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KR20060039704A - 다파장 레이저 다이오드 및 그 제조방법 - Google Patents

다파장 레이저 다이오드 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20060039704A
KR20060039704A KR1020040088901A KR20040088901A KR20060039704A KR 20060039704 A KR20060039704 A KR 20060039704A KR 1020040088901 A KR1020040088901 A KR 1020040088901A KR 20040088901 A KR20040088901 A KR 20040088901A KR 20060039704 A KR20060039704 A KR 20060039704A
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KR
South Korea
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layer
type
compound semiconductor
laser diode
resonant
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KR1020040088901A
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Inventor
남옥현
하경호
유한열
Original Assignee
삼성전기주식회사
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Publication date
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Priority to US11/220,789 priority patent/US20060093000A1/en
Priority to JP2005285563A priority patent/JP2006135306A/ja
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Abstract

다파장 레이저 다이오드 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명에 따르면, 플레이트 상에 적어도 3개의 레이저 다이오드가 접합되어 있고, 상기 레이저 다이오드는 각각의 발광점 중심부가 일직선 상에 정렬되도록 배열되는 다파장 레이저 다이오드가 제공된다.
또한 본 발명에 따르면, 제1 레이저 다이오드, 상기 제1 레이저 다이오드로부터 연장된 기판 상에 형성된 절연층 및 상기 절연층 상에 접합된 적어도 2개의 레이저 다이오드를 구비하고, 상기 제1 레이저 다이오드 및 적어도 2개의 레이저 다이오드는 각각의 발광점 중심부가 일직선 상에 정렬되도록 배치되는 다파장 레이저 다이오드 및 그 제조방법이 제공된다.

Description

다파장 레이저 다이오드 및 그 제조방법{Multiple-wavelength laser diode and fabrication method of the same}
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 다파장 레이저 다이오드의 단면도이다.
도 2는 도 1에서 제1 레이저 다이오드의 확대도이다.
도 3은 도 1에서 제2 레이저 다이오드의 확대도이다.
도 4는 도 1에서 제3 레이저 다이오드의 확대도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 다파장 레이저 다이오드의 단면도이다.
도 6a 내지 도 6e는 도 5의 다파장 레이저 다이오드의 제조방법을 설명하는 공정도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
5:플레이트 10: 제1 n형 화합물 반도체층
12:본딩메탈층 14:제1 p형 전극층
16:제1 p형 콘택트층 18:제1 p형 클래드층
20:제1공진층 22a, 22b:제1도파층
24:제1활성층 26:제1발광점
30:제1 n형 화합물 반도체층 32:제1 n형 클래드층
34:제1버퍼층 36:GaN 기판
37:제1 n형 전극층 38:본딩메탈층
40:제2 p형 화합물 반도체층 42:본딩메탈층
44:제2 p형 전극층 46:제2 p형 콘택트층
48:제2 p형 클래드층 50:제2 공진층
52a, 52b:제2도파층 54:제2활성층
56:제2발광점 60:제2 n형 화합물 반도체층
62:제2 n형 클래드층 64:제2버퍼층
66:GaAs 기판 67:제2 n형 전극층
68:본딩메탈층 70:제3 p형 화합물 반도체층
72:본딩메탈층 74:제3 p형 전극층
76:제3 p형 콘택트층 78:제3 p형 클래드층
80:제3공진층 82a, 82b:제3도파층
84:제3활성층 86:제3발광점
90:제3 n형 화합물 반도체층 92:제3 n형 클래드층
94:제3버퍼층 96:GaAs 기판
97:제3 n형 전극층 98:본딩메탈층
120:절연층 200, 300:제1 레이저 다이오드
400:제2 레이저 다이오드 600:제3 레이저 다이오드
본 발명은 다파장 레이저 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수차발생이 작고 집광효율이 향상되며, 열의 방출이 용이한 다파장 레이저 다이오드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
화합물 반도체의 특성을 이용하여 전기적 신호를 빛으로 변화시키는 화합물 반도체 발광소자, 예를 들어 LED(Light Emitting Diode) 또는 LD(Laser Diode)와 같은 반도체 레이저 다이오드의 레이저광은 광통신, 다중통신, 우주통신과 같은 응용분야에서 현재 실용화되어 가고 있다. 반도체 레이저는 광통신 등과 같은 통신 분야나 컴팩트 디스크 플레이어(CDP; Compact Disk Player)나 디지털 다기능 디스크 플레이어(DVDP; Digital Versatile Disk Player) 등과 같은 장치에서 데이터의 전송이나 데이터의 기록 및 판독을 위한 수단의 광원으로써 널리 사용되고 있다.
