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KR100239473B1 - 레이저 다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents

레이저 다이오드 및 그 제조방법 Download PDF

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KR100239473B1
KR100239473B1 KR1019970039729A KR19970039729A KR100239473B1 KR 100239473 B1 KR100239473 B1 KR 100239473B1 KR 1019970039729 A KR1019970039729 A KR 1019970039729A KR 19970039729 A KR19970039729 A KR 19970039729A KR 100239473 B1 KR100239473 B1 KR 100239473B1
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photoresist
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구자홍
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Abstract

광특성 및 전류특성이 향상된 레이저 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, n형 기판상에 n형 클래드층, 활성층, p형 제 1 클래드층, 식각정지층, p형 제 2 클래드층, p형 InGaP층, p형 GaAs층을 순차적으로 형성하고, p형 GaAs층상에 제 1 절연막을 형성하고 패터닝하여 소정영역의 p형 GaAs층을 노출시킨 후, 패터닝된 제 1 절연막을 마스크로 반응성이온식각하여 노출된 p형 GaAs층, p형 InGaP층, p형 제 2 클래드층을 소정 깊이로 제거하여 p형 제 2 클래드층의 일부분을 남긴다. 그리고, 제 1 절연막을 포함한 전면에 제 2 절연막 및 포토레지스트를 순차적으로 형성하고 포토레지스트를 패터닝하여 남아 있는 p형 제 2 클래드층 상부의 제 2 절연막을 노출시키고, 포토레지스트를 마스크로 습식식각하여 노출된 제 2 절연막 및 p형 제 2 클래드층을 제거하여 식각정지층을 노출시키고 남아 있는 포토레지스트 및 제 1, 제 2 절연막을 제거하여 수직에 가까운 리지 구조를 형성시킨다. 이어, 노출된 식각정지층상에 전류차단층을 형성하고 전류차단층을 포함한 전면에 전류도통층을 형성한 다음, 전류도통층 상부 및 기판 하부에 각각 전극을 형성함으로써, 광특성 및 전류특성을 개선하여 낮은 발진개시전류 및 높은 수평방사각을 얻을 수 있고 균일성 및 재현성이 좋기 때문에 양산성 및 수율의 향상을 꾀할 수 있다.

Description

레이저 다이오드 및 그 제조방법
본 발명은 레이저 다이오드에 관한 것으로, 특히 광특성 및 전류특성이 향상된 레이저 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재 일반적으로 많이 제작되고 있는 635nm, 650nm 그리고 670nm 대역의 가시광 반도체 레이저 다이오드는 InGap/AlGaInP 헤테로구조(heterostructure)를 이용한 인덱스 웨이브가이드-타입(index waveguide-type)이다.
이러한 반도체 레이저 다이오드 제작을 위한 에피(epi)구조는 결정성장시 자연적으로 생기는 수퍼래티스(superlattice)구조를 피하고자 하고 광기록밀도 향상과 관련하여 좀 더 짧은 영역의 파장을 얻기 위해 일반적으로 몇 도(예를 들면 9도, 15도)정도 미스오리엔티드(misoriented)된 기판위에 제작되어진다.
따라서, 디바이스 제작시 습식식각을 이용하여 리지(ridge)를 형성하면 기판에 의한 영향으로 비대칭적인 모양을 띄게 된다.
이로 인하여 레이저 다이오드의 특성 중 수평방사각의 크기를 감소시키고 모드(mode)의 안정성을 떨어뜨리는 결과를 나타내게 된다.
또한, 습식식각의 불안정으로 기인한 대량 생산성 및 수율증가에 적지 않은 영향을 끼친다.
도면을 참조하여 상기와 같은 문제점을 갖는 종래의 레이저 다이오드를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 습식식각을 이용하여 제작한 SBR(Selectively Buried Ridge) 웨이브가이드(waveguide) 레이저 다이오드로 아주 널리 이용되는 인덱스 가이드이드(index guided) AlGaInP 레이저 구조이다.
여기서 균일한 두께 t를 유지하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 수십 Å인 에치스톱층(etch stop layer)을 두는 구조로 발전되어 왔다.
두께 t는 레이저의 모드특성, 광특성 그리고 전류특성에 중요한 영향을 미치는 요소로서 일정하게 유지해야 하는 것은 필수불가결하다.
도 2와 같은 SBR 구조는 제작상의 단순함이 큰 잇점이지만 기본적으로 제작시 구조적인 문제점을 가지고 있다.
