KR100584541B1 - Surface light laser and its manufacturing method - Google Patents
Surface light laser and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- KR100584541B1 KR100584541B1 KR1020000009071A KR20000009071A KR100584541B1 KR 100584541 B1 KR100584541 B1 KR 100584541B1 KR 1020000009071 A KR1020000009071 A KR 1020000009071A KR 20000009071 A KR20000009071 A KR 20000009071A KR 100584541 B1 KR100584541 B1 KR 100584541B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- post
- reflector layer
- guide
- substrate
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 52
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 52
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 121
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 5
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
- H01S5/18322—Position of the structure
- H01S5/18327—Structure being part of a DBR
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18308—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement
- H01S5/18311—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL] having a special structure for lateral current or light confinement using selective oxidation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
- H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
- H01S5/18361—Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
기판과 기판 상에 순차로 적층 형성된 하부반사기층, 활성층, 가이드층 및 상부반사기층의 반도체 적층 구조를 가지며 윈도우를 통해 레이저광이 출사되는 포스트와, 포스트 주위에 공간부를 형성하도록 상부반사기층, 가이드층, 활성층 및 하부반사기층의 적어도 일부층에 걸쳐 인입 형성된 트렌치와, 트렌치에 의해 소정 간격 이격된 채로 포스트를 감싸도록 형성된 블록과, 윈도우 및/또는 그 주변 일부영역을 제외한 포스트, 트렌치 및 블록 상에 형성된 절연층과, 노출되어 있는 상부반사기층 상의 적어도 일부 영역 및 절연층 상에 형성된 상부전극과, 기판의 하면에 형성된 하부전극;을 포함하며, 가이드층은, 상,하부 전극을 통해 인가된 전류가 흐르는 전류 가이드영역과, 전류 가이드영역을 한정하여 전류 흐름을 가이드하도록 선택적 산화법에 의해 트렌치에 인접한 외측부로부터 산화되어 형성되는 고저항부로 이루어지며, 포스트는 고저항부 형성시 결정 방향에 따른 산화 깊이 차이를 보상하도록 그 평면 형상이 원영역과 그 외주의 보상영역으로 이루어진 비원형인 것을 특징으로 하는 표면광 레이저가 개시되어 있다.It has a semiconductor laminated structure of a lower reflector layer, an active layer, a guide layer and an upper reflector layer sequentially stacked on the substrate and the substrate, and a post from which the laser light is emitted through a window, and an upper reflector layer and a guide to form a space around the post. Trenches formed over at least a portion of the layer, active layer, and bottom reflector layer, blocks formed to enclose the posts spaced apart by the trenches at predetermined intervals, and posts, trenches, and blocks except for windows and / or portions thereof. And an insulating layer formed on the upper reflector layer, an upper electrode formed on at least a portion of the exposed upper reflector layer and the insulating layer, and a lower electrode formed on the lower surface of the substrate. The guide layer is applied through upper and lower electrodes. Selective oxidation method is used to guide current flow by defining a current guide region through which a current flows and a current guide region. It consists of a high-resistance part formed by oxidizing from the outer side adjacent to the trench, and the post has a non-circular shape in which the planar shape is composed of a circular area and a compensation area of the outer circumference so as to compensate for the difference in oxidation depth according to the crystal direction when the high-resistance part is formed. A surface light laser is disclosed.
Description
도 1은 본 출원인에 의해 제안된 바 있는 표면광 레이저의 구조를 개략적으로 보인 사시도,1 is a perspective view schematically showing the structure of a surface light laser proposed by the applicant;
도 2는 도 1에 도시된 표면광 레이저의 적층 구조를 보인 단면도,2 is a cross-sectional view showing a laminated structure of the surface light laser shown in FIG.
도 3은 도 1의 가이드층 구조를 보인 평단면도,3 is a plan sectional view showing the guide layer structure of FIG.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면광 레이저의 구조를 개략적으로 보인 사시도,4 is a perspective view schematically showing the structure of a surface light laser according to an embodiment of the present invention;
도 5는 도 4에 도시된 표면광 레이저의 적층 구조를 보인 단면도,5 is a cross-sectional view showing a laminated structure of the surface light laser shown in FIG.
도 6은 도 4의 가이드층 구조를 보인 평단면도,6 is a plan sectional view showing the guide layer structure of FIG.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가이드층 구조를 보인 평단면도.Figure 7 is a plan sectional view showing a guide layer structure according to another embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100...기판 110,140...하부 및 상부반사기층 120...활성층100 ... substrate 110,140 ... lower and
130...가이드층 130a...전류 가이드영역 130b...고저항부130 ...
150...절연층 160,170...상부 및 하부전극 200...포스트150
200a...원영역 200b...보상영역 210...윈도우200a ...
220...트렌치 300...블록220 ... Trench 300 ... Block
본 발명은 표면광 레이저(VCSEL ; Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 선택적 산화법(Selective Oxidation Method)에 의하여 전류의 흐름을 가이드하는 고저항부가 형성되는 표면광 레이저 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a surface cavity laser (VCSEL; Vertical Cavity Surface Emitting Laser) and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a surface laser including a high resistance portion for guiding the flow of current by a selective oxidation method; It relates to a manufacturing method.