종래의 CD(Compact Disk)나 디지털 다기능 디스크(DVD; Digital Versatile Disk)를 뒤이어 차세대 저장매체로서 BD(Blue-ray disk)가 개발되었으며, 이러한 BD에 대한 수요가 클 것으로 기대된다. BD용 광픽업 장치(optical pick up)는 BD 뿐만 아니라 종래 DVD나 CD의 재생 및 기록에도 사용될 수 있도록 호환성을 가지는 것이 바람직하다. 이를 구체적으로 설명하면, BD, DVD 및 CD용 레이저 다이오드는 각각 서로 다른 파장의 레이저광, 예를 들어 청자색, 적색 및 적외선 파장의 레이저광을 발생시킨다. 이러한 3개의 레이저광에 대하여 광픽업 장치를 별개로 만든다면, 전체의 광픽업 시스템이 매우 커지고 또한 비용이 많이 든다. 따라서, 상기 3개의 레이저 다이오드, 즉 BD, DVD 및 CD용 레이저 다이오드에 대하여 공통의 광픽 업 시스템이 구현되는 것이 바람직하며, 이러한 광픽업 시스템을 위해서는 3개의 레이저 다이오드가 하나의 패키지로 일체화 되어야 한다. 이때, 광픽업 시스템에서 광학계 설계가 단순해지기 위해서는 3개의 레이저 다이오드가 최대한 근접하여 배치되어야 한다. 종래 BD, DVD 및 CD용 레이저 다이오드가 하나의 패키지로 일체화된 구조가 제안되었으나, 레이저 다이오드 각각의 사이간격이 매우 크다. 이와 같은 종래의 3개의 레이저 다이오드가 일체화된 구조에서는 집광효율이 떨어지고, 수차발생이 크다. 또한, 전체의 광픽업 시스템이 매우 커지고, 광픽업 시스템의 설계가 복잡해질 수 있다. 또한, 종래의 3개의 레이저 다이오드가 일체화된 구조에서는 복수의 레이저 다이오드 내에서 발생되는 열의 방출을 용이하게 하기 위한 효과적인 수단이 마련되어 있지 않다. 따라서, 상기 레이저 다이오드에서 내부온도의 상승이 일어나서, 상기 레이저 다이오드의 수명이 단축될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상술한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 수차발생이 작고, 집광효율이 향상되며, 열의 방출이 용이한 다파장 레이저 다이오드 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
본 발명에 따르면, 플레이트 상에 적어도 3개의 레이저 다이오드가 접합되어 있고, 상기 레이저 다이오드는 각각의 발광점 중심부가 일직선 상에 정렬되도록 배열되는 다파장 레이저 다이오드가 제공된다. 여기에서, 상기 플레이트는 AlN, SiC 및 금속재료로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성된 것이다.
상기 플레이트 상에 접합된 제1 레이저 다이오드는,
제1공진층, 상기 제1공진층의 양면에 각각 마련되는 제1 n형 화합물 반도체층 및 제1 p형 화합물 반도체층을 구비하는 제1레이저 발진층;
상기 제1레이저 발진층의 양면에 각각 마련되는 제1 n형 전극층 및 제1 p형 전극층; 및
상기 제1 n형 전극층 및 제1 p형 전극층 중 적어도 어느 하나의 일면에 마련되는 본딩메탈층;을 구비한다.
여기에서, 상기 제1 p형 화합물 반도체층은,
상기 제1 p형 전극층 상에 GaN으로 형성된 제1 p형 콘택트층; 및
상기 제1 p형 콘택트층 상에 AlGaN으로 형성된 제1 p형 클래드층;을 구비하고,
상기 제1공진층은,
InGaN으로 형성된 제1활성층; 및
상기 제1활성층의 상하부에 각각 InGaN으로 형성된 제1도파층;을 구비하고,
상기 제1 n형 화합물 반도체층은,
상기 제1공진층 상에 AlGaN으로 형성된 제1 n형 클래드층;
상기 제1 n형 클래드층 상에 GaN으로 형성된 제1버퍼층; 및
상기 제1버퍼층 상에 적층된 GaN 기판;을 구비한다.