즉, 절연막을 마스크로 사용하여 습식식각을 통해 리지(ridge)를 형성하므로 도 2에 도시된 바와 같이 상부 리지 폭(top ridge width) WT와 하부 리지 폭(bottom ridge width) WB사이에 많은 차이가 발생하게 되고 기판 특성으로 인해 각도 a와 각도 b처럼 비대칭적인 모양이 발생하게 된다.
여기서, WT의 크기는 전류 특성중 발진개시전류(Ith)와 연관성을 가지며, WB의 크기는 광특성중 특히 수평방사각(parallel far-field angle)의 특성과 밀접한 연관성을 갖는다.
SBR 구조에서는 절연막의 크기를 갖고 WT와 WB의 크기를 조절하게 되는데 WT와 WB사이에는 발진개시전류와 수평방사각간의 트래드 오프(trade off)가 발생하게 되므로 두 가지 특성을 동시에 향상시키는 리지 구조를 만드는 것이 필요하게 된다.
즉, 수평방사각을 증가시키기 위해서는 WB가 작아야 하는데, 이는 WT도 더욱 감소하게 되어 결국 WT가 어느 크기 이하로 줄어들면 발진개시전류가 급격히 증가하므로 WB의 크기에 한계가 발생하게 된다.
그리고 반대로 발진개시전류를 줄이기 위해서는 WT가 커야하는데 이는 마찬가지로 WB의 크기를 증가시키는 결과를 가져와 수평방사각이 줄어들게 되는 것이다.
이와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 반응성이온식각을 이용하여 수직한 리지 구조를 만드는 연구가 많이 이루어졌다.
반응성이온식각은 비등방성 식각으로써 미스오리엔티드 웨이퍼(misoriented wafer)에 길러진 에피 구조에서도 대칭적이고 수직적인 리지 구조를 쉽게 구현할 수 있고 식각 깊이 조절이 습식식각에 비해 용이하여 디바이스 제작에 여러 가지 잇점이 있기 때문이다.
도 3에 도시된 것처럼 WT와 WB의 차이는 도 2에 도시된 습식식각을 이용한 리지 구조와는 비교할 수 없이 작아서 앞서 언급한 특성을 만족시킬 수 있다.
그러나, 반응성이온식각을 이용한 방법은 앞서 언급한바 있는 두께 t를 유지하는데 도 2와 같이 에치스톱층을 사용할 수 없으므로 전적으로 반응성이온식각의 균일도와 식각두께 조절능력에 의존해야 하는 점이 도 2와 비교하여 많은 문제점으로 지적된다.
또한 반응성이온식각을 통해 표면에 손상(damage)을 받기 때문에 n-GaAs 전류차단층을 성장시키는데 문제가 생길 수 있다.
종래 기술에 따른 레이저 다이오드에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
습식식각을 이용하여 제작된 레이저 다이오드는 리지 모양이 비대칭적이 되어 수평방사각의 크기를 감소시키고 모드의 안정성을 떨어뜨린다.
그리고 반응성이온식각을 이용하여 제작된 레이저 다이오드는 식각의 균일도와 식각두께 조절이 어렵다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 습식식각을 이용한 리지 구조와 반응성이온식각을 이용한 리지 구조의 단점을 개선하여 광특성 및 전류특성을 향상시킨 레이저 다이오드 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 내지 3 - 종래 기술에 따른 레이저 다이오드를 보여주는 구조단면도
도 4a 내지 4i - 본 발명 제 1 실시예에 따른 레이저 다이오드의 제조공정을 보여주는 공정단면도
도 5a 내지 5i - 본 발명 제 2 실시예에 따른 레이저 다이오드 제조공정을 보여주는 공정단면도
도 6 - 본 발명 제 1 실시예의 도 4e를 상세히 보여주는 도면
도 7 - 반응성 식각 후에 습식식각을 한 최종의 리지 모양을 보여주는 사진
도 8 - 본 발명 제 2 실시예의 도 5e를 상세히 보여주는 도면
도 9 - 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 리지 구조를 보여주는 사진
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : n형 GaAs 기판 12 : n형 GaAs 버퍼층
13 : n형 AlGaInP 클래드층 14 : 활성층
15 : p형 1차 AlGaInP 클래드층 16 : p형 InGaP 식각정지층
17 : p형 2차 AlGaInP 클래드층 18 : p형 InGaP층
19 : p형 GaAs층 20 : 제 1 절연막
21 : 제 1 포토레지스트 22 : n형 GaAs 전류차단층
23 : 제 2 포토레지스트 24 : p형 GaAs 전류도통층
25 : p형 전극 26 : n형 전극
27 : 제 2 절연막
본 발명에 따른 레이저 다이오드는 제 1 도전형 기판상에 순차적으로 형성되는 제 1 도전형 클래드층, 활성층, 제 2 도전형 제 1 클래드층, 식각정지층과, 식각정지층상의 소정영역에 일정 폭을 가지고 측면이 수직한 형태로 형성되는 제 2 도전형 제 2 클래드층과, 제 2 도전형 제 2 클래드층상에 제 2 도전형 제 2 클래드층과 동일한 폭으로 형성되는 제 2 도전형 InGaP층과, 제 2 도전형 제 2 클래드층의 양측면에 형성되는 전류차단층과, 전류차단층 및 제 2 도전형 InGaP층상에 형성되는 전류도통층과, 기판 하부 및 전류도통층 상부에 형성되는 전극으로 구성되는데 그 특징이 있다.
