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KR100277946B1 - 레이저 다이오드의 미러 제조방법 - Google Patents

레이저 다이오드의 미러 제조방법 Download PDF

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Abstract

레이저 다이오드의 미러 제조방법에 관한 것으로, 에피택셜층 및 상/하부 전극이 형성된 웨이퍼의 벽개면과 평행한 방향으로 홈을 형성하거나, 또는 벽개면과 평행한 방향과 수직한 방향으로 홈을 형성하여, 벽개면과 평행한 방향의 홈을 따라 웨이퍼를 클리빙하여 칩 바 형태로 만들고, 그 칩 바들을 적층하여 벽개면에 미러 코팅을 함으로써, 미러 코팅막을 균일하게 형성하고, 전극 표면으로 미러 코팅막이 침투되는 현상 등을 방지하여 조립시 솔더에 의한 조립 불량을 현저하게 줄일 수 있으며, 칩 형성시 스크라이빙 공정 없이 브레이킹 공정만 수행하므로 공정이 간단하다.

Description

레이저 다이오드의 미러 제조방법
본 발명은 레이저 다이오드에 관한 것으로, 특히 레이저 다이오드의 미러 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 레이저 다이오드는 광통신, CD(Compact Disk)계 픽업(pickup)용, 다른 종류의 레이저 여기용 광원 등에 사용된다.
이러한 용도로 사용되는 레이저 다이오드의 제조공정은 다음과 같다.
도 1a 내지 1c는 일반적인 레이저 다이오드의 제조공정을 보여주는 도면으로서, 도 1a에 도시된 바와 같이 먼저 웨이퍼를 준비한 후, 원하는 파장이나 기타 특성을 만족하는 에피 성장(epi growth) 공정 및 포토리소그래피(photolithography) 공정을 행한다.
그리고, 상부에는 상부 전극을 형성하고, 레이저 다이오드의 전체 두께를 얇게 하기 위하여 하부를 래핑(lapping)한 다음, 하부 전극을 형성한다.
이어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 칩으로 분리하기 위하여 먼저 스크라이빙(scribing) 및 클리빙(cleaving) 공정으로 칩 바(chip bar)를 형성하고, 도 1c에 도시된 바와 같이, 칩 바의 양 측면에 미러 박막을 형성한 다음, 도시되지는 않았지만 칩 바를 칩으로 분리하여 레이저 다이오드 칩을 완성한다.
여기서, 레이저 다이오드의 양 측면, 즉 양 벽개면(facet)에 미러를 코팅하는 이유는 다음과 같다.
첫째, 제작 공정에 있어서 핸들링(handling)하기가 용이하고, 벽개면에 존재하는 pn 접합 부위에서의 전기적인 보호를 위한 보호막으로서의 역할이 있고, 둘째 벽개에 의한 손실을 방지하여 발진개시전류를 낮추고, 광전효율을 높임으로서 저전력 구동을 하게 하거나, 양 벽개면의 반사율을 조절하여 한쪽으로는 고출력을 구현하고 다른 한쪽으로는 상대적으로 낮은 광출력을 나오게 하는 미러로서의 역할이 있다.
기존에는 레이저 다이오드의 양 벽개면에 미러를 코팅하기 위하여 지그(jig)를 이용하여 칩 바를 적층(stacking)한 후, 노출된 벽개면에 미러를 코팅하는 방법을 사용하였는데, 이때의 칩 바 디멘션(dimension)은 대략 0.1(가로)×30(세로)×0.3(높이) mm3으로서, 0.1×30 mm2인 벽개면 쪽에 미러를 코팅하였다.
그러나, 가로나 높이의 길이에 비해 세로의 길이가 너무 길기 때문에 칩 바가 휘어지거나 깨지기 쉬우므로 그 칩 바 사이에 다른 물질로 만든 스페이서(spacer)를 끼워서 적층하여 미러를 형성하는 방법도 사용하였다.
하지만, 기존의 미러 형성 방법에서는 칩 바를 정확하게 적층하여 원하는 부분(0.1×30 mm2)에만 미러를 코팅하기가 어려워서, 도 1c에 도시된 바와 같이, 칩 바의 높이 방향으로도 미러 코팅막이 침투되기도 하고(B, C부분), 다른 칩 바나 스페이서의 쉐이드(shade) 현상에 의해 0.1×30 mm2영역에서도 박막의 두께차가 생기게 되어 극단의 경우에는 코팅막이 형성되지 않기도 한다(A부분).