또한, 상기 플레이트 상에 접합된 제2 레이저 다이오드는,
제2공진층, 상기 제2공진층의 양면에 각각 마련되는 제2 n형 화합물 반도체 층 및 제2 p형 화합물 반도체층을 구비하는 제2레이저 발진층;
상기 제2레이저 발진층의 양면에 각각 마련되는 제2 n형 전극층 및 제2 p형 전극층; 및
상기 제2 n형 전극층 및 제2 p형 전극층 중 적어도 어느 하나의 일면에 마련되는 본딩메탈층;을 구비한다.
여기에서, 상기 제2 p형 화합물 반도체층은,
상기 제2 p형 전극층 상에 GaAs로 형성된 제2 p형 콘택트층; 및
상기 제2 p형 콘택트층 상에 AlGaInP로 형성된 제2 p형 클래드층;을 구비하고,
상기 제2공진층은,
AlGaInP으로 형성된 제2활성층; 및
상기 제2활성층의 상하부에 각각 AlGaInP으로 형성된 제2도파층;을 구비하고,
상기 제2 n형 화합물 반도체층은,
상기 제2공진층 상에 AlGaInP로 형성된 제2 n형 클래드층;
상기 제2 n형 클래드층 상에 GaAs로 형성된 제2버퍼층; 및
상기 제2버퍼층 상에 적층된 GaAs 기판;을 구비한다.
또한, 상기 플레이트 상에 접합된 제3 레이저 다이오드는,
제3공진층, 상기 제3공진층의 양면에 각각 마련되는 제3 n형 화합물 반도체층 및 제3 p형 화합물 반도체층을 구비하는 제3레이저 발진층;
상기 제3레이저 발진층의 양면에 각각 마련되는 제3 n형 전극층 및 제3 p형 전극층; 및
상기 제3 n형 전극층 및 제3 p형 전극층 중 적어도 어느 하나의 일면에 마련되는 본딩메탈층;을 구비한다.
여기에서, 상기 제3 p형 화합물 반도체층은,
상기 제3 p형 전극층 상에 GaAs로 형성된 제3 p형 콘택트층; 및
상기 제3 p형 콘택트층 상에 AlGaAs로 형성된 제3 p형 클래드층;을 구비하고,
상기 제3공진층은,
AlGaAs로 형성된 제3활성층; 및
상기 제3활성층의 상하부에 각각 AlGaAs로 형성된 제3도파층;을 구비하고,
상기 제3 n형 화합물 반도체층은,
상기 제3공진층 상에 AlGaAs로 형성된 제3 n형 클래드층;
상기 제3 n형 클래드층 상에 GaAs로 형성된 제3버퍼층; 및
상기 제3버퍼층 상에 적층된 GaAs 기판;을 구비한다.
또한, 본 발명에 따르면,
제1 레이저 다이오드;
상기 제1 레이저 다이오드로부터 연장된 기판 상에 형성된 절연층; 및
상기 절연층 상에 접합된 적어도 2개의 레이저 다이오드;를 구비하고,
상기 제1 레이저 다이오드 및 적어도 2개의 레이저 다이오드는 각각의 발광 점 중심부가 일직선 상에 정렬되도록 배치되는 다파장 레이저 다이오드가 제공된다.
바람직하게, 상기 제1 레이저 다이오드 및 적어도 2개의 레이저 다이오드로부터 발생되는 열을 흡수하는 히트싱크가 상기 기판의 일측에 더 설치되며, 상기 히트싱크는 AlN, SiC 및 금속재료로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성된 것이다.
여기에서, 제1 레이저 다이오드는,
제1공진층, 상기 제1공진층의 양면에 각각 마련되는 제1 n형 화합물 반도체층 및 제1 p형 화합물 반도체층을 구비하는 제1레이저 발진층;
상기 제1레이저 발진층의 양면에 각각 마련되는 제1 n형 전극층 및 제1 p형 전극층; 및
상기 제1 n형 전극층 및 제1 p형 전극층 중 적어도 어느 하나의 일면에 마련되는 본딩메탈층;을 구비한다.
여기에서, 상기 제1 n형 화합물 반도체층은,
GaN 기판;
상기 GaN 기판의 소정영역 상에 GaN으로 형성된 제1버퍼층; 및
상기 제1버퍼층 상에 AlGaN으로 형성된 제1 n형 클래드층;을 구비하고,
상기 제1공진층은,
InGaN으로 형성된 제1활성층; 및
상기 제1활성층의 상하부에 각각 InGaN으로 형성된 제1도파층;을 구비하고,
상기 제1 p형 화합물 반도체층은,
상기 제1공진층 상에 AlGaN으로 형성된 제1 p형 클래드층; 및
상기 제1 p형 클래드층 상에 GaN으로 형성된 제1 p형 콘택트층;을 구비한다.