본 발명에 따른 레이저 다이오드 제조방법은 제 1 도전형 기판상에 제 1 도전형 클래드층, 활성층, 제 2 도전형 제 1 클래드층, 식각정지층, 제 2 도전형 제 2 클래드층, 제 2 도전형 InGaP층, 제 2 도전형 GaAs층을 순차적으로 형성하는 스텝과, 제 2 도전형 GaAs층상에 절연막을 형성하고 패터닝하여 소정영역의 제 2 도전형 GaAs층을 노출시키는 스텝과, 패터닝된 절연막을 마스크로 반응성이온식각하여 노출된 제 2 도전형 GaAs층, 제 2 도전형 InGaP층, 제 2 도전형 제 2 클래드층을 소정 깊이로 제거하여 제 2 도전형 제 2 클래드층의 일부분을 남기는 스텝과, 절연막을 포함한 전면에 포토레지스트를 형성하고 패터닝하여 남아 있는 제 2 도전형 제 2 클래드층을 노출시키는 스텝과, 포토레지스트를 마스크로 습식식각하여 노출된 제 2 도전형 제 2 클래드층을 제거하여 식각정지층을 노출시키고 남아 있는 포토레지스트 및 절연막을 제거하는 스텝과, 노출된 식각정지층상에 전류차단층을 형성하고 전류차단층을 포함한 전면에 전류도통층을 형성하는 스텝과, 전류도통층 상부 및 기판 하부에 각각 전극을 형성하는 스텝으로 이루어지는데 그 특징이 있다.
본 발명에 따른 레이저 다이오드 제조방법의 다른 특징은 제 1 도전형 기판상에 제 1 도전형 클래드층, 활성층, 제 2 도전형 제 1 클래드층, 식각정지층, 제 2 도전형 제 2 클래드층, 제 2 도전형 InGaP층, 제 2 도전형 GaAs층을 순차적으로 형성하는 스텝과, 제 2 도전형 GaAs층상에 제 1 절연막을 형성하고 패터닝하여 소정영역의 제 2 도전형 GaAs층을 노출시키는 스텝과, 패터닝된 제 1 절연막을 마스크로 반응성이온식각하여 노출된 제 2 도전형 GaAs층, 제 2 도전형 InGaP층, 제 2 도전형 제 2 클래드층을 소정 깊이로 제거하여 제 2 도전형 제 2 클래드층의 일부분을 남기는 스텝과, 제 1 절연막을 포함한 전면에 제 2 절연막 및 포토레지스트를 순차적으로 형성하고 포토레지스트를 패터닝하여 남아 있는 제 2 도전형 제 2 클래드층 상부의 제 2 절연막을 노출시키는 스텝과, 포토레지스트를 마스크로 습식식각하여 노출된 제 2 절연막 및 제 2 도전형 제 2 클래드층을 제거하여 식각정지층을 노출시키고 남아 있는 포토레지스트 및 제 1, 제 2 절연막을 제거하는 스텝과, 노출된 식각정지층상에 전류차단층을 형성하고 전류차단층을 포함한 전면에 전류도통층을 형성하는 스텝과, 전류도통층 상부 및 기판 하부에 각각 전극을 형성하는 스텝으로 이루어지는데 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 레이저 다이오드 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 실시예별로 설명하면 다음과 같다.
