KR100247166B1 - 반도체 발광 장치 - Google Patents
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Abstract
AlGaInP계 반도체 발광 장치에 있어서, GaInP 또는 AlGaInP로 된 활성층이 그들 사이에 삽입되도록 n형 AlGaInP 클래드층 및 p형 AlGaInP 클래드층이 퇴적된다. 활성층과 n형 클래드층 사이 및/또는 활성층과 p형 클래드층 사이에 각각 광가이드층이 제공된다. p형 클래드층은 p형 도펀트로서 작용하는 Be로 도프된다. 활성층, p형 클래드층 및 광가이드층은 n형 도펀트로서 작용하는 Si로 도프된다.
Description
제1a도 내지 제1c도는 본 발명의 일시예의 반도체 레이저 장치의 제조공정을 나타낸 단면도들,
제1d도는 제1a도 내지 제1c도에 도시된 공정에 의해 제조된 반도체 레이저 장치의 구성을 나타낸 단면도,
제2도는 제1d도에 도시된 본 발명의 반도체 레이저 장치의 활성층의 구조를 나타낸 단면도,
제3a도는 제1d도에 도시된 본 발명의 반도체 레이저 장치에 대해 실행된 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 그래프,
제3b도는 종래의 반도체 레이저 장치에 대해 실행된 신뢰성 시험의 결과를 나타낸 그래프,
제4도는 종래의 반도체 레이저 장치를 나타낸 단면도,
제5도는 p형 도펀트로서 Be의 특성을 나타내며, 성장공정후의 Be농도 프로파일에 대한 SIMS 분석 결과를 나타낸 그래프, 및
제6도는 p형 도펀트로서 Be의 특성을 나타내며, 성장공정후의 캐리어 농도 프로파일에 대한 용량-전압 측정 결과를 나타낸 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : n형 GaAs 기판 12 : n형 AlGaInP 클래드층
14 : p형 AlGaInP 하부 클래드층 15 : p형 GaInP 에칭스톱층
16 : p형 AlGaInP 상부 클래드층 17 : p형 GaInP 중간밴드갭층
18 : p형 GaAs 콘택트층 50 : 반도체 레이저 장치
본 발명은 반도체 레이저 장치와 같은 반도체 발광 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 단파장 및/또는 고출력으로 발진할때도 고신뢰성을 제공할 수 있는 광자기디스크 또는 광디스크등의 광정보처리시스템에 이용되는 AlGaInP형 반도체 발광 장치에 관한 것이다.
최근, AlGaInP형 반도체 레이저 장치가 광디스크 또는 광자기디스크등의 광정보처리시스템에서 데이타(정보)의 기록 및 독출을 위한 광원으로서 사용되기 시작했다. 반도체 레이저 장치가 광정보시스템 등의 광원으로서 사용되는 경우에, 정보를 고밀도로 기록하기 위해서는 반도체 레이저 장치의 발진파장을 짧게할 필요가 있다. 또한, 정보의 오버라이트(overwrite)의 고속화를 위해서는, 반도체 레이저 장치를 고출력으로 발진시킬 필요가 있다. 특히, AlGaInP형 반도체 레이저 장치를 단파장 및/또는 고출력으로 발진시키기 위해서는, 레이저발진을 위한 적층구조에 포함된 활성층에서 그 활성층 근방의 층들로의 전자의 오버플로우를 적절하게 제어하는 것이 중요하다.
제 4도는 종래의 AlGaInP형 반도체 레이저 장치(100)의 구성을 나타낸 단면도이다.
반도체 레이저 장치(100)는 n형 AlGaInP 클래드층(112), 비도프 GaInP 활성층(113), p형 AlGaInP 하부 클래드층(114), p형 GaInP 에칭 스톱층(115), p형 AlGaInP 상부 클래드층(116), p형 GaInP 중간밴드갭층(117) 및 p형 GaAs 콘택츠층(118)을 포함한다. 이 층들은 제 1 성장 공정으로서 n형 GaAs 기판(111)상에 그 순서대로 연속으로 퇴적된다. p형 AlGaInP 상부 클래드층(116), p형 GaInP 중간밴드갭층(117) 및 p형 GaAs 콘택트층(118)의 주변부는 포토리소그라피에 의해 제거되어, 스트라이프 형상의 리지부(130)를 형성한다. 제 2 성장 공정으로서 n형 GaAs 전류블록층(120)이 형성되어 스트라이프형 리지(130)를 매립한다.