이와 같은 현상이 생기는 이유는 칩 바의 길이가 너무 길어서 휘어진 상태로 적층될 수도 있고, 칩 바를 서로 적층할 때 정확히 각도가 맞아야 하지만 실제적으로 각도를 정확하게 맞추어 적층하는 것은 불가능하다.
종래 기술에 따른 레이저 다이오드의 미러 제조방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
종래 기술은 칩 바를 정확하게 적층할 수가 없어 벽개면에 미러 박막이 제대로 코팅되지 않아 미러 박막의 불균일에 의해 원하는 특성이 저하되고, 미러 박막이 상부 전극쪽으로 침투되어 조립 공정시 불량이 발생한다.
본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 레이저 다이오드의 벽개면에 미러 코팅시 코팅 효율을 높일 수 있는 레이저 다이오드의 미러 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 1c는 일반적인 레이저 다이오드의 제조공정을 보여주는 도면
도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 미러 제조공정을 보여주는 도면
도 3, 도 4, 도 5는 본 발명의 다른 실시예들을 보여주는 도면
본 발명에 따른 레이저 다이오드의 미러 제조방법의 특징은 에피택셜층 및 상/하부 전극이 형성된 웨이퍼를 포함하는 레이저 다이오드의 미러 제조방법에 있어서, 웨이퍼의 벽개면과 평행한 방향으로 웨이퍼를 에칭하여 홈을 형성하는 단계와, 홈을 따라 칩 바 형태로 클리빙하는 단계와, 칩 바를 적층하여 상기 벽개면에 미러 코팅을 하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.
본 발명의 다른 특징은 에피택셜층 및 상/하부 전극이 형성된 웨이퍼를 포함하는 레이저 다이오드의 미러 제조방법에 있어서, 웨이퍼의 벽개면과 평행한 방향으로 웨이퍼를 에칭하여 제 1 홈을 형성하고, 웨이퍼의 벽개면과 수직한 방향으로 웨이퍼를 에칭하여 제 2 홈을 형성하는 단계와, 제 1 홈을 따라 칩 바 형태로 클리빙하는 단계와, 칩 바를 적층하여 상기 벽개면에 미러 코팅을 하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 미러 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 개념은 벽개면 부분과 전극 표면 사이에 홈을 형성하여 벽개면에 미러 코팅시, 기존에 발생되었던 벽개면에서의 코팅막 불균일, 원하는 특성 저하, 전극 표면으로의 코팅막 침투에 의한 조립 공정 불량 등을 개선하는데 있다.
즉, 본 발명은 벽개면 부분과 전극 표면 사이에 형성되는 홈으로 인하여 벽개면에 미러 코팅시, 약간의 각도를 가지고 칩 바가 적층되더라도 미러 코팅할 벽개면이 상대적으로 돌출되므로 미러 코팅막이 균일하게 증착되고, 전극 표면으로 침투되는 것을 방지하며, 클리빙 공정만으로 칩을 분리할 수 있어 공정이 간단하다.
도 2a 내지 2c는 본 발명에 따른 레이저 다이오드의 미러 제조공정을 보여주는 도면으로서, 먼저 도 2a에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 위에 원하는 파장이나 기타 특성을 만족하는 에피택셜층 및 상/하부 전극을 형성하고, 도 2b에 도시된 바와 같이, 미러가 형성될 벽개면과 수평한 방향으로 웨이퍼를 에칭하여 홈을 형성한다.
여기서, 이 홈은 전극과 전극 사이에 형성되며, 웨이퍼의 상부와 하부에 형성된다.
이와 같이 홈을 형성하는 이유에 대해서는 후술하기로 한다.
이어, 도 2c에 도시된 바와 같이, 홈을 따라 클리빙(cleaving)을 하여 칩 바(chip bar)를 형성한다.
여기서, 칩 바의 형태는 도시된 바와 같이 미러가 형성될 벽개면 쪽이 앞으로 돌출된 형태이다.
이러한 형태의 칩 바를 적층하여 벽개면 쪽에 미러를 코팅하는데, 칩 바를 정확하게 적층하지 않아도 종래의 미러 코팅시와 같은 여러 불량 현상은 나타나지 않는다.
그리고, 도시되지는 않았지만 칩 바를 칩으로 분리하여 레이저 다이오드 칩을 완성한다.