제 1 실시예
도 4a 내지 4i는 본 발명 제 1 실시예에 따른 레이저 다이오드의 제조공정을 보여주는 공정단면도로서, 도 4a에 도시된 바와 같이, n형 GaAs 기판(11)상에 n형 GaAs 버퍼층(12), n형 AlGaInP 클래드층(13), 활성층(14), p형 1차 AlGaInP 클래드층(15), p형 InGaP 식각정지층(16), p형 2차 AlGaInP 클래드층(17), p형 InGaP층(18), p형 GaAs층(19)을 순차적으로 성장시킨다.
이어, 도 4b에 도시된 바와 같이, 스트라이프형 리지(stripe type ridge), 테이퍼드형 리지(tapered type ridge) 등과 같이 원하는 리지(ridge) 구조를 제작하기 위해 p형 GaAs층(19)상에 제 1 절연막(20)을 형성하고 패터닝하여 소정영역의 p형 GaAs층(19)을 노출시킨다.
여기서, 제 1 절연막(20)은 SiO2또는 SiNX로 형성한다.
그리고, 도 4c에 도시된 바와 같이, 패터닝된 제 1 절연막(20)을 마스크로 반응성이온식각하여 노출된 p형 GaAs층(19), p형 InGaP층(18), p형 2차 AlGaInP 클래드층(17)의 일부분을 제거한다.
여기서, p형 InGaP 식각정지층(16)상에 있는 p형 2차 AlGaInP 클래드층(17)의 잔여 두께 t가 약 1000∼2000Å이 되도록 적절히 조절한다.
이는 반응성이온식각으로부터 유발된 표면의 데미지(damage)층 제거와 후공정인 습식식각공정과 관련이 있다.
이어, 도 4d에 도시된 바와 같이, p형 2차 AlGaInP 클래드층(17)을 포함한 전면에 제 1 포토레지스트(21)를 형성하고 도 4e에 도시된 바와 같이, 제 1 포토레지스트(21)를 패터닝하여 두께 t만큼 남아있는 p형 2차 AlGaInP 클래드층(17)을 노출시킨다.
그리고, 도 4f에 도시된 바와 같이, 제 1 포토레지스트(21)를 마스크로 습식식각하여 두께 t만큼 남아있는 p형 2차 AlGaInP 클래드층(17)을 제거하고 남아 있는 제 1 포토레지스트(21) 및 제 1 절연막(20)을 제거한다.
식각 공정을 마치면 전체적인 리지 모양은 수직에 기까운 구조를 유지하게 된다.
이 부분은 본 발명에서 가장 중요한 공정으로 더 자세한 설명은 후술하기로 한다.
이어, 도 4g에 도시된 바와 같이, 리지를 포함한 전면에 n형 GaAs 전류차단층(22)을 형성하고 n형 GaAs 전류차단층(22)상에 제 2 포토레지스트(23)을 형성한다.
그리고 제 2 포토레지스트(23)를 패터닝하여 리지 상부의 n형 GaAs 전류차단층(22)을 노출시킨 후, 도 4h에 도시된 바와 같이, 노출된 n형 GaAs 전류차단층(22)을 습식식각하여 p형 GaAs층(19)을 노출시키고 남아 있는 제 2 포토레지스트(23)를 제거한다.
이어, 도 4i에 도시된 바와 같이, n형 GaAs 전류차단층(22)을 포함한 전면에 p형 GaAs 전류도통층(24)을 형성한다.
그리고, p형 GaAs 전류도통층(24)상에 p형 전극(25)을 형성하고 n형 GaAs 기판(11) 하부에는 n형 전극(26)을 형성하여 레이저 다이오드를 제작한다.
제 2 실시예
도 5a 내지 5i는 본 발명 제 2 실시예에 따른 레이저 다이오드 제조공정을 보여주는 공정단면도로서, 도 5a 내지 5c는 제 1 실시예인 도 4a 내지 4c와 제조공정이 동일하므로 설명은 생략한다.
도 5d에 도시된 바와 같이, p형 2차 AlGaInP 클래드층(17)을 포함한 전면에 제 2 절연막(27) 및 제 1 포토레지스트(21)를 순차적으로 형성한다.