일반적으로, 표면광 레이저는 모서리 발광레이저와는 달리 반도체 물질층의 적층방향으로 원형에 가까운 가우시안빔을 출사하므로, 출사광의 형상 보정을 위한 광학계가 불필요하다. 그리고, 그 크기를 작게 할 수 있으므로, 하나의 반도체 웨이퍼 상에 복수개의 표면광 레이저가 집적 가능하여 이차원 배열이 용이하다. 이러한 이점으로 인해, 표면광 레이저는 광통신분야, 전자계산기, 음향 영상기기, 레이저 프린터, 레이저 스캐너 및 의료장비 등 광응용 분야에서 널리 응용될 수 있다.In general, since the surface light laser emits a Gaussian beam close to a circular shape in the stacking direction of the semiconductor material layer unlike the edge emitting laser, an optical system for shape correction of the emitted light is unnecessary. In addition, since the size can be reduced, a plurality of surface light lasers can be integrated on one semiconductor wafer, thereby facilitating two-dimensional arrangement. Due to these advantages, the surface light laser can be widely applied in the field of optical applications such as optical communication, electronic calculators, acoustic imaging devices, laser printers, laser scanners and medical equipment.
이 표면광 레이저는 전극을 통해 공급된 전류의 흐름을 가이드하여 광출력 특성을 향상시키고자, 상부 반사기층에 형성된 고저항부를 가진다. 이 고저항부를 형성하는 한 방안으로는 산화분위기에 노출되는 시간을 조절하여 전류의 가이드 영역을 제외한 주변 부분을 산화시키는 선택적 산화법이 있다.This surface light laser has a high resistance portion formed in the upper reflector layer to guide the flow of current supplied through the electrode to improve the light output characteristic. One way to form this high resistance portion is a selective oxidation method that oxidizes the peripheral portion except for the guide region of the current by controlling the exposure time to the oxidation atmosphere.
이 선택적 산화법은 상부 반사기층의 하부 층 일부 즉, 고저항 영역을 형성하고자 하는 부분을 로 적층한 상태로, 기판 상에 성장된 표면광 레이저 포스트 주변을 식각한 후, 산화분위기[(↑)]에서 시간을 조절하면 상기 층이 외측에서 내측으로 산화되어 산화 절연층 즉, 고저항부가 형성되는 방법이다. This selective oxidation method removes a portion of the lower layer of the upper reflector layer, i. After etching the surroundings of the surface light laser post grown on the substrate in a stacked state, the oxidation atmosphere [ (↑)] to adjust the time The layer is oxidized from outside to inside The oxide insulating layer, that is, the high resistance portion is formed.
이러한 선택적 산화법으로 형성된 고저항부를 가지는 표면광 레이저가 본 출원인에 의해 1998년 특허출원 제42548호(출원일:1998년 10월 12일)를 통하여 제안된 바 있다. 도 1을 참조하면, 본 출원인에 의해 제안된 바 있는 표면광 레이저는 다음과 같이 형성된다. A surface light laser having a high resistance portion formed by such a selective oxidation method has been proposed by the applicant through the patent application No. 4248 (filed date: October 12, 1998) in 1998. Referring to FIG. 1, the surface light laser proposed by the applicant is formed as follows.
즉, 기판(10) 상에 하부반사기층(11), 활성층(12), 예비산화층(13) 및 상부반사기층(14)을 순차로 적층 형성한 다음, 표면광 레이저 포스트(20)를 형성하고자하는 부분 외측을 상기 하부반사기층(11)의 일부 깊이까지 식각하여 트렌치(22)를 형성하면, 그 트렌치(22)를 경계로 블록(30)으로 둘러싸인 원기둥 형상의 표면광 레이저 포스트(20) 구조가 형성된다. That is, the
그런 다음, 상기 표면광 레이저 포스트(20)를 산화분위기에 노출시키면, 상기 예비산화층(13) 즉,층이 트렌치(22)에 접한 외주로부터 산화되어 도 2에 도시된 바와 같은 고저항부(13b)가 형성된다. 이때, 상기 예비산화층(13) 중 산화되지 않은 중앙 부분은 전류 가이드영역(13a)이 된다. 여기서, 상기 고저항부(13b) 및 전류 가이드영역(13a)은 가이드층을 이룬다.Then, when the surface
그리고, 레이저광이 출사되는 윈도우(21) 및 그 주변 일부분을 제외한 상기 포스트(20), 트렌치(22) 및 블록(30)에 걸쳐 절연층(15)을 적층 형성한 다음, 상부전극(16)을 상기 절연층(15) 및 윈도우(21) 주변의 상부반사기층(14) 상에 직접적으로 형성하고, 기판(10)의 하면에 하부전극(17)을 형성하면 된다.Then, the
그런데, 상기층은 그 결정 방향에 따라 산화율이 다르기 때문에, 단면 형상이 원형인 표면광 레이저 포스트(20)를 산화분위기에 노출시키는 경우, 결정 방향에 따라 산화 깊이 차이가 생겨, 산화 절연막 즉, 고저항부(13b)에 둘러싸여 전류가 가이드되는 영역(13a)은 실질적으로 원형이 되지 않는다. By the way, Since the layer has a different oxidation rate depending on the crystal direction, when the surface
즉, 결정 방향에 따른 산화 깊이 차이에 의해 도 3에 도시된 바와 같이, 그 단면 형상이 원형인 포스트(20)를 만든 후 선택적 산화법에 의해 고저항부(13b)를 형성 시키면, 그에 의해 둘러싸인 전류 가이드 영역(13a)은 대략 마름모 형상이 된다. That is, as shown in FIG. 3 due to the difference in oxidation depth according to the crystal direction, if the
