에 의해서 상기 활성층(130)의 중심으로 집속된다. 이 때, 주입 전류를 높게 하여 상기 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드를 고출력으로 동작시키면 상기 리지(180) 부분의 광출력의 증가로 인하여 상기 리지(180) 부분의 굴절률이 감소하게 된다. 따라서, 상기 리지(180) 부분과 그 외 상기 채널들(185) 부분의 유효 굴절률 차이가 줄어들게 되어 단일 횡모드(single lateral mode) 동작이 깨어질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드의 경우 상기 리지(180)의 양측에 상기 채널들(185)로부터 연장된 상기 트렌치들(190)을 형성함으로써 상기 유효 굴절률의 차이에 더해 추가적인 굴절률 차이를 형성시킨다. 따라서, 고출력 동작 시에도 단일 횡모드(single lateral mode) 동작을 유지시켜 고차 횡모드(higher order lateral mode) 발진이 차단되는 효과가 발생될 수 있다. 그 결과, 빔 스티어링(beam-steering) 현상이 억제될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드를 나타내는 사시도이다. 설명의 간소화를 위해 중복되는 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드는 트렌치들(191)이 제1 상부 클래드층(141) 및 활성층(131)을 관통하여 하부 클래드층(121)의 내부로 연장되는 깊은 리지 도파로(deep RWG)의 구조를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 트렌치들(191)의 하면은 상기 활성층(131)의 하면으로부터 약 1 마이크로미터일 수 있다. 일 예로, 상기 깊은 리지 도파로(deep RWG) 구조는 레이저 다이오드 또는 광증폭기와 같은 활성소자(active device) 외에 광 도파로, 변조기 또는 위상제어기와 같은 수동소자(passive device)에도 사용될 수 있다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 3을 참조하면, 기판(110)상에 하부 클래드층(120), 활성층(130), 제1 상부 클래드층(140), 제2 상부 클래드층(145) 및 금속 접촉층(160)이 차례로 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제1 상부 클래드층(140)과 상기 제2 상부 클래드층(145) 사이에 식각중단층(150)이 더 형성될 수 있다.
상기 기판(110)은 화합물 반도체일 수 있다. 일 예로, 상기 기판(110)은 InP 또는 GaAs를 포함할 수 있다. 상기 활성층(130)은 격자 정합 혹은 스트레인을 갖는 다중양자우물 구조(multiple quantum well structure)를 가질 수 있다. 일 예로, 상기 활성층(130)은 InGaAsP, InGaAlAs, AlGaAs, GaAs 및/또는 InGaAs을 포함하는 다중 양자우물 구조일 수 있다. 상기 하부 클래드층(120), 상기 제1 상부 클래드층(140) 및 상기 제2 상부 클래드층(145)은 상기 활성층(130)보다 굴절률이 낮고 상기 활성층(130)과 격자 정합된 물질을 사용할 수 있다. 상기 하부 클래드층(120)은 n형 도펀트로 도핑될 수 있고, 상기 제1 상부 클래드층(140) 및 상기 제2 상부 클래드층(145)은 p형 도펀트로 도핑될 수 있다. 상기 제1 상부 클래드층(140) 및 상기 제2 상부 클래드층(145)은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 하부 클래드층(120), 상기 제1 상부 클래드층(140) 및 상기 제2 상부 클래드층(145)은 InP, AlGaAs 또는 InGaP를 포함할 수 있다. 상기 식각중단층(150)은 InGaAsP, AlGaAs 또는 InGaP를 포함할 수 있다. 상기 금속 접촉층(160)은 InGaAs 또는 GaAs를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 층들(120, 130, 140, 145, 150 및 160)을 형성하기 위한 방법으로 유기금속 기상 성장법(metal-organic vapor phase epitaxy: MOVPE)이 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 금속 접촉층(160) 상에 절연마스크(165)가 형성될 수 있다. 상기 절연마스크(165)는 포토레지스트(166)를 이용한 포토리소그래피 공정 및 식각 공정을 수행하여 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 절연마스크(165)는 실리콘 산화막(SiO2) 또는 실리콘 질화막(Si3N4)일 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 절연마스크(165)를 이용하여 상기 금속 접촉층(160) 및 상기 제2 상부 클래드층(145)을 습식식각하여 상기 금속 접촉층(160) 및 상기 제2 상부 클래드층(145)을 관통하는 채널들(185) 및 인접하는 채널들(185) 사이의 리지(180)가 형성될 수 있다. 상기 채널들(185) 및 상기 리지(180)는 상기 제1 상부 클래드층(140) 상에 형성될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 습식식각은 상기 식각중단층(150)이 노출될 때까지 수행될 수 있다. 따라서, 상기 채널들(185)의 하면은 상기 식각중단층(150)에 의해 정의될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 습식식각은 브롬화수소(HBr)와 인산(H3PO4)이 혼합된 식각용액 또는 염산(HCl)과 인산(H3PO4)이 혼합된 식각용액을 이용할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 리지(180)는 그 하부의 폭이 그 상부의 폭보다 좁은 역메사(reverse mesa)구조로 형성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 습식식각 후 남아 있는 상기 절연마스크(165)를 이용한 건식식각을 수행하여 상기 채널들(185)로부터 상기 기판(110) 방향으로 연장되고 상기 제1 상부 클래드층(140)을 관통하는 트렌치들(190)이 형성될 수 있다. 상기 트렌치들(190)의 폭(W2)은 상기 채널들(185)의 하부 폭(W1)보다 좁게 형성될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드는 상기 트렌치들(190)에 의해 상기 활성층(130)의 상면을 노출시키도록 형성된 얕은 리지 도파로(shall RWG) 구조로 제조될 수 있다. 상기 트렌치들(190)은 이를 형성하기 위한 별도의 마스크 제조없이 습식식각 시 사용한 마스크를 이용하여 자기 정렬(self-align) 방법으로 형성되므로 제조공정이 단순화될 수 있다.