여기서, 제 1 실시예와는 달리 제 2 절연막(27)을 형성하는 이유는 두께 t만큼 남아있는 p형 2차 AlGaInP 클래드층(17)을 제거하는 식각용액이 주로 H2SO4계열이어서 제 1 포토레지스트(21) 마스크가 영향을 받을 수 있으므로 이를 개선하기 위해 제 2 절연막(27)을 형성하는 것이다.
이어, 도 5e에 도시된 바와 같이, 제 1 포토레지스트(21)를 패터닝하여 두께 t만큼 남아있는 p형 2차 AlGaInP 클래드층(17) 상부에 있는 제 2 절연막(27)을 노출시키고 제 1 포토레지스트(21)를 마스크로 노출된 제 2 절연막(27)을 제거하여 다음 공정인 습식식각을 위한 절연막 마스크를 제작한다.
그리고, 도 5f에 도시된 바와 같이, 제 2 절연막(27)을 마스크로 습식식각하여 두께 t만큼 남아있는 p형 2차 AlGaInP 클래드층(17)을 제거하고 남아 있는 제 1 포토레지스트(21) 및 제 1, 제 2 절연막(20,27)을 제거하면 전체적인 리지 모양은 수직에 기까운 구조를 유지하게 된다.
이 부분은 본 발명 제 1 실시예와 마찬가지로 가장 중요한 공정으로 더 자세한 설명은 후술하기로 한다.
그리고, 도 5g 내지 5i는 제 1 실시예의 도 4g 내지 4i와 제조공정이 동일하므로 설명은 생략한다.
이와 같이 수직 형태의 리지 구조를 갖는 레이저 다이오드 제작시 가장 중요한 공정은 제 1 실시예의 도 4e와 제 2 실시예의 도 5e에 도시된 바와 같이 두께 t만큼 남아있는 p형 2차 AlGaInP 클래드층을 습식식각하는 공정이다.
이 부분에 대해 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 1 실시예의 도 4i와 제 2 실시예의 도 5i에서 보는 바와 같이 리지의 최종적인 모양은 실제로 완전히 수직한 모양은 아니다.
이는 보편적인 과정을 설명하기 위하여 조금 과장되게 그린 것이고 실제로는 포토레지스트 패턴 또는 절연막 패턴에 따라 약간은 차이를 보이게 된다.
도 6은 본 발명 제 1 실시예의 도 4e를 상세히 보여주는 도면으로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴의 정렬에 따라 최종 리지의 하부 폭 WB의 모양이 좌우로 약간씩 변하게 됨을 알 수 있다.
하지만, 도 6과 같이 실질적으로 포토레지스트 패턴을 리지 중앙에 정확히 정렬하는 것이 어렵고 새로운 정렬 마스크를 제작하여야 한다는 단점도 있다.
그러나 본 발명에서는 미스오리엔트(misorient)된 기판을 사용하므로 이 특성을 이용하면 상기의 단점을 쉽게 극복할 수 있다.
즉, 반응성이온식각은 비등방성식각이므로 미스오리엔트된 기판상에 길러진 에피택셜층들을 대칭적이고 수직에 가깝게 식각할 수 있는 것이다.
도 7을 보면 본 발명 제 1 실시예의 도 4e 과정과 제 2 실시예의 도 5e 과정이 왜 필요한지를 명확히 알 수 있다.
도 7은 반응성 식각 후에 습식식각을 한 최종의 리지 모양을 보여주는 사진으로, 도 7에서 보는 바와 같이 본 발명 제 1 실시예의 도 4e 과정과 제 2 실시예의 도 5e 과정을 거치지 않고 반응성식각 후 바로 이어 습식식각을 하면 기판 특성에 의해 a쪽 면의 기울기는 b쪽 면의 기울기에 비해 수직에 가까운 모양을 띄고 있지만 b쪽 면은 여전히 기울기가 완만하다.
그러므로 리지의 a쪽 면에 대하여 굳이 포토레지스트 마스크를 할 필요가 없어 포토레지스트를 리지 중앙에 정확히 정렬시킬 필요는 없다.
이처럼 도 7과 같이 두께 t만큼 남아있는 p형 2차 AlGaInP 클래드층을 습식식각하는 동안 b쪽 면이 기판 특성과 물질 특성에 의해 기울기가 수직 구조를 가지지 못하므로 이를 개선하기 위해 본 발명에서는 제 1 실시예의 도 4e 과정과 제 2 실시예의 도 5e 과정을 도입하게 된 것이다.