또한, 상기 절연층 상에 접합된 제2 레이저 다이오드는,
제2공진층, 상기 제2공진층의 양면에 각각 마련되는 제2 n형 화합물 반도체층 및 제2 p형 화합물 반도체층을 구비하는 제2레이저 발진층;
상기 제2레이저 발진층의 양면에 각각 마련되는 제2 n형 전극층 및 제2 p형 전극층; 및
상기 제2 n형 전극층 및 제2 p형 전극층 중 적어도 어느 하나의 일면에 마련되는 본딩메탈층;을 구비한다.
여기에서, 상기 제2 p형 화합물 반도체층은,
상기 제2 p형 전극층 상에 GaAs로 형성된 제2 p형 콘택트층; 및
상기 제2 p형 콘택트층 상에 AlGaInP로 형성된 제2 p형 클래드층;을 구비하고,
상기 제2공진층은,
AlGaInP으로 형성된 제2활성층; 및
상기 제2활성층의 상하부에 각각 AlGaInP으로 형성된 제2도파층;을 구비하고,
상기 제2 n형 화합물 반도체층은,
상기 제2공진층 상에 AlGaInP로 형성된 제2 n형 클래드층;
상기 제2 n형 클래드층 상에 GaAs로 형성된 제2버퍼층; 및
상기 제2버퍼층 상에 적층된 GaAs 기판;을 구비한다.
또한, 상기 절연층 상에 접합된 제3 레이저 다이오드는,
제3공진층, 상기 제3공진층의 양면에 각각 마련되는 제3 n형 화합물 반도체층 및 제3 p형 화합물 반도체층을 구비하는 제3레이저 발진층;
상기 제3레이저 발진층의 양면에 각각 마련되는 제3 n형 전극층 및 제3 p형 전극층; 및
상기 제3 n형 전극층 및 제3 p형 전극층 중 적어도 어느 하나의 일면에 마련되는 본딩메탈층;을 구비한다.
여기에서, 상기 제3 p형 화합물 반도체층은,
상기 제3 p형 전극층 상에 GaAs로 형성된 제3 p형 콘택트층; 및
상기 제3 p형 콘택트층 상에 AlGaAs로 형성된 제3 p형 클래드층;을 구비하고,
상기 제3공진층은,
AlGaAs로 형성된 제3활성층; 및
상기 제3활성층의 상하부에 각각 AlGaAs로 형성된 제3도파층;을 구비하고,
상기 제3 n형 화합물 반도체층은,
상기 제3공진층 상에 AlGaAs로 형성된 제3 n형 클래드층;
상기 제3 n형 클래드층 상에 GaAs로 형성된 제3버퍼층; 및
상기 제3버퍼층 상에 적층된 GaAs 기판;을 구비한다.
또한, 본 발명에 따르면,
제1면과 이에 대향하는 제2면을 각각 가지는 적어도 3개의 레이저 다이오드를 준비하는 제1단계;
상기 제1 레이저 다이오드의 소정영역을 제2면에서부터 소정깊이까지 에칭하여 상기 제1 레이저 다이오드의 기판을 노출시키는 제2단계;
상기 제1 레이저 다이오드의 노출된 기판 상에 절연층을 형성하는 제3단계;
상기 절연층 상에 상기 제2 레이저 다이오드의 제2면을 접합하는 제4단계;및
상기 절연층 상에 상기 제3 레이저 다이오드의 제2면을 접합하는 제5단계;를 포함하여,
적어도 3개의 레이저 다이오드는 각각의 발광점 중심부가 일직선 상에 정렬되도록 배치되는 다파장 레이저 다이오드의 제조방법이 제공된다. 바람직하게, 상기 제1 레이저 다이오드의 제1면에 상기 제1, 제2 및 제3 레이저 다이오드로부터 발생되는 열을 흡수하는 히트싱크가 더 설치되며, 상기 히트싱크는 AlN, SiC 및 금속재료로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 다파장 레이저 다이오드 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 다파장 레이저 다이오드의 단면도이고, 도 2, 도 3 및 도 4는 각각 도 1에서 제1, 제2 및 제3 레이저 다이오드의 확대도이다.