도 7을 참조하면, 도 6에서 상기 트렌치들(190)의 형성 후 남은 상기 절연마스크(165)를 제거하고, 상기 절연마스크(165)가 제거된 구조체의 상면에 절연층(170)이 형성될 수 있다. 상기 절연층(170)은 실리콘 산화막(SiO2) 또는 실리콘 질화막(Si3N4)일 수 있다. 상기 리지(180) 상에 p형 전극층(175)이 형성되고, 상기 기판(110)의 하면에 n형 전극층(105)이 형성될 수 있다. 상기 p형 전극층(175) 및 상기 n형 전극층(105)의 형성은 리프트오프(lift-off) 공정과 도금 공정을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드의 제조방법에 의하면, 상기 리지(180) 형성 후에 별도의 마스크 제조없이 상기 리지(180) 형성 시 사용한 마스크를 이용하여 자기 정렬(self-align) 방법으로 상기 트렌치들(190)이 형성되므로 제조공정이 단순화될 수 있다. 나아가, 상기 리지(180) 양측에 대칭적으로 상기 트렌치들(190)이 동일하게 형성될 수 있다. 또한 상기 트렌치들(190)을 형성하기 위한 건식식각 방식이 상기 활성층(130)의 물질특성 변동에 영향을 주지 않도록 함으로써 소자 수율 향상이 도모될 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다. 설명의 간소화를 위해 중복되는 제조방법의 설명은 생략한다.
도 8을 참조하면, 도 5를 참조하여 설명된 결과물 상에 건식식각 공정이 수행될 수 있다. 상기 건식식각 공정은 습식식각 후 남아 있는 절연마스크(미도시)를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 건식식각 공정에 의해 채 널들(185)로부터 기판(110) 방향으로 연장되고 제1 상부 클래드층(141) 및 활성층(131)을 관통하는 트렌치들(191)이 형성될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드는 상기 트렌치들(191)의 형성 시 하부 클래드층(121)의 일부가 함께 식각된 깊은 리지 도파로(deep RWG) 구조로 제조될 수 있다. 상기 건식식각은 상기 활성층(131)의 하면으로부터 약 1 마이크로미터까지 수행될 수 있다. 상기 트렌치들(191)의 형성 후 도 7을 참조하여 설명된 공정이 수행되어 상기 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드의 제조가 완성된다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
105: p형 전극층 110: 기판
120, 121: 하부 클래드층 130, 131: 활성층
140, 141: 제1 상부 클래드층 145: 제2 상부 클래드층
150: 식각중단층 160: 금속 접촉층
170: 절연층 175: n형 전극층
180: 리지 185: 채널
190, 191: 트렌치

Claims (12)

  1. 기판상에 하부 클래드층, 활성층, 제1 상부 클래드층 및 제2 상부 클래드층을 차례로 형성하는 것;
    상기 제2 상부 클래드층 상에 절연마스크를 형성하는 것;
    상기 절연마스크를 이용하여 상기 제2 상부 클래드층을 습식식각하여 상기 제2 상부 클래드층을 관통하는 채널들 및 인접하는 채널들 사이의 리지를 형성하는 것; 및
    상기 절연마스크를 이용한 건식식각을 수행하여 상기 채널들로부터 연장되고 상기 제1 상부클래드층을 관통하는 트렌치들(trenches)을 형성하는 것을 포함하는 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 상부 클래드층과 상기 제2 상부 클래드층 사이에 식각중단층을 형성하는 것을 더 포함하고,
    상기 습식식각은 상기 식각중단층이 노출될 때까지 수행되는 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 리지는 그 하부의 폭이 그 상부의 폭보다 좁은 역메사(reverse mesa) 구조로 형성되는 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 트렌치들의 폭은 상기 채널들의 하부 폭보다 좁게 형성되는 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 트렌치들은 상기 활성층의 상면을 노출시키도록 형성되는 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 트렌치들은 상기 활성층을 관통하고 상기 하부 클래드층의 일부가 식각되어 형성되는 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드 제조방법.
  7. 기판;
    상기 기판 상에 차례로 형성된 하부 클래드층, 활성층, 제1 상부 클래드층 및 제2 상부 클래드층;
    상기 제2 상부 클래드층을 관통하는 채널들에 의해 상기 제2 상부 클래드층에 정의되는 리지; 및
    상기 채널들로부터 연장되어 상기 제1 상부 클래드층을 관통하는 트렌치들을 포함하는 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 상부 클래드층과 상기 제2 상부 클래드층 사이에 배치되는 식각중단층을 더 포함하는 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 리지는 그 하부의 폭이 그 상부의 폭보다 좁은 역메사(reverse mesa) 구조를 가지는 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 트렌치들의 폭은 상기 채널들의 하부 폭보다 좁은 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 트렌치들은 상기 활성층의 상면을 노출하는 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 트렌치들은 상기 활성층을 관통하여 상기 하부 클래드층의 내부로 연장되는 리지 도파로형 반도체 레이저 다이오드.
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