이와같이 형성된 반도체 레이저 장치(100)의 제조공정에서, 각 반도체층들은 분자빔에피탁시(MBE)법, 유기금속기상성장(MOCVD)법 등에 의해 성장된다. 활성층에서의 전자의 오버플로우는 활성층에 포함된 전자에 대해 배리어효과를 향상시키도록 p형 클래드층의 도핑농도를 증가시킴에 의해 제어된다.
AlGaInP형 반도체 레이저 장치의 제조에 가장 널리 사용되는 MOCVD법에서는 일반적으로 p형 클래드층의 도펀트로서 Zn을 이용한다. 따라서, 일본국 공개 특허 공보 제 92-74487 호에 개시된 바와같이, 활성층을 향한 Zn의 확산은 문제를 야기한다. 또한, 일본국 공개특허공보 제 92-317385호에 개시된 바와같이, 전류블록층을 형성하기 위한 제 2 성장공정, 또는 필요에 따라 실행되는 제 3 성장공정에서는 GaInP 활성층에 Zn의 파일업 (pile up)을 발생시킨다. 그 결과, 발진임계전류의 증가 및 온도특성의 열화와 같은 레이저 특성의 열화가 야기된다. 이러한 모든 문제는 활성층에서의 전자의 오버플로우를 방지하기 위해 p형 클래드층에 도펀트로서 고농도로 도프되는 Zn의 확산에 기인한다.
AlGaInP 활성층을 포함하는 더블헤테로 접합 구조를 가진 반도체 레이저 장치의 발광효율을 높이기 위해, 예컨대 일본국 공개특허공보 제94-302852호에서는, 활성층의 산소(O)등의 잔류불순물 및 Si의 농도를 5 x 1016cm-3이하로 설정하고 있다. 또한, 상기한 공보에서는 AlGaInP층으로 구성된 통상의 활성층외에, 다중양자웰 구조를 가진 활성층을 이용하는 구성을 개시하고 있다. 그러나, 상기 공보에서는 활성층의 O 및 Si등의 잔여불순물 농도 및 발광효율 사이의 관계를 개시할 뿐이고, p형 AlGaInP층의 도펀트를 개시하고 있지않다.
상기한 바와같이 Zn의 확산에서 기인하는 문제를 극복하기 위해서는, p형 클래드층의 도펀트로서 Be를 사용하는 방법이 제안되어 있다. 이 방법과 관련하여, 예컨대 J. Appl. Phys., 48, 1278(1977)에는 도펀트의 편석 및 불규칙한 확산등의 문제를 야기하지 않고 MBE법에 의해 GaAs에 Be를 고농도로 도프할 수 있는 것을 기술하고 있다. AlGaInP에 Be가 도프되는 경우에도 유사한 도핑 특성이 얻어질 수 있다.
따라서, p형 클래드층에 p형 도펀트로서 Be를 이용하는 MBE방법으로 적층구조를 성장시킴에 의해, p형 클래드층이 Be(p형 도펀트)로 고농도로 도프될때에도 활성층에 Be확산 또는 Be 축적(즉, 파일-업)이 발생되지 않는다. 따라서, p형 클래드층을 Be로 고농도로 도핑함으로써, 저발진임계전류 및 양호한 온도 특성등의 우수한 동작특성을 가진 반도체 레이저 장치를 얻도록 전자의 오버플로우를 제어할 수 있다.
그러나, 전술한 특징을 가진 반도체 레이저 장치에 대해 광출력을 일정하게 보유하면서 신뢰성시험을 행하는 경우에, 구동전류가 서서히 상승되어 동작특성이 열화되는 문제가 있다. 이 문제는 p형 도펀트로서 작용하는 Be가, 발광상태에서 활성층 근방에서의 온도상승 및 비발광재결합에 의해 발생된 에너지로 인해 점차로 확산되어, 반도체 레이저 장치의 동작특성에 악영향을 미치기 때문에 발생된다.
본 발명의 반도체 발광 장치는 GaInP 또는 AlGaInP로 된 활성층을, 각각 그 활성층보다 밴드갭이 더 큰 p형 AlGaInP 클래드층 및 n형 AlGaInP 클래드층 사이에 삽입시킨 더블헤테로 접합 구조를 가진다. 상기 p형 클래드층이 p형 도펀트로서 Be를 포함하고, 상기 p형 클래드층 및 활성층이 각각 Si를 포함한다.