제 2 실시예의 도 5e 과정은 제 1 실시예의 도 4e 과정에 비해 절연막 증착공정이 추가된다는 단점이 있지만 공정상의 효율성은 제 1 실시예에 비해 더 높다.
도 8은 본 발명 제 2 실시예의 도 5e를 상세히 보여주는 도면으로, 도 8에서 보는 바와 같이, 포토레지스트 패턴이 리지 중앙 위치에서 약간 좌우에 형성될 수 있으므로 이 경우 제 2 절연막에 대한 습식식각을 조절함으로써 최종적인 제 2 절연막의 b면에 대한 위치를 조절하여 리지 하부 폭 WB를 최소한으로 줄일 수 있게 된다.
도 9는 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 리지 구조를 보여주는 사진으로, 도 9에서 보는 바와 같이, b면이 도 7과 많은 차이를 보여주고 있다.
즉, 본 발명의 제조공정으로 제작된 레이저 다이오드는 가장 최적화된 리지 구조를 구현할 수 있어 리지의 상부 폭과 하부 폭의 크기 차이에서 오는 광특성 및 전류특성을 크게 개선할 수 있는 것이다.
본 발명에 따른 레이저 다이오드 및 그 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 반응성이온식각과 습식식각을 이용하여 리지 구조를 최적화 시킴으로써 종래와 같이 습식식각만의 공정과 반응성이온식각만의 공정에서 오는 각각의 문제점을 해결할 수 있다.
즉, 리지의 상부 폭과 하부 폭의 크기 차이에서 오는 광특성 및 전류특성을 개선시킬 수 있으므로 낮은 발진개시전류 및 높은 수평방사각을 확보할 수 있어 이를 이용한 시스템에 보다 효율적으로 사용할 수 있다.
또한, 습식식각만을 이용한 공정 보다는 균일성 및 재현성이 좋기 때문에 양산성 및 수율의 향상을 꾀할 수 있다.

Claims (5)

  1. 제 1 도전형 기판상에 형성되는 제 1 도전형 클래드층;
    상기 제 1 도전형 클래드층상에 형성되는 활성층;
    상기 활성층상에 형성되는 제 2 도전형 제 1 클래드층;
    상기 제 2 도전형 제 1 클래드층상에 형성되는 식각정지층;
    상기 식각정지층상의 소정영역에 일정 폭을 가지고 측면이 수직한 형태로 형성되는 제 2 도전형 제 2 클래드층;
    상기 제 2 도전형 제 2 클래드층상에 제 2 도전형 제 2 클래드층과 동일한 폭으로 형성되는 제 2 도전형 InGaP층;
    상기 제 2 도전형 제 2 클래드층의 양측면에 형성되는 전류차단층;
    상기 전류차단층 및 제 2 도전형 InGaP층상에 형성되는 전류도통층;
    상기 기판 하부 및 전류도통층 상부에 형성되는 전극으로 구성됨을 특징으로 하는 레이저 다이오드.
  2. 제 1 도전형 기판상에 제 1 도전형 클래드층, 활성층, 제 2 도전형 제 1 클래드층, 식각정지층, 제 2 도전형 제 2 클래드층, 제 2 도전형 InGaP층, 제 2 도전형 GaAs층을 순차적으로 형성하는 스텝;
    상기 제 2 도전형 GaAs층상에 절연막을 형성하고 패터닝하여 소정영역의 제 2 도전형 GaAs층을 노출시키는 스텝;
    상기 패터닝된 절연막을 마스크로 반응성이온식각하여 상기 노출된 제 2 도전형 GaAs층, 제 2 도전형 InGaP층, 제 2 도전형 제 2 클래드층을 소정 깊이로 제거하여 제 2 도전형 제 2 클래드층의 일부분을 남기는 스텝;
    상기 절연막을 포함한 전면에 포토레지스트를 형성하고 패터닝하여 상기 남아 있는 제 2 도전형 제 2 클래드층을 노출시키는 스텝;
    상기 포토레지스트를 마스크로 습식식각하여 상기 노출된 제 2 도전형 제 2 클래드층을 제거하여 식각정지층을 노출시키고 남아 있는 포토레지스트 및 절연막을 제거하는 스텝;
    상기 노출된 식각정지층상에 전류차단층을 형성하고 전류차단층을 포함한 전면에 전류도통층을 형성하는 스텝;
    상기 전류도통층 상부 및 기판 하부에 각각 전극을 형성하는 스텝으로 이루어짐을 특징으로 하는 레이저 다이오드 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 절연막은 SiO2또는 SiNX임을 특징으로 하는 레이저 다이오드 제조방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 반응성이온식각시 남아 있는 제 2 도전형 제 2 클래드층의 두께는 1000∼2000Å임을 특징으로 하는 레이저 다이오드 제조방법.