도 1을 참조하면, 플레이트(plate)(5) 상에 적어도 3개의 레이저 다이오드, 예를 들어 제1 레이저 다이오드(200), 제2 레이저 다이오드(400) 및 제3 레이저 다이오드가 접합되어 있고, 상기 레이저 다이오드들(200, 400, 600)은 각각의 발광점(26, 56, 86) 중심부가 일직선 상에 정렬되도록 배열된다. 따라서, 복수의 광원이 동시에 요구되는 광학시스템에 본 발명에 따른 다파장 레이저 다이오드가 적용될 경우, 광학계의 구성이 단순해진다. 또한, 본 발명에 따른 다파장 레이저 다이오드에 의하면, 하나의 광학렌즈에 의해 복수의 레이저광이 용이하게 집광될 수 있으며, 수차발생이 줄어들고, 집광효율이 향상된다.
상기 플레이트(5)는 열전도도가 우수한 AlN, SiC 및 금속재료로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성된다. 따라서, 상기 플레이트(5)를 통해 제1, 제2 및 제3 레이저 다이오드(200, 400, 600)로부터 발생되는 열의 방출이 용이하다. 따라서, 상기 레이저 다이오드(200, 400, 600)에서 온도의 상승이 억제되고, 소자의 수명도 길어진다. 상기 플레이트(5)의 일측에 히트싱크(hit sink)(미도시)가 더 배치될 수 있으며, 상기 히트싱크(hit sink)를 통해서 제1, 제2 및 제3 레이저 다이오드(200, 400, 600) 각각에서 발생한 열이 더욱 효율적으로 발산될 수 있다.
도 1과 도 2를 함께 참조하면, 상기 플레이트(5) 상에 접합된 상기 제1 레이저 다이오드(200)는 순차적으로 형성된 본딩메탈층(12), 제1 p형 전극층(14), 제1 p형 화합물 반도체층(10), 제1공진층(20), 제1 n형 화합물 반도체층(30), 제1 n형 전극층(37) 및 본딩메탈층(38)을 구비한다.
상기 제1 p형 화합물 반도체층(10)은, 상기 제1 p형 전극층(14) 상에 GaN으로 형성된 제1 p형 콘택트층(16) 및 상기 제1 p형 콘택트층(16) 상에 AlGaN으로 형 성된 제1 p형 클래드층(18)을 구비한다. 또한, 상기 제1공진층(20)은, InGaN으로 형성된 제1활성층(24) 및 상기 제1활성층(24)의 상하부에 각각 InGaN으로 형성된 제1도파층(22a, 22b)을 구비한다. 또한, 상기 제1 n형 화합물 반도체층(30)은, 상기 제1공진층(20) 상에 AlGaN으로 형성된 제1 n형 클래드층(32), 상기 제1 n형 클래드층(32) 상에 GaN으로 형성된 제1버퍼층(34) 및 상기 제1버퍼층(34) 상에 적층된 GaN 기판(36)을 구비한다. 그리고, 상기 제1활성층(24) 내에 제1발광점(26)이 있으며, 상기 제1발광점(26)에서 제1 레이저 광이 출사된다. 또한, 이와 같은 제1 레이저 다이오드는 적층물의 최하면, 예를 들어 본딩메탈층(12)의 외면인 제2면(11)과 적층물의 최상면, 예를 들어 본딩메탈층(38)의 외면인 제1면(39)을 각각 가지며, 상기 제1면(39)과 제2면(11)은 상호 대향하고 있다.
도 1과 도 3을 함께 참조하면, 상기 플레이트(5) 상에 접합된 제2 레이저 다이오드(400)는 순차적으로 형성된 본딩메탈층(42), 제2 p형 전극층(44), 제2 p형 화합물 반도체층(40), 제2공진층(50), 제2 n형 화합물 반도체층(60), 제2 n형 전극층(67) 및 본딩메탈층(68)을 구비한다.
상기 제2 p형 화합물 반도체층(40)은, 상기 제2 p형 전극층(44) 상에 GaAs로 형성된 제2 p형 콘택트층(46) 및 상기 제2 p형 콘택트층(46) 상에 AlGaInP로 형성된 제2 p형 클래드층(48)을 구비한다. 또한, 상기 제2공진층(50)은, AlGaInP으로 형성된 제2활성층(54) 및 상기 제2활성층(54)의 상하부에 각각 AlGaInP으로 형성된 제2도파층(52a, 52b)을 구비한다. 또한, 상기 제2 n형 화합물 반도체층(60)은, 상기 제2공진층(50) 상에 AlGaInP로 형성된 제2 n형 클래드층(62), 상기 제2 n형 클 래드층(62) 상에 GaAs로 형성된 제2버퍼층(64) 및 상기 제2버퍼층(64) 상에 적층된 GaAs 기판(66)을 구비한다. 그리고, 상기 제2활성층(54) 내에 제2발광점(56)이 있으며, 상기 제2발광점(56)에서 제2 레이저 광이 출사된다. 또한, 이와 같은 제2 레이저 다이오드는 적층물의 최하면, 예를 들어 본딩메탈층(42)의 외면인 제2면(41)과 적층물의 최상면, 예를 들어 본딩메탈층(68)의 외면인 제1면(69)을 각각 가지며, 상기 제1면(69)과 제2면(41)은 상호 대향하고 있다.