따라서, 상기한 바와 같은 표면광 레이저는 제조 공정상에서 마름모 형상의 전류 가이드 영역(13a) 상방에 절연층(15) 및 상부전극(16) 패턴에 의해 레이저광이 출사되는 원형 윈도우(21)를 형성시킬 때, 그 전류 가이드 영역(13a)과 윈도우(21)의 중심을 정확히 맞추기 어렵고, 그 중심이 틀어지는 정도에 따라 레이저로부터 먼 거리에서의 그 레이저빔의 단면 형상인 원거리장 패턴(far-field pattern)이 민감하게 비대칭적으로 변화되는 단점이 있다. Therefore, the surface light laser as described above forms the
또한, 기판(10) 전체적으로 상기 중심이 틀어지는 정도도 다양하여, 동일 기판 상에 형성된 복수의 표면광 레이저 포스트로부터 균일한 원거리장 패턴을 얻기 어렵다.In addition, the degree to which the center is distorted as a whole of the
따라서, 이와 같은 원거리장 패턴의 비대칭성과 불균일성에 기인하여 표면광 레이저 디바이스 양산시 균일한 특성의 다수의 표면광 레이저를 얻기 어려워 수율이 낮아질 수 있다. Therefore, due to such asymmetry and non-uniformity of the far-field pattern, it is difficult to obtain a plurality of surface light lasers of uniform characteristics in mass production of surface light laser devices, so that the yield may be low.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 원거리장 패턴 특성이 개선되고 하나의 기판 상에서 제조된 복수의 표면광 레이저에서 출사된 레이저빔들이 보다 균일한 원거리장 패턴을 나타낼 수 있도록 된 표면광 레이저 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made in view of the above, and the far-field pattern characteristics are improved and laser beams emitted from a plurality of surface light lasers manufactured on one substrate can exhibit a more uniform far-field pattern. It is an object of the present invention to provide a surface light laser and a method of manufacturing the same.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 표면광 레이저는, 기판과; 상기 기판 상에 순차로 적층 형성된 하부반사기층, 활성층, 가이드층 및 상부반사기층의 반도체 적층 구조를 가지며, 윈도우를 통해 레이저광이 출사되는 포스트와; 상기 포스트 주위에 공간부를 형성하도록 상기 상부반사기층, 가이드층, 활성층 및 하부반사기층의 적어도 일부층에 걸쳐 인입 형성된 트렌치와; 상기 트렌치에 의해 소정 간격 이격된 채로 상기 포스트를 감싸도록 형성된 블록과; 상기 윈도우 및/또는 그 주변 일부영역을 제외한 상기 포스트, 트렌치 및 블록 상에 형성된 절연층과; 노출되어 있는 상부반사기층 상의 적어도 일부 영역 및 상기 절연층 상에 형성된 상부전극과; 상기 기판의 하면에 형성된 하부전극;을 포함하며, 상기 가이드층은, 상기 상,하부 전극을 통해 인가된 전류가 흐르는 전류 가이드영역과; 상기 전류 가이드영역을 한정하여 전류 흐름을 가이드하도록 선택적 산화법에 의해 상기 트렌치에 인접한 외측부로부터 산화되어 형성되는 고저항부;로 이루어지며, 상기 포스트는, 상기 고저항부 형성시 결정 방향에 따른 산화 깊이 차이를 보상하도록 그 평면 형상이 원영역과 그 외주의 보상영역으로 이루어진 비원형인 것을 특징으 로 한다.Surface light laser according to the present invention for achieving the above object, the substrate; A post having a semiconductor stack structure of a lower reflector layer, an active layer, a guide layer, and an upper reflector layer sequentially stacked on the substrate, the laser light being emitted through a window; A trench formed over at least a portion of the upper reflector layer, guide layer, active layer and lower reflector layer to form a space around the post; A block formed to surround the post while being spaced apart by a predetermined interval from the trench; An insulating layer formed on the posts, trenches and blocks except for the window and / or a portion of the peripheral area; At least a portion of the exposed upper reflector layer and an upper electrode formed on the insulating layer; A lower electrode formed on a lower surface of the substrate, wherein the guide layer includes: a current guide region through which current applied through the upper and lower electrodes flows; And a high resistance portion formed by oxidizing from an outer portion adjacent to the trench by a selective oxidation method to limit the current guide region to guide current flow, wherein the post has an oxidation depth along a crystal direction when forming the high resistance portion. In order to compensate for the difference, the planar shape is characterized in that the non-circular consisting of the compensation area and the circular region.