  5. 제 1 도전형 기판상에 제 1 도전형 클래드층, 활성층, 제 2 도전형 제 1 클래드층, 식각정지층, 제 2 도전형 제 2 클래드층, 제 2 도전형 InGaP층, 제 2 도전형 GaAs층을 순차적으로 형성하는 스텝;
    상기 제 2 도전형 GaAs층상에 제 1 절연막을 형성하고 패터닝하여 소정영역의 제 2 도전형 GaAs층을 노출시키는 스텝;
    상기 패터닝된 제 1 절연막을 마스크로 반응성이온식각하여 상기 노출된 제 2 도전형 GaAs층, 제 2 도전형 InGaP층, 제 2 도전형 제 2 클래드층을 소정 깊이로 제거하여 제 2 도전형 제 2 클래드층의 일부분을 남기는 스텝;
    상기 제 1 절연막을 포함한 전면에 제 2 절연막 및 포토레지스트를 순차적으로 형성하고 상기 포토레지스트를 패터닝하여 상기 남아 있는 제 2 도전형 제 2 클래드층 상부의 제 2 절연막을 노출시키는 스텝;
    상기 포토레지스트를 마스크로 습식식각하여 상기 노출된 제 2 절연막 및 제 2 도전형 제 2 클래드층을 제거하여 식각정지층을 노출시키고 남아 있는 포토레지스트 및 제 1, 제 2 절연막을 제거하는 스텝;
    상기 노출된 식각정지층상에 전류차단층을 형성하고 전류차단층을 포함한 전면에 전류도통층을 형성하는 스텝;
    상기 전류도통층 상부 및 기판 하부에 각각 전극을 형성하는 스텝으로 이루어짐을 특징으로 하는 레이저 다이오드 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001085789A (ja) 1999-09-13 2001-03-30 Furukawa Electric Co Ltd:The 面発光型半導体レーザ素子及びその製造方法
JP2003069154A (ja) * 2001-06-11 2003-03-07 Sharp Corp 半導体レーザ素子およびその製造方法
TW565975B (en) * 2002-12-27 2003-12-11 Ind Tech Res Inst Oxide confined type vertical cavity surface emitting laser device and the manufacturing method thereof
KR20060055696A (ko) * 2004-11-18 2006-05-24 삼성전기주식회사 반도체 레이저 제조방법
CN101006624A (zh) * 2005-01-18 2007-07-25 松下电器产业株式会社 半导体激光装置及其制造方法
JP4959962B2 (ja) * 2005-09-05 2012-06-27 株式会社東芝 光半導体素子の製造方法
FR3026571B1 (fr) * 2014-09-26 2016-12-02 Thales Sa Procede d'elaboration d'une structure resonante d'un laser a semi-conducteur a contre-reaction repartie
FR3107998A1 (fr) * 2020-03-09 2021-09-10 Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives procede de fabrication d’une puce photonique comportant au moins une source laser hybride

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1247947A (en) 1984-07-31 1989-01-03 Masaru Wada Method of manufacturing semiconductor device
JPH0716077B2 (ja) * 1985-10-11 1995-02-22 三菱電機株式会社 半導体レーザ装置の製造方法
NL8900748A (nl) * 1989-03-28 1990-10-16 Philips Nv Straling-emitterende halfgeleiderinrichting en werkwijze ter vervaardiging van een dergelijke halfgeleiderinrichting.
JPH0637393A (ja) 1992-07-17 1994-02-10 Toshiba Corp 内部狭窄型半導体レーザ装置及びその製造方法
JPH06112590A (ja) 1992-09-25 1994-04-22 Toshiba Corp 半導体レ−ザ装置及びその製造方法
JP2601200B2 (ja) 1993-07-21 1997-04-16 松下電器産業株式会社 エッチング方法およびこのエッチング方法を用いた半導体レーザの製造方法
WO1997000546A2 (en) 1995-06-16 1997-01-03 Philips Electronics N.V. Semiconductor diode laser and method of manufacturing same
JP3147148B2 (ja) 1996-12-12 2001-03-19 日本電気株式会社 半導体レーザの製造方法

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