상기 활성층과 n형 클래드층 사이에 광가이드층이 제공되며, 상기 광가이드층이 Si로 도프된다. 또는, 상기 활성층과 p형 클래드층 사이에 광가이드층이 제공되며, 상기 광가이드층이 Si로 도프된다.
또는, 상기 활성층과 n형 클래드층 사이에 제 1광 가이드층이 제공되며, 상기 활성층과 p형 클래드층 사이에 제 2 광가이드층이 제공된다. 상기 제 1 및 제 2 광가이드층이 각각 Si로 도프된다.
일 실시예에서, 상기 활성층이 적어도 하나의 양자웰층 및 적어도 하나의 양자배리어층을 포함하는 다중양자웰 구조를 가진다.
본 발명에 따르면, 반도체 레이저 장치의 더블헤테로 접합 구조에서, 적어도 하나의 p형 클래드층이 p형 도펀트로서 Be로 도프된다. 또한, 통상적으로 n형 도펀트로서 도프되지 않는 활성층과 p형 클래드층은 n형 도펀트로서 작용하는 Si로 도프된다. p형 도펀트로서 작용하는 Be는 전자를 포획하여 부의 전하를 가지며, n형 도펀트로서 작용하는 Si는 전자를 방출하여 정의 전하를 가진다. 따라서, Be 및 Si는 반대형의 전하를 가지므로 서로 끌어당긴다. p형 클래드층은 p형 도펀트로서 Be로 도프되며 p형 클래드층에서 Be의 확산이 예상되는 활성층은 n형 도펀트로서 작용할 수 있는 Si로 도프된다. 그 결과, p형 클래드층이 Be(p형 도펀트)로 고농도로 도프될때도, Be는 확산이 금지된다. 또한, 이와같이 Si를 도프함으로써, 활성층 근방에서의 온도의 증가 및 비발광재 결합에 의해 발생되는 에너지로 인해 Be가 동작중에 확산됨이 방지된다.
활성층에 대해 광제한계수를 증가시키기 위해, 본 발명의 더블헤테로 접합 구조에 추가로 광가이드층이 제공된다. 광가이드층은 활성층과 n형 클래드층 및/또는 활성층과 p형 클래드층 사이에 제공된다. 이 경우에, 광가이드층에도 Si가 도프되어 광가이드층으로의 Be의 확산이 방지된다.
활성층은 임계전류밀도를 감소시키도록 양자웰 구조를 가지도록 구성될 수 있다. 이 경우에, 양자웰구조에 포함된 양자웰층과 양자배리어층에 Si가 도프되어 Be가 확산됨을 방지한다.
따라서, 본 발명에서는 활성층 주변에 존재하는 층들에 p형 도펀트로서 Be를 고농도로 도핑함에 의해 활성층에서의 전자의 오버플로우가 제어되어 우수한 동작특성이 제공되며 동작중에 p형 도펀트가 확산되는 것이 방지되어 고출력 및 고온동작시에도 고신뢰성을 얻을 수 있는 반도체 발광 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 이러한 장점 및 다른 장점들은 첨부도면들을 참조하여 이하 상세하게 설명하는 바를 이해함으로써 당업자들에게 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들을 설명하기에 앞서, p형 도펀트로서 Be의 특성을 평가하기 위해 본 발명자에 의해 얻어진 실험적 결과를 제 5도 및 6도를 참조하여 설명한다.
제 5도는 MBE법에 의해 제조된 평가샘플에 대해 실행된 2차이온 질량분석(SIMS)법에 의해 도펀트로서 작용하는 Be의 농도 프로파일의 분석결과를 나타낸 그래프이다. 그 평가샘플은 Be를 약 1 x 1018cm-3의 농도로 도프한 p형 AlGaInP층에 인접하게 약 1000Å의 두께를 가진 논도프 GaInP 및 n형 AlGaInP층을 성장시켜 형성된다.
제 5도에 도시된 Be의 농도 프로파일은 논도프 GaInP층 및 p형 AlGaInP층 사이의 계면에서 급격하게 떨어진다. 이는, Zn이 p형 도펀트(도시안됨)로서 이용된 경우와 다르게, Be가 도프된 AlGaInP층상에 논도프 GaInP층 및 n형 AlGaInP층을 성장시키기 위한 공정에서 Be가 약간만 확산됨으로써, 확산된 B의 량을 무시할 수 없음을 의미한다.