도 1과 도4를 함께 참조하면, 상기 플레이트(5) 상에 접합된 제3 레이저 다이오드(600)는 순차적으로 형성된 본딩메탈층(72), 제3 p형 전극층(74), 제3 p형 화합물 반도체층(70), 제3공진층(80), 제3 n형 화합물 반도체층(90), 제3 n형 전극층(97) 및 본딩메탈층(98)을 구비한다.
상기 제3 p형 화합물 반도체층(70)은, 상기 제3 p형 전극층(74) 상에 GaAs로 형성된 제3 p형 콘택트층(76) 및 상기 제3 p형 콘택트층(76) 상에 AlGaAs로 형성된 제3 p형 클래드층(78)을 구비한다. 또한, 상기 제3공진층(80)은, AlGaAs로 형성된 제3활성층(84) 및 상기 제3활성층(84)의 상하부에 각각 AlGaAs로 형성된 제3도파층(82a, 82b)을 구비한다. 또한, 상기 제3 n형 화합물 반도체층(90)은, 상기 제3공진층(80) 상에 AlGaAs로 형성된 제3 n형 클래드층(92), 상기 제3 n형 클래드층(92) 상에 GaAs로 형성된 제3버퍼층(94) 및 상기 제3버퍼층(94) 상에 적층된 GaAs 기판(96)을 구비한다. 그리고, 상기 제3활성층(74) 내에 제3발광점(86)이 있으며, 상기 제3발광점(86)에서 제3 레이저 광이 출사된다. 또한, 이와 같은 제3 레이저 다이오드는 적층물의 최하면, 예를 들어 본딩메탈층(72)의 외면인 제2면(71)과 적층물의 최상면, 예를 들어 본딩메탈층(98)의 외면인 제1면(99)을 각각 가지며, 상기 제1면(99)과 제2면(71)은 상호 대향하고 있다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 다파장 레이저 다이오드의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 먼저 제1 레이저 다이오드(300)가 배치되어 있으며, 상기 제1 레이저 다이오드(300)로부터 GaN 기판(36)이 길이방향으로 연장되어 있다. 상기 연장된 GaN 기판(36) 상에 절연층(120)이 형성되어 있고, 상기 절연층(120) 상에 제2 및 제3 레이저 다이오드(400, 600)가 접합되어 있다. 상기 제1, 제2 및 제3 레이저 다이오드(300, 400, 600)는 각각의 발광점(26, 56, 86) 중심부가 일직선 상에 정렬되도록 배치된다. 여기에서, 상기 절연층(120)은 제1 레이저 다이오드(300)로부터 제2 및 제3 레이저 다이오드(400, 600)을 각각 전기적으로 절연시킨다.
상기 제1 레이저 다이오드(300)의 GaN 기판(36)의 일측에 열전도성이 우수한 히트싱크(hit sink)(미도시)가 더 설치될 수 있으며, 상기 히트싱크(미도시)는 상기 제1, 제2 및 제3 레이저 다이오드(300, 400, 600)로부터 발생되는 열을 흡수한다. 상기 히트싱크는 AlN, SiC 및 금속재료로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성된 것이다.
상기 제1 레이저 다이오드(300)는 도 2에 도시된 제1 레이저 다이오드(200)와 기본적으로 동일한 구조를 가지며, 다만 적층 순서만이 역순으로 되어있다. 여기에서, 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 하며, 또한 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조번호를 그대로 사용한다.
상기 제1 레이저 다이오드(300)는 순차적으로 형성된 제1 n형 화합물 반도체 층(30), 제1공진층(20), 제1 p형 화합물 반도체층(10), 제1 p형 전극층(14) 및 본딩메탈층(12)을 구비한다. 또한, 상기 제1 p형 전극층(14)에 대응하여 상기 제1 n형 화합물 반도체층(30)의 하면에 제1 n형 전극층(37)이 형성되어 있다.