본 발명의 특징에 따르면, 상기 보상영역은, 상기 원영역의 각 사분면 외주에 볼록하게 형성된 것이 바람직하다. According to a feature of the invention, it is preferable that the compensation region is formed convexly on the periphery of each quadrant of the original region.
또한, 본 발명의 특징에 따르면, 상기 포스트는, 그 평면 형상이 적어도 4개의 각으로 이루어진 다각형인 것이 바람직하다.Further, according to a feature of the present invention, it is preferable that the post is a polygon whose planar shape is made up of at least four angles.
한편, 본 발명에 따른 표면광 레이저 제조방법은, 준비된 기판 상에 순차로 적층하여 하부반사기층, 활성층, 예비산화층 및 상부반사기층을 형성하는 단계; 레이저광이 출사되는 포스트의 평면형상이 비원형이 되도록 상기 상부반사기층 상에 패턴을 만들고, 상기 포스트 주변영역을 상기 상부반사기층, 예비산화층, 활성층 및 하부반사기층의 적어도 일부층에 걸쳐 식각하여 상기 비원형 포스트와 블록을 공간적으로 분리시키는 트렌치를 형성하는 단계; 소정 시간동안 산화 분위기를 조성하여 상기 트렌치에 인접한 상기 예비산화층의 외측부로부터 산화시켜 고저항부를 형성하는 단계; 레이저광이 출사되는 윈도우 및/또는 그 주변을 제외한 상기 포스트, 트렌치 및 블록 상에 절연층을 형성하는 단계; 노출되어 있는 상부반사기층상의 적어도 일부영역 및 상기 절연층 상에 상부전극을 형성하는 단계; 및 상기 기판의 하면에 하부전극을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 포스트의 비원형 평면 형상은, 상기 고저항부 형성시 결정 방향에 따른 산화 깊이 차이를 보상하도록 원영역과 그 외주의 보상영역으로 이루어진 것을 특징으로 한다.On the other hand, the method for manufacturing a surface light laser according to the present invention comprises the steps of stacking sequentially on the prepared substrate to form a lower reflector layer, an active layer, a pre-oxidation layer and an upper reflector layer; A pattern is formed on the upper reflector layer so that the planar shape of the post from which the laser light is emitted is non-circular, and the peripheral area of the post is etched over at least a part of the upper reflector layer, the pre-oxidation layer, the active layer, and the lower reflector layer. Forming a trench that spatially separates the non-circular post and the block; Forming an oxidizing atmosphere for a predetermined time to oxidize from an outer side of the pre-oxidation layer adjacent to the trench to form a high resistance portion; Forming an insulating layer on the posts, trenches and blocks except for the windows and / or the periphery where laser light is emitted; Forming an upper electrode on at least a portion of the exposed upper reflector layer and the insulating layer; And forming a lower electrode on a lower surface of the substrate, wherein the non-circular planar shape of the post includes a compensation region of the original region and the outer circumference thereof to compensate for a difference in oxidation depth according to a crystal direction when the high resistance portion is formed. Characterized in that consisting of.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 표면광 레이저 및 그 제조방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a surface light laser and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4 및 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 표면광 레이저의 형상을 살펴보면, 그 평단면 형상이 비원형인 포스트(200), 상기 포스트(200)를 둘러싸는 블록(300) 및 상기 포스트(200)와 블록(300)을 공간적으로 분리시키는 트렌치(trench)(220)로 구분된다. Looking at the shape of the surface light laser according to an embodiment of the present invention shown in Figures 4 and 5, the flat cross-sectional shape of the