제 6도는 평가샘플에 대해 용량-전압(CV)법에 의해 논도프층의 성장처리(제 2 성장공정에 해당)를 행한후 캐리어 농도 프로파일을 분석한 결과를 나타낸 그래프이다. 평가샘플은 Be를 약 1 x 1018cm-3의 농도로 도프한 p형 AlGaInP층에 인접하게 논도프 GaInP층(활성층에 상당함)을 성장시켜서 형성되었다.
제 6도에 도시된 캐리어 농도 프로파일은 논도프 GaInP층 및 p형 AlGaInP층 사이의 계면에서 급격하게 떨어진다. 이는, Zn이 p형 도펀트(도시안됨)로서 이용된 경우와 다르게, p형 도펀트로서 작용하는 Be가 도프된 AlGaInP층상에 논도프 GaInP층을 성장시키기 위한 공정에서 p형 도펀트로서 작용하는 Be가 GaInP층에 약간만 축적(즉, 파일업)됨을 의미한다.
상기한 바와같이, p형 도펀트로서 Be를 사용할때는 p형 도펀트의 축적(즉, 파일업) 및 확산 등의 문제들이 야기되지 않는 것이 확인되었다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
제 1d도는 본발명의 일실시예의 굴절율 도파로형 반도체 레이저 장치(50)를 나타낸 단면도이다.
반도체 레이저 장치(50)는 n형 AlGaInP 클래드층(12), AlGaInP광가이드층(43), 다중양자웰활성층(41), AlGaInP 광가이드층(42), p형 AlGaInP 하부클래드층(14), p형 GaInP 에칭스톱층(15), p형 AlGaInP 상부클래드층(16), p형 GaInP 중간밴드갭층(17), 및 p형 GaAs 콘택트층(18)을 포함한다. 이층들은 상기 순서대로 n형 GaAs 기판(11)상에 연속 퇴적된다. p형 AlGaInP 상부클래드층(16), p형 GaInP 중간밴드갭층(17), 및 p형 GaAs 콘택트층(18)이 스트라이프형 메사(31)를 형성한다. 상기 메사(31)를 매립하도록 메사(31)의 양측에 n형 GaAs 전류블록층(20)이 형성된다.
활성층(41)은 다중양자웰 구조를 가진다. 더 구체적으로, 제 2도에 도시된 바와같이, AlGaInP 광가이드층(43)과 AlGaInP 광가이드층(42)사이에 삽입되도록 7개의 GaInP 양자웰층(45) 및 6개의 AlGaInP양자배리어층(46)이 교대로 퇴적되어, 활성층(41)을 구성한다. 전술한 구조는 n형 AlGaInP 클래드층(12)와 p형 AlGaInP 하부 클래드층(14) 사이에 삽입되어 있다.
반도체 레이저 장치(50)는, 예컨대 제 1a도 내지 1c도에 도시된 바와 같이 다음 방식으로 제조된다.
먼저, n형 AlGaInP 클래드층(12), AlGaInP 광가이드층(43), 다중양자웰활성층(41), AlGaInP 광가이드층(42), p형 AlGaInP 하부 클래드층(14), p형 GaInP 에칭 스톱층(15), p형 AlGaInP 상부 클래드층(16), p형 GaInP 중간밴드갭층(17) 및 p형 GaAs 콘택트층(18)이 제 1 성장공정으로서 MBE법에 의해 n형 GaAs 기판(11)상에 연속으로 형성된다. n형 AlGaInP 클래드층(12) 및 p형 클래드층(14, 16)은 (AlyGa1-y)xIn1-xP(x=0.5 및 y=0.7)의 혼합비로 형성된다.