이와 같이 웨이퍼의 상/하부에 홈을 형성하여 미러를 코팅하는 이유는 다음과 같다.
첫째, 미러 코팅을 위한 칩 바 형성 공정시, 벽개면과 평행한 홈으로 인하여 별도의 스크라이빙(scribing) 공정을 행하지 않고 브레이킹(breaking) 공정만 수행하므로 공정이 간단하다.
둘째, 벽개면에 미러 코팅시, 약간의 각도를 가지고 칩 바들이 적층되었다 하더라도 원하는 두께로 미러를 증착할 수 있을 뿐만 아니라 전극 표면으로 미러 코팅막이 침투되는 것을 막을 수 있다.
왜냐하면, 벽개면 부분이 상대적으로 앞으로 돌출되어 있고 전극 표면과 단차가 있기 때문이다.
셋째, 레이저 다이오드와 스템(stem) 또는 서브마운트(submount)을 조립하는 다이 본딩(die bonding) 공정시에 사용되는 솔더(solder)가 벽개면 및 벽개면과 수직한 면을 타고 올라가 조립 불량을 일으키는 것을 막아주므로 조립 수율을 높일 수 있다.
즉, 종래에는 도 1c에 도시된 바와 같이, 최상부에 있는 칩 바가 그 아래의 칩 바 일부를 가려 A영역과 같이 미러 코팅막이 제대로 형성되지 않는 쇄이드(shade)현상이 일어나지만, 본 발명은 최상부 칩 바의 아랫 부분의 홈에 의한 공간과 그 아래 칩 바의 윗부분의 홈에 의한 공간으로 인해 미러 코팅하고자 하는 pn 정션(junction) 부근에는 미러 코팅막이 균일하게 증착된다.
또한, 도 1c의 B영역이나 C영역과 같이 금속 전극이 있는 칩 바의 아래, 윗면 쪽으로 미러 코팅막이 침투하는 현상이 일어나지만, 본 발명은 미러 코팅막이 형성될 벽개면이 돌출되어 전극과 단차가 있어 미러 코팅막을 턱이 진 부분으로 한정할 수 있으므로 조립 공정시 불량 문제가 발생하지 않게 된다.
이 홈의 형태는 상기 실시예 외에도 다른 형태로도 만들 수 있다.
도 3, 도 4, 도 5는 본 발명의 다른 실시예들을 보여주는 도면으로서, 도 3은 하부 전극 쪽에는 홈을 형성하지 않고 상부 전극 쪽에만 홈을 벽개면과 수평하게 형성한 경우이다.
그리고, 도 4는 웨이퍼의 벽개면과 평행한 방향으로 제 1 홈을 형성할 뿐만 아니라 벽개면에 대해 수직한 방향으로 제 2 홈을 형성하여 제 1 홈을 따라 클리빙함으로써, 칩 바를 형성한 다음, 칩 바를 적층하여 벽개면에 미러 코팅을 수행하는 방법이다.
여기서, 제 1 홈 및 제 2 홈은 상/하부 전극 쪽에 모두 형성할 수도 있고, 또는 도 5에 도시된 바와 같이 상부 전극 쪽에만 형성할 수도 있다.
이 제 1 홈 및 제 2 홈은 전극 표면이 돌출되도록 전극을 중심으로 전극 주변에 형성된다.
이와 같이, 벽개면과 수직한 방향으로도 홈을 형성하게 되면, 미러 코팅 후 칩 형성 과정에서 별도의 스크라이빙 공정을 행하지 않고 브레이킹 공정만 수행해도 되므로 공정이 더욱 간단해진다.
또한, 브레이킹하여 얻어진 칩을 스템이나 서브마운트 등에 조립할 때, 칩과 스템 사이를 솔더로 접착하게 되는데 이 솔더가 칩의 단면을 타고 올라가서 pn 정션(junction)에 닿게 되면 전기적인 쇼트(short)현상이 일어나게 되어 다이오드의 역할을 할 수가 없게 된다.
본 발명에 의한 칩 제조시에는 전극 표면의 턱에 의해 솔더가 단면을 타고 올라가는 것을 방지할 수 있어 조립 불량을 개선할 수 있게 된다.
한편, 홈 형성시 표면 에칭은 포토리소그래피(photolithography) 공정과 웨트 에칭(wet etching)이나 드라이 에칭(dry etching)으로 할 수 있으며, 전극 표면에 패턴이 있는 경우에는 에칭 공정만으로도 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 다이오드의 미러 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 종래와 같이 미러 코팅막의 불균일로 인한 특성 저하, 전극 표면으로의 미러 코팅막 침투 현상 등을 방지할 수 있다.
둘째, 레이저 다이오드 칩을 스템이나 서브마운트 등에 조립할 때, 솔더에 의한 조립 불량을 현저하게 줄일 수 있다.
셋째, 레이저 다이오드의 칩 바 또는 칩 형성시, 스크라이빙 공정 없이 브레이킹 공정만 수행하므로 공정이 간단하다.