상기 제1 n형 화합물 반도체층(30)은, GaN 기판(36), 상기 GaN 기판(36)의 소정영역 상에 GaN으로 형성된 제1버퍼층(34) 및 상기 제1버퍼층(34) 상에 AlGaN으로 형성된 제1 n형 클래드층(32)을 구비한다. 또한, 상기 제1공진층(20)은, InGaN으로 형성된 제1활성층(24) 및 상기 제1활성층의 상하부에 각각 InGaN으로 형성된 제1도파층(22a, 22b)을 구비한다. 또한, 상기 제1 p형 화합물 반도체층(10)은, 상기 제1공진층(20) 상에 AlGaN으로 형성된 제1 p형 클래드층(18) 및 상기 제1 p형 클래드층(18) 상에 GaN으로 형성된 제1 p형 콘택트층(16)을 구비한다.
상기 절연층(120) 상에 접합된 제2 및 제3 레이저 다이오드(400, 600)는 각각 도 3 및 도 4에 도시된 제2 및 제3 레이저 다이오드(400, 600)와 동일하다. 따라서, 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 하며, 또한 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조번호를 그대로 사용한다.
도 6a 내지 도 6e는 도 5의 다파장 레이저 다이오드의 제조방법을 설명하는 공정도이다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이 제1 레이저 다이오드(300)를 준비한다. 제1 레이저 다이오드는 도 2에 도시된 제1 레이저 다이오드(200)와 기본적으로 동일한 구조를 가지며, 다만 도 2의 제1 레이저 다이오드(200)에서 적층순서가 역순으로 되어 있고, 본딩메탈층(38)이 생략되어 있다. 따라서, 중복되는 부분에 대한 설명 은 생략하기로 하며, 또한 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조번호를 그대로 사용한다.
다음에는 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 제1 레이저 다이오드(300)의 소정영역을 제2면(11)에서부터 소정깊이, 예를 들어 제1버퍼층(34)까지 에칭하여, 상기 제1 레이저 다이오드(300)의 GaN 기판(36)의 표면을 노출시킨다.
다음에는 도 6c에 도시된 바와 같이, 상기 제1 레이저 다이오드의 노출된 GaN 기판(36) 상에 절연층(120)을 형성한다. 상기 절연층(120)은 이미 공지된 다양한 박막 증착 방법에 의해 형성될 수 있다.
다음에는 도 6d에 도시된 바와 같이, 도 3에 도시된 제2 레이저 다이오드(400)를 마련하여, 상기 제2 레이저 다이오드(400)의 제2면(41)을 상기 절연층(120) 상에 접합한다. 이 때, 상기 제1 및 제2 레이저 다이오드(300, 400)는 제1 및 제2발광점(26, 56) 중심부가 각각 일직선 상에 정렬되도록 배치된다. 상기 제1 및 제2발광점(26, 56) 중심부가 각각 일직선 상에 정렬되도록 하기 위해서, 상기 절연층(120) 또는 상기 절연층(120) 아래의 GaN 기판(36)이 소정깊이 더 에칭될 수 있다.
다음에는 도 6e에 도시된 바와 같이, 도 4에 도시된 제3 레이저 다이오드(600)를 마련하여, 상기 제3 레이저 다이오드(600)의 제2면(71)을 상기 절연층(120) 상에 접합한다. 이 때, 상기 제1, 제2 및 제3 레이저 다이오드(300,400, 600)는 제1, 제2 및 제3발광점(26, 56, 86) 중심부가 각각 일직선 상에 정렬되도록 배치된다. 상기 제1, 제2 및 제3발광점(26, 56, 86) 중심부가 각각 일직선 상에 정 렬되도록 하기 위해서, 상기 절연층(120) 또는 상기 절연층(120) 아래의 GaN 기판(36)이 소정깊이 더 에칭될 수 있다.
본 발명에 따른 다파장 레이저 다이오드는 일직선 상에 정렬되는 적어도 3개의 레이저 광원을 구비한다. 따라서, 복수의 광원이 동시에 요구되는 광학시스템에 본 발명에 따른 다파장 레이저 다이오드가 적용될 경우, 광학계의 구성이 단순해진다. 또한, 본 발명에 따른 다파장 레이저 다이오드 및 그 제조방법에 의하면, 레이저광 사이의 간격이 매우 작아 하나의 광학렌즈에 의해 복수의 레이저광이 용이하게 집광될 수 있으며, 수차발생이 줄어들고, 집광효율이 향상된다.