상기 포스트(200)는 광이 출사되는 영역인 윈도우(210)를 가지며 인가된 전류에 따라 광을 생성 조사하는 기능을 하는 부분으로, 후술하는 고저항부(130b) 형성시 결정방향에 따른 산화 깊이 차이를 보상하도록 그 평단면 형상이 원영역(200a)과 그 외주의 보상영역(200b)으로 이루어진 비원형으로 되어 있다. 여기서, 도 4는 상기 원영역(200a)과 보상영역(200b)을 구분하기 위하여 그 경계를 편의상 점선으로 나타내었으며, 상기 원영역(220a)에는 윈도우(210) 부분이 포함됨은 물론이다.The
상기 블록(300)은 반도체 물질층들의 손상을 방지하기 위한 것이며 와이어 본딩을 위한 본딩패드로 이용되는 부분으로, 상기 포스트(200)로부터 소정 간격 이격된 채로 상기 포스트(200)를 감싸고 있다. The
이때, 상기 포스트(200) 및 블록(300)은 그 제조 공정의 단순화를 위해 동일한 반도체 적층구조를 가지는 것이 바람직하며, 상기 포스트(200) 주변 영역을 후술하는 바와 같이, 상부반사기층(140), 고저항부(135), 활성층(120) 및 하부반사기층(110)의 일부층에 걸쳐 식각하여 트렌치(220)를 형성함에 의해, 상기와 같은 구조가 형성된다. In this case, the
한편, 본 발명에 따른 표면광 레이저는 그 적층 구조를 살펴보면, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(100), 이 기판(100)의 하면에 형성된 하부전극(170), 기판(100) 상에 순차로 적층 형성된 하부반사기층(110), 활성층(120), 가이드층(130), 상부반사기층(140), 절연층(150) 및 상부전극(160)을 포함하여 구성된다.On the other hand, the surface light laser according to the present invention, when looking at the laminated structure, as shown in Figs. 4 and 5, the
상기 기판(100)은 예컨대, n형 불순물을 함유하는 반도체물질등으로 되어 있으며, 이 기판(100) 상에 동일 공정에 의해 복수의 표면광 레이저가 동시에 형성된다. The
상기 하부반사기층(110)은 상기 기판(100) 상에 형성되어 있으며, 상기 기판(100)과 같은 형의 불순물 반도체물질로 굴절율이 서로 다른 두 화합물 반도체가 교대로 적층되어 이루어진다. 예를 들면, 상기 하부반사기층(110)은 조성이 서로 달라 굴절율이 다른 n형의 AlxGa1-xAs 와 AlyGa1-yAs(x≠y) 등이 λ/4 두께로 교대로 적층되어 이루어진다. 상기 상부반사기층(140)은 상기 하부반사기층(110)과 반대형의 불순물을 함유하는 같은 종류의 불순물 반도체물질로 되어 있다. 예를 들면, 상부반사기층(140)은 활성층(120) 상에 조성이 다른 p형의AlxGa1-xAs 와 AlyGa1-yAs(x≠y) 등이 λ/4 두께로 교대로 적층되어 이루어진다. 상기 상부반사기층(140)과 하부반사기층(110)은 상기 상,하부전극(160)(170)을 통해 인가된 전류에 의하여 전자와 정공의 흐름을 유도한다. 여기서, λ는 표면광 레이저의 출사 레이저광 파장이다.The
상기 활성층(120)은 상기 상,하부반사기층(140)(110)에서 제공된 전자와 정 공의 재결합으로 인한 에너지 천이에 의하여 광을 생성하는 영역으로 단일 또는 다중 양자-우물 구조, 초격자(super lattice) 구조 등을 가진다. 여기서, 상기 활성층(120)은 표면광 레이저의 출사 파장에 따라 AlGaAs, GaAs, InGaAs 등으로 이루어진다.The
여기서, 상기 하부반사기층(110)과 활성층(120) 사이 및 상기 활성층(120)과 상부반사기층(140) 사이에는 각각 잘 알려진 바와 같이 클래드층(미도시)이 더 구비될 수 있다.Here, a cladding layer (not shown) may be further provided between the
상기 가이드층(130)은 상기 상,하부전극(160)(170)을 통해 인가된 전류가 흐르는 예비산화층으로 된 전류 가이드영역(130a)과, 상기 전류 가이드영역(10a)을 한정하여 전류 흐름을 가이드하도록 선택적 산화법에 의해 트렌치(220)에 인접한 외측부로부터 상기 예비산화층이 산화되어 형성되는 고저항부(130b)로 이루어진다.The
여기서, 상기 가이드층(130)의 근본이 되는 예비산화층은 상기 상부반사기층(140)과 활성층(120) 사이 또는 상기 상부반사기층(140) 내에 형성되며, 기본적으로 Al이 풍부한 층 예컨대, 그 재질이 AlAs 또는 y 값이 대략 0.9 이상이며 상기 상부반사기층(140)과 같은 구조의 p형 AlyGa1-yAs로 이루어진다. Here, the pre-oxidation layer which is the base of the
또한, 상기 고저항부(135)는 상기 예비산화층이 증기 상태의 H2O에 의해 소정 시간동안 산화되어 산화분위기와 접촉되는 트렌치(220)에 접하는 외측부에서부터 소정 깊이만큼 산화되어 형성된 Al2O3 절연 산화층이다. In addition, the high resistance portion 135 is Al 2 O 3 formed by oxidizing the preliminary oxide layer by a predetermined depth from the outer side contacting the
이때, 상기 Al2O3는 결정(crystal) 구조로서, 그 결정방향에 따라 산화율이 다르기 때문에, 결정방향에 따라 산화 깊이가 차이가 나며, 이에 의해 전류 가이드영역(130a)과 고저항부(130b)의 경계는 상기 트렌치(220)에 접하는 외측부로부터 동일 거리에 있지 않다. At this time, the Al 2 O 3 is a crystal structure, and since the oxidation rate is different depending on the crystal direction, the oxidation depth is different depending on the crystal direction, whereby the