상기한 성장공정에서 각 층들의 도핑은 다음과 같이 실행된다.
n형 클래드층(12)에는 n형 도펀트로서 작용하는 Si가 도프되며, p형 클래드층(14, 16)에는 p형 도펀트로서 작용하는 Be가 도프된다. 또한, AlGaInP 광가이드층(43), 다중양자웰활성층(41), AlGaInP 광가이드층(42), 및 p형 AlGaInP 상부 클래드층(16)은 n형 도펀트로서 작용할 수 있는 Si가 도프된다. 이 경우에 , AlGaInP 광가이드층(43), 다중양자웰활성층(41), AlGaInP 광가이드층(42), p형 AlGaInP 하부 클래드층(14) 및 p형 AlGaInP 상부 클래드층(16)에서 Si농도가 동일하게 되도록 도핑이 실행된다. 이로써 AlGaInP 광가이드층(43)의 형성후의 성장공정에서 MBE장치에서의 Si의 도가니온도를 동일온도로 설정할 수 있게된다. 따라서, 성장공정이 간단화될 수 있다.
다중양자웰활성층(41), p형 하부 클래드층(14, 16) 및 광가이드층(43, 42)에 n형 도펀트로서 작용할 수 있는 Si가 너무 많이 도프된 경우에, 다중양자웰활성층(41)의 발광효율이 감소되고 p형 하부 클래드층(14, 16)에서의 p형 도펀트와의 보상때문에 실효적인 홀농도가 감소된다. 제 2도에 도시된 활성층과 유사한 구조를 가진 평가샘플을 이용하여 포토루미네슨스 강도를 측정할때, Si의 도핑농도가 약 5 x 1017cm-3이하, 바람직하게는 1 x 1017cm-3이하로 포토루미네슨스 강도가 거의 감소되지 않는다. Si의 도핑농도가 그 정도의 레벨일때, p형 AlGaInP 하부 클래드층(14)에서 보상될 캐리어의 양은 작다. 따라서, 반도체 레이저 장치(50)의 동작특성은 악영향을 받지 않는다.
한편, p형 클래드층(14, 16)에서의 Be의 도핑농도는 다중양자웰활성층(41)에서의 전자의 오버플로우를 제어하도록, 예컨대 8 x 1017cm-3~2 x 1018cm-3정도로 높은 것이 바람직하다.
이 실시예의 각 층의 구체적인 도핑농도는 다음과 같다.
n형 AlGaInP 클래드층(12)에는 Si가 약 1 x 1018cm-3, AlGaInP 광가이드층(43)에는 Si가 약 1 x 1017cm-3, 다중양자웰활성층(41)에 포함된 웰층(45)과 배리어층(46)에는 Si가 약 1 x 1017cm-3, AlGaInP 광가이드층(42)에는 Si가 약 1 x 1017cm-3, p형 AlGaInP 하부 클래드층(14) 및 p형 AlGaInP 상부클래드층(16)에는 각각 Si가 약 1 x 1017cm-3및 Be가 약 1 x 1018cm-3정도로 도프된다.
다음, 이상과 같이 적층된 구조상에, Al2O3막이 퇴적되고, 다음에 마스크층(19)을 형성하도록 포토리소그라피에 의해 스트라이프형으로 패터닝된다. 마스크층(19)을 이용하여 웨트에칭을 실행함에 의해, 마스크층(19)으로 피복되지 않은 p형 GaAs 콘택트층(18), p형 GaInP 중간밴드갭층(17) 및 p형 AlGaInP 상부 클래드층(16)이 제거된다. 그 결과, 제 1a도에 도시된 바와같이, 마스크층(19) 바로 아래에 메사(31)가 형성된다. 에칭에 의해 p형 AlGaInP 상부 클래드층(16) 이 제거된 경우에 p형 GaInP 에칭 클래드층(15)와 p형 AlGaInP 상부 클래드층(16) 사이에서 에칭의 선택성을 이용함에 의해 원하는 위치에서 에칭이 정지되는 것을 확인할 수 있다.
그 후, 제 2 성장공정으로서, 메사(31)의 양측상에 n형 GaAs 전류블록층(20)이 MBE법에 의해 성장되어 블록형상의 횡단면을 갖게된다. 이 성장공정에서, n형 GaAs다결정층(21)이Al2O3막(19)상에 형성된다.
다음, 상기 공정에서 형성된 적층구조상에 포토레지스트(32)가 도포된다. 제 1b도에 도시된 바와같이 n형 GaAs 다결정층(21)에 대응하는 위치에 포토리소그라피법에 의해 구멍(23)이 형성되어 그 구멍을 통해 n형 GaAs 다결정층(21)을 노출시킨다.
이어서, 황산계 에칭액을 이용하여 n형 GaAs 다결정층(21)이 Al2O3막(19)을 남기고 에칭제거된다. 그후, 애싱에 의해 포토레지스트(32)가 제거되어 제 1c도에 도시된 구조를 얻는다.