Claims (8)

  1. 에피택셜층 및 상/하부 전극이 형성된 웨이퍼를 포함하는 레이저 다이오드의 미러 제조방법에 있어서,
    상기 웨이퍼의 벽개면과 평행한 방향으로 웨이퍼를 에칭하여 홈을 형성하는 단계;
    상기 홈을 따라 칩 바 형태로 클리빙(cleaving)하는 단계;
    상기 칩 바를 적층하여 상기 벽개면에 미러 코팅을 하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 미러 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 홈은 벽개면과 평행한 방향으로 상기 웨이퍼 상/하부에 형성되거나 또는 상기 웨이퍼 상부에만 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 미러 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 홈은 전극과 전극 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 미러 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 클리빙은 브레이킹(breaking) 공정만으로 수행하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 미러 제조방법.
  5. 에피택셜층 및 상/하부 전극이 형성된 웨이퍼를 포함하는 레이저 다이오드의 미러 제조방법에 있어서,
    상기 웨이퍼의 벽개면과 평행한 방향으로 웨이퍼를 에칭하여 제 1 홈을 형성하고, 상기 웨이퍼의 벽개면과 수직한 방향으로 웨이퍼를 에칭하여 제 2 홈을 형성하는 단계;
    상기 제 1 홈을 따라 칩 바 형태로 클리빙하는 단계;
    상기 칩 바를 적층하여 상기 벽개면에 미러 코팅을 하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 미러 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 홈 및 제 2 홈은 상기 웨이퍼 상/하부에 형성되거나 또는 상기 웨이퍼 상부에만 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 미러 제조방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 홈 및 제 2 홈은 전극 표면이 돌출되도록 전극을 중심으로 전극 주변에 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 미러 제조방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 클리빙은 브레이킹 공정만으로 수행하는 것을 특징으로 하는 레이저 다이오드의 미러 제조방법.
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