하지만, 본 발명에 따른 포스트(200)가 원영역(200a)과, 결정 방향에 따른 산화 깊이 차이를 보상해주기 위한 보상영역(200b)으로 이루어져 있기 때문에, 상기와 같은 산화 깊이 차이가 보상되어, 상기 고저항부(130b)에 의해 제한되는 전류 가이드영역(130a)은 도 6에 도시된 바와 같이 거의 원에 가까운 형태로 될 수 있다. However, since the
여기서, 도 4 내지 도 6은 상기 포스트(200)의 보상영역(200b)이 상기 원영역(200a)의 각 사분면 외주에 볼록하게 형성되어 포스트(200)가 4개의 꽃잎이 모아진 형태인 경우를 예시한 것으로, 이 경우, 예비산화층이 산화 분위기하에서 트렌치(220)에 접한 외측부로부터 산화되어 고저항부(130b)로 되면서, 소정 시간후에는 도 5에 도시된 바와 같이, 대략 원형의 전류 가이드영역(130a)가 형성된다.4 to 6 illustrate a case in which the
한편, 상기 포스트(200)는 상기한 꽃잎모양외에서 다양하게 변형될 수 있다. 즉, 도 3의 포스트(200)를 도 7에 도시된 바와 같이 사각형으로 형성하여, 결정 방향에 따른 산화 깊이 차이가 보상되어 대략 원형으로 된 전류 가이드영역(130a)이 형성되도록 할 수도 있다. On the other hand, the
이러한 사각형 포스트(200)는 원영역 및 그 외주의 각진 보상영역으로 구분할 수 있으며, 도 6에서와 마찬가지로 그 예비산화층을 산화 분위기에 노출시키면 트렌치(220)에 인접한 외측부로부터 산화되어 고저항부(130b)로 되면서 대략 원형 의 전류 가이드영역(130a)이 형성할 수 있다. The
또 다른 실시예로서, 포스트를 각이 적어도 4개인 다각형 예컨대, 육각형 형상으로 형성할 수도 있으며, 그 외에도 다양한 실시예가 가능함은 물론이다.As another embodiment, the post may be formed in a polygonal shape having at least four angles, for example, a hexagonal shape, and various other embodiments are of course possible.
다시 도 5를 참조하면, 상기 절연층(150)은 그 재질이 절연 물질 예컨대, SiO2로 되어 있으며, 상기 포스트(200)의 광이 출사될 부분인 윈도우(210) 및 그 주변의 소정 넓이를 제외한 포스트(200) 상면, 블록(300) 및 트렌치(220) 상에 적층 형성된다. Referring to FIG. 5 again, the insulating
상기 상부전극(160)은 상기 윈도우(210) 주변의 소정 넓이와 상기 절연층(150) 상에 형성되며, 상기 윈도우(210) 주변에서는 상기 상부반사기층(140)상에 직접적으로 형성되어 오믹 컨택을 이룬다. 따라서, 본딩 패드로서 이용되는 블록(300)에 형성된 상부전극(160) 부분으로 인가된 전류는 윈도우(210) 주변을 통해 포스트(200) 내부로 입력된다. 여기서, 상기 상부전극(160)은 ITO와 같은 투명전극으로 이루어져 윈도우(210) 영역에 직접적으로 형성될 수도 있다. 이 경우, 포스트 중심으로 전류가 보다 고르게 인가될 수 있다. The
상기 하부전극(170)은 상기 기판(100)의 하면에 형성된다.The
상기와 같은 본 발명에 따른 표면광 레이저는, 상기 상,하부전극(160)(170)에 전류 인가시 상기 절연층(150)에 의해 전류 흐름이 차단되어, 윈도우(210) 주변을 통해 상기 포스트(200)로만 전류가 공급되므로, 상기 포스트(200)에서만 레이저광이 생성되게 된다. In the surface light laser according to the present invention as described above, the current flow is blocked by the insulating
상기와 같은 형상 및 적층 구조를 가지는 표면광 레이저에서는 선택적 산화 법에 의한 고저항부(130b) 형성시 결정 방향에 따른 산화 깊이 차이를 보상할 수 있도록 비원형 포스트(200)를 구비하므로, 전류 가이드영역(130a)이 대략 원형으로 형성될 수 있어서, 그로부터 출사되는 레이저광의 원거리장 패턴 특성이 크게 개선된다. In the surface light laser having the shape and the laminated structure as described above, since the
즉, 상기 상부전극(160) 및/또는 절연층(150) 등의 제조에 의해 윈도우(210) 형성시 이 윈도우(210) 중심과 전류 가이드영역(130a)의 중심을 맞추기가 상대적으로 쉽고, 상기 중심들이 서로 어긋남에 따른 원거리장 패턴의 비대칭적인 변화가 상대적으로 둔감해진다.That is, when the
여기서, 단일의 표면광 레이저를 예로 들어 그 구조를 설명하였으나, 단일 기판 상에 복수의 표면광 레이저를 일체로 형성한 어레이 구조도 가능함은 물론이다.Here, although the structure has been described taking a single surface light laser as an example, an array structure in which a plurality of surface light lasers are integrally formed on a single substrate is also possible.
이하에서는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 표면광 레이저를 제조하는 과정을 설명한다.Hereinafter, a process of manufacturing the surface light laser according to the present invention as shown in FIGS. 4 and 5 will be described.