다음, 제 1d도에 도시된 바와같이, 불산계에칭액을 이용하여 Al2O3막(19)이 에칭제거된다. 또한, 콘택트층(18)의 상부면 및 기판(11)의 하부면에 각각 전극들(도시안됨)이 형성되어, 반도체 레이저 장치(50)를 완성한다.
이와같이 얻어진 반도체 레이저 장치(50) 및 비교용으로 제조된 종래의 반도체 레이저 장치에 대해 실행된 신뢰성 시험의 결과를 이하 설명한다. 구체적으로, 구동전류(동작전류)(Iop)의 시간에 따른 변화를 측정한다.
제 3a도는 본 발명에 따라 제 1d도에 도시된 반도체 레이저 장치(50)에 대해 실행된 신뢰성 시험의 결과를 나타낸다. 이 신뢰성 시험용으로 이용되는 종래의 반도체 레이저 장치는, 광가이드층(43, 42), 다중양자웰활성층(41) 및 p형 클래드층(14, 16)이 n형 도펀트로서 작용할 수 있는 Si로 도프되지 않는 점을 제외하면 제 1d도에 도시된 본 발명의 반도체 레이저 장치(50)와 동일한 방식으로 제조된다.
제 3a도에 도시된 바와같이, 본 발명의 반도체 레이저 장치(50)는 시간경과에 따라 구동전류(Iop)가 증가되지 않고 긴수명을 가진다. 한편, 제 3b도에 도시된 바와같이, 종래의 반도체 레이저 장치에서는 시간경과에 따른 구동전류(Iop)의 증가가 측정된다. 또한, 종래의 반도체 레이저 장치는 500시간 이하의 수명을 가진다.
본 발명에 따른 반도체 레이저 장치(50)는, 광가이드층(43, 42), 다중양자웰활성층(41) 및 p형 클래드층(14, 16)이 반도체 레이저 장치(50)에서 n형 도펀트로서 작용할 수 있는 Si로 도프된 점에서 종래의 반도체 레이저 장치와 다르다. 이러한 사실로부터, 본 발명에 따르면, Si를 도프함에 의해 Be(p형 도펀트)의 확산이 방지되기 때문에 반도체 레이저 장치의 수명이 길어지게 됨을 확인할 수 있다.
상기한 바와같이, 본 발명에 따른 반도체 레이저 장치는 통상 n형 도펀트를 도프하지 않는 활성층, 광가이드층 및 p형 클래드층에 n형 도펀트로서 작용할 수 있는 Si를 도프하여 p형 클래드층에서 p형 도펀트로서 작용하는 Be가 확신됨을 방지하는 것을 특징으로 하고있다. 상기한 특징을 실현하기 위한 구성은 이 실시예에서 설명한 것으로 제한되지 않는다.
예컨대, 상기한 반도체 레이저 장치(50)에서, 광가이드층(42)은 활성층(41)과 n형 클래드층(12) 사이에 형성되며 광가이드층(43)은 활성층(41)과 p형 클래드층(14) 사이에 형성됨으로써, 광 제한 계수(ligft confinement coefficient)를 증가시킨다. 또한, 본 발명은 광가이드층들(42, 43)중 하나만이 반도체 레이저 장치에 제공된 경우, 및 광가이드층이 제공되지 않은 경우에도 적용될 수 있다.
상기한 반도체 레이저 장치(50)에서는, 임계전류밀도를 감소시키도록 더블헤테로 접합 구조에 포함된 활성층(41)이 다중량웰 구조를 가진다. 이와 다르게, 반도체 레이저 장치는 단일양자웰 구조를 가진 활성층을 포함하는 더블헤테로 접합 구조 또는 양자웰 구조를 갖지않는 통상의 활성층을 포함하는 더블헤테로 접합 구조를 가지도록 구성될 수 있다.
또한, 반도체 레이저 장치(50)는 상부 클래드층(16), 중간밴드갭층(17) 및 콘택트층(18)으로 된 메사(31)가 전류블록층(20)에 의해 양측면상에서 매립되어 있는 굴절율도파형구조를 가진다. 또한, 반도체 레이저 장치(50)는, GaInP 또는 AlGaInP로 적어도 하나의 활성층이, 각각 활성층보다 밴드갭이 더 큰 p형 AlGaInP 클래드층 또는 n형 AlGaInP 클래드층 사이에 삽입되어 있는 더블헤테로 접합 구조를 가진다면 다른 구성을 가질수 있다. 또한 상기 더블헤테로 접합 구조에서, p형 클래드층, 활성층 및 n형 클래드층이 역순으로 형성될 수 있다.