먼저, 기판을 준비하고, 이 준비된 기판 상에 순차로 하부반사기층(110), 활성층(120), 예비산화층(130) 및 상부반사기층(140)을 형성하여 반도체 적층구조를 만든다. 여기서, 상기 기판(100)은 래핑 이후 상태를 보인 것이다.First, a substrate is prepared, and the
상기 예비산화층(130)은 상기 활성층(120)과 상부반사기층(140) 사이에 형성되며, 상부반사기층(140)내에 형성될 수도 있다. The
여기서, 상기 상부반사기층(140) 상에 후술하는 산화 공정시 상기 상부반사기층(140)의 산화를 방지하기 위한 보호막(미도시)을 더 형성할 수 있다. 상기 보 호막은 그 재질이 SiO2로 되어, 산화 공정 후 드라이 에칭을 통해 용이하게 제거될 수 있도록 된 것이 바람직하다. Here, a protective film (not shown) may be further formed on the
이후, 상부반사기층(140) 또는 보호막 상에 비원형 포스트(200) 및 블록(300)이 식각되지 않도록 소정 패턴을 만들고, 상부반사기층(140), 예비산화층(130), 활성층(120) 및. 하부반사기층(110)의 적어도 일부 깊이에 걸쳐 예컨대, 건식 식각하여 트렌치(220)를 형성한다. 따라서, 상기 포스트(200)와 블록(300)은 상기 트렌치(220)를 경계로 공간적으로 구분된다. Subsequently, a predetermined pattern is formed on the
여기서, 상기한 패턴을 만들기 위한 포토레지스트 도포, 노광 및 세정공정은 통상의 방법을 따르므로, 그 자세한 설명은 생략한다.Here, the photoresist coating, exposure, and cleaning steps for making the above pattern follow a conventional method, and thus detailed description thereof will be omitted.
다음으로, 소정 시간동안 산화분위기[H2O(↑)]를 조성하면, 상기 예비산화층(130)은 상기 트렌치(220)에 접한 그 외측에서 내측으로 산화되어, Al2O3로 된 고저항부(130b)가 형성된다. 이때, 상기 포스트(200)가 원영역(200a)과 결정 방향에 따른 산화 깊이 차이를 보상하도록 된 보상영역(200b)으로 이루어져 있으므로, 상기 고정부(130b)에 의해 한정된 전류 가이드영역(130a)은 도 6(또는 도 7)에 도시된 바와 같이, 대략 원형이 된다.Next, if the oxidation atmosphere [H 2 O (↑)] is formed for a predetermined time, the
그런 다음, 보호막이 형성된 경우, 상기 보호막을 드라이 에칭 등을 통해 제거한다.Then, when the protective film is formed, the protective film is removed by dry etching or the like.
다음으로, 상기 포스트(200), 트렌치(220) 및 블록(300)을 감싸도록 예컨대, SiO2와 같은 재질로 절연층(150)을 형성한다. 그런 다음, 상기 포스트(200) 상면에 형성된 절연층(150)의 일부분 즉, 윈도우(210)가 형성될 부분 및 그 주변 부분을 식각하여, 상기 포스트(200) 상의 상부반사기층(140) 일부가 노출되도록 한다. 상기 절연층(150)의 일부는 건식 방식으로 식각되는데, 소정의 식각 패턴을 만든 후 건식 식각을 통해 절연층(0501의 일부분이 제거된다. 여기서, 상부전극(160)을 ITO와 같은 투명전극으로 형성하는 경우에는, 절연층(150)은 윈도우(210)가 형성될 부분만 식각하면 된다.Next, the insulating
이후, 상기 상부반사기층(140)의 노출부분의 윈도우(210)를 제외한 부분 즉, 그 주변과 상기 절연층(150) 상부에 상부전극(160)을 형성한다. 여기서, 상부전극(160) 형성부분에 대한 패턴은 포토레지스트 및 노광공정을 통해 형성될 수 있다.Subsequently, the
마지막으로, 기판을 소정 두께로 래핑하여 얇은 두께의 기판(100)이 되도록 하고, 그 래핑면에 하부전극(170)을 형성하는 것으로 표면광 레이저의 제조가 완료된다. Finally, the substrate is wrapped to a predetermined thickness to form a
상기한 바와 같은 표면광 레이저는 단일 기판 상에 복수개 형성될 수 있으므로, 단일 광원으로 이용될 수도 있고, 어레이 구조로 이용될 수도 있다. Since a plurality of surface light lasers as described above may be formed on a single substrate, they may be used as a single light source or may be used as an array structure.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 표면광 레이저는 평단면 형상이 원영역과 결정방향에 따른 산화 깊이 차이를 보상하는 보상영역으로 이루어진 비원형 형태의 포스트를 구비하므로, 선택적 산화에 의한 고저항부 형성시 그 고저항부에 의해 제한되는 전류 가이드영역을 대략 원형으로 형성할 수 있다. As described above, the surface light laser according to the present invention has a non-circular post having a flat cross-section having a compensation area for compensating a difference in oxidation depth according to the original area and the crystal direction, thereby forming a high resistance part by selective oxidation. The current guide region limited by the high resistance portion can be formed in a substantially circular shape.
따라서, 본 발명에 따른 표면광 레이저는 그로부터 출사된 레이저광의 원거리장 패턴 특성이 개선되고, 하나의 기판 상에서 제조된 복수의 표면광 레이저에서 출사된 레이저빔들이 보다 균일한 원거리장 패턴을 나타낼 수 있게 된다.Accordingly, the surface light laser according to the present invention improves the far-field pattern characteristics of the laser light emitted therefrom, and enables the laser beams emitted from the plurality of surface light lasers produced on one substrate to exhibit a more uniform far-field pattern. do.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020000009071A KR100584541B1 (en) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | Surface light laser and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020000009071A KR100584541B1 (en) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | Surface light laser and its manufacturing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20010084207A KR20010084207A (en) | 2001-09-06 |
KR100584541B1 true KR100584541B1 (en) | 2006-05-30 |
Family
ID=19649621
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020000009071A KR100584541B1 (en) | 2000-02-24 | 2000-02-24 | Surface light laser and its manufacturing method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100584541B1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113644546B (en) * | 2020-09-02 | 2022-06-10 | 北京金太光芯科技有限公司 | Vertical cavity surface emitting laser with non-cylindrical platform and preparation method thereof |
CN112018598A (en) * | 2020-10-28 | 2020-12-01 | 深圳市德明利技术股份有限公司 | Method for correcting (100) crystal face oxidation aperture |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0618652A2 (en) * | 1993-03-29 | 1994-10-05 | AT&T Corp. | Semiconductor surface emitting laser having enhanced polarization control and transverse mode selectivity |
KR980012739A (en) * | 1996-07-16 | 1998-04-30 | 김광호 | Surface light laser |
US5903588A (en) * | 1997-03-06 | 1999-05-11 | Honeywell Inc. | Laser with a selectively changed current confining layer |
KR20010046631A (en) * | 1999-11-13 | 2001-06-15 | 오길록 | Polarization-reconfigurable vertical-cavity surface-emitting laser device and method for fabricating the same |
-
2000
- 2000-02-24 KR KR1020000009071A patent/KR100584541B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0618652A2 (en) * | 1993-03-29 | 1994-10-05 | AT&T Corp. | Semiconductor surface emitting laser having enhanced polarization control and transverse mode selectivity |
KR980012739A (en) * | 1996-07-16 | 1998-04-30 | 김광호 | Surface light laser |
US5903588A (en) * | 1997-03-06 | 1999-05-11 | Honeywell Inc. | Laser with a selectively changed current confining layer |
KR20010046631A (en) * | 1999-11-13 | 2001-06-15 | 오길록 | Polarization-reconfigurable vertical-cavity surface-emitting laser device and method for fabricating the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20010084207A (en) | 2001-09-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100487224B1 (en) | Vertical cavity surface emitting laser and method for fabricating the same | |
US6222866B1 (en) | Surface emitting semiconductor laser, its producing method and surface emitting semiconductor laser array | |
JP4992503B2 (en) | Surface emitting semiconductor laser and manufacturing method thereof | |
EP0858137B1 (en) | Surface emitting laser device and its method of manufacture | |
JP7519360B2 (en) | Vertical-cavity surface-emitting laser | |
KR100727907B1 (en) | Multi-wavelength surface light laser and its manufacturing method | |
CN211929898U (en) | Vertical cavity surface emitting laser device | |
WO2021142962A1 (en) | High-contrast grating vertical-cavity surface-emitting laser and manufacturing method therefor | |
US10847950B2 (en) | Vertical cavity surface emitting laser, method for fabricating vertical cavity surface emitting laser | |
JP2011155087A (en) | Surface-emitting semiconductor laser and manufacturing method thereof | |
US20220393433A1 (en) | Surface emission laser, surface emission laser array, electronic equipment, and surface emission laser manufacturing method | |
JP2016082199A (en) | Surface emitting semiconductor laser element and surface emitting semiconductor laser element manufacturing method | |
JP2008277780A (en) | Surface emitting laser array, manufacturing method thereof, and semiconductor device | |
CN111711068A (en) | Optical chip | |
US20090098675A1 (en) | Method for manufacturing semiconductor light-emitting device | |
JP2001332812A (en) | Surface emitting semiconductor laser element | |
KR100584541B1 (en) | Surface light laser and its manufacturing method | |
CN109616868B (en) | VCSEL chip with planar structure and manufacturing method thereof | |
JPH03237784A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
KR20040097898A (en) | Plane emission type semiconductor laser device and method of manufacturing the same | |
JP2009088333A (en) | Surface emitting semiconductor laser array and manufacturing method thereof | |
JP2006190762A (en) | Semiconductor laser | |
KR100224883B1 (en) | Vertical cavity surface emitting laser and manufacturing method thereof | |
WO2021193375A1 (en) | Surface-emitting laser | |
JP2008305975A (en) | Semiconductor light-emitting element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20000224 |
|
PG1501 | Laying open of application | ||
A201 | Request for examination | ||
PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 20050105 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20000224 Comment text: Patent Application |
|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20060426 |
|
GRNT | Written decision to grant | ||
PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20060523 Patent event code: PR07011E01D |
|
PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20060524 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
PG1601 | Publication of registration | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee | ||
PC1903 | Unpaid annual fee |