상기한 설명에서, 반도체 레이저 장치를 구성하는 적층구조에 포함된 각 층들이 MBE법에 의해 성장된다. 그러나, 도펀트로서 Si를 사용한다면 다른 방법들도 사용될 수 있다. 예컨대, 가스소스 MBE법 또는 케미컬 빔 에피탁시(CBE)법이 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 적용대상은 상기한 반도체 레이저 장치로 제한되지 않는다. 본 발명은 레이저광빔이 아닌 광을 발광하는 반도체 발광 장치에 적용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기한 설명으로부터, p형 도펀트로서 Be가 도프된 p형 클래드층, n형 클래드층 및 활성층을 포함하는 더블헤테로 접합구조를 가진 반도체 발광 장치에서, 활성층 및 p형 클래드층에 n형 도펀트로서 작용할 수 있는 Si를 도핑함에 의해 p형 도펀트로서 작용하는 Be가 확산됨을 방지할 수 있음이 명백하다. 반도체 발광 장치가 p형 도펀트를 고농도로 p형 클래드층에 도핑함에 의해 단파장 및 고출력으로 발진하려 할때도, 동작특성이 악화되지 않는다. 또한, 고온 및 고출력으로 동작될때도 신뢰성이 저하되지 않는다. 따라서, 저발진임계전류, 양호한 온도특성 및 고신뢰성이 동시에 실현된다.
또한, 활성층과 n형 클래드층 사이 및/또는 활성층과 p형 클래드층 사이에 광가이드층을 제공함에 의해 활성층에 대한 광제한 계수가 증가 될 수 있다. 이 경우에, 광가이드 층이 Si로 도프될 수 있다. 따라서, p형 도펀트가 확산됨을 방지하여 저발진임계전류, 양호한 온도특성 및 고신뢰성이 동시에 실현된다.
또한, 임계전류밀도를 감소시키도록 활성층이 양자웰구조를 가질 수 있다. 이 경우에, 활성층의 양자웰 구조에 포함된 양자웰층 및 양자배리어층이 Si로 도프될 수 있어 p형 도펀트가 확산됨을 방지할 수 있게됨으로써 저발진임계전류, 양호한 온도특성 및 고신뢰성이 동시에 실현된다.
상기한 바와같이 우수한 특성을 가진 본 발명에 따른 반도체 발광 장치가 광정보처리시스템등의 정보 기록용 및 독출용 광원으로서 이용될때, 정보의 고밀도화 및 오버라이팅(overwriting)의 고속화를 실현할 수 있다.
당업자들이라면 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 여러가지 다른 개조를 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 명세서에서 설명된 내용으로 제한되지 않고, 더 넓게 해석되어야 한다.
Claims (5)
- GaInP 또는 AlGaInP로 된 활성층을, 각각 그 활성층보다 밴드갭이 더 큰 p형 AlGaInP 클래드층 및 n형 AlGaInP 클래드층 사이에 삽입시킨 더블헤테로 접합 구조를 가진 반도체 발광 장치에 있어서,상기 p형 클래드층이 p형 도펀트로써 Be를 포함하고,상기 p형 클래드층 및 활성층의 각각이 도펀트로써 Si를 포함하는 반도체 발광 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 활성층과 n형 클래드층 사이에 광가이드층이 제공되며, 상기 광가이드층이 Si로 도프되는 반도체 발광 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 활성층과 p형 클래드층 사이에 광가이드층이 제공되며, 상기 광가이드층이 Si로 도프되는 반도체 발광 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 활성층과 n형 클래드층 사이에 제 1 광가이드층이 제공되고, 상기 활성층과 p형 클래드층 사이에 제 2 광가이드층이 제공되며, 상기 제 1 및 제 2 광가이드층이 각각 Si로 도프되는 반도체 발광 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 활성층이 적어도 하나의 양자웰층 및 적어도 하나의 양자배리어층을 포함하는 다중양자웰 구조를 가지는 반도체 발광 장치.
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