또한, 본 발명에 따른 다파장 레이저 다이오드는 플레이트 상에 적어도 3개의 레이저 다이오드가 배치되기 때문에, 상기 플레이트를 통해 레이저 다이오드로부터 발생되는 열의 방출이 용이하다. 따라서, 상기 레이저 다이오드에서 온도의 상승이 억제되고, 소자의 수명도 길어진다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 효과를 가지는 다파장 레이저 다이오드를 용이하게 제조할 수 있는 간단한 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 다파장 레이저 다이오드는 Blue-ray disk(BD), DVD 및 CD 등의 정보기록 및 정보재생을 위한 호환형 광픽업(optical pick up) 장치의 광원으로 이용될 수 있다.
이러한 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 몇몇의 모범적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었으나, 이러한 실시예들은 단지 넓은 발명을 예시하고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이며, 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 구조와 배열에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이며, 이는 다양한 다른 수정이 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.

Claims (20)

  1. 플레이트 상에 적어도 3개의 레이저 다이오드가 접합되어 있고, 상기 레이저 다이오드는 각각의 발광점 중심부가 일직선 상에 정렬되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이트는 AlN, SiC 및 금속재료로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이트 상에 접합된 제1 레이저 다이오드는,
    제1공진층, 상기 제1공진층의 양면에 각각 마련되는 제1 n형 화합물 반도체층 및 제1 p형 화합물 반도체층을 구비하는 제1레이저 발진층;
    상기 제1레이저 발진층의 양면에 각각 마련되는 제1 n형 전극층 및 제1 p형 전극층; 및
    상기 제1 n형 전극층 및 제1 p형 전극층 중 적어도 어느 하나의 일면에 마련 되는 본딩메탈층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 p형 화합물 반도체층은,
    상기 제1 p형 전극층 상에 GaN으로 형성된 제1 p형 콘택트층; 및
    상기 제1 p형 콘택트층 상에 AlGaN으로 형성된 제1 p형 클래드층;을 구비하고,
    상기 제1공진층은,
    InGaN으로 형성된 제1활성층; 및
    상기 제1활성층의 상하부에 각각 InGaN으로 형성된 제1도파층;을 구비하고,
    상기 제1 n형 화합물 반도체층은,
    상기 제1공진층 상에 AlGaN으로 형성된 제1 n형 클래드층;
    상기 제1 n형 클래드층 상에 GaN으로 형성된 제1버퍼층; 및
    상기 제1버퍼층 상에 적층된 GaN 기판;을 구비하는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이트 상에 접합된 제2 레이저 다이오드는,
    제2공진층, 상기 제2공진층의 양면에 각각 마련되는 제2 n형 화합물 반도체층 및 제2 p형 화합물 반도체층을 구비하는 제2레이저 발진층;
    상기 제2레이저 발진층의 양면에 각각 마련되는 제2 n형 전극층 및 제2 p형 전극층; 및
    상기 제2 n형 전극층 및 제2 p형 전극층 중 적어도 어느 하나의 일면에 마련되는 본딩메탈층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 p형 화합물 반도체층은,
    상기 제2 p형 전극층 상에 GaAs로 형성된 제2 p형 콘택트층; 및
    상기 제2 p형 콘택트층 상에 AlGaInP로 형성된 제2 p형 클래드층;을 구비하고,
    상기 제2공진층은,
    AlGaInP으로 형성된 제2활성층; 및
    상기 제2활성층의 상하부에 각각 AlGaInP으로 형성된 제2도파층;을 구비하고,
    상기 제2 n형 화합물 반도체층은,
    상기 제2공진층 상에 AlGaInP로 형성된 제2 n형 클래드층;
    상기 제2 n형 클래드층 상에 GaAs로 형성된 제2버퍼층; 및
    상기 제2버퍼층 상에 적층된 GaAs 기판;을 구비하는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 플레이트 상에 접합된 제3 레이저 다이오드는,
    제3공진층, 상기 제3공진층의 양면에 각각 마련되는 제3 n형 화합물 반도체층 및 제3 p형 화합물 반도체층을 구비하는 제3레이저 발진층;
    상기 제3레이저 발진층의 양면에 각각 마련되는 제3 n형 전극층 및 제3 p형 전극층; 및
    상기 제3 n형 전극층 및 제3 p형 전극층 중 적어도 어느 하나의 일면에 마련되는 본딩메탈층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제3 p형 화합물 반도체층은,
    상기 제3 p형 전극층 상에 GaAs로 형성된 제3 p형 콘택트층; 및
    상기 제3 p형 콘택트층 상에 AlGaAs로 형성된 제3 p형 클래드층;을 구비하고,
    상기 제3공진층은,
    AlGaAs로 형성된 제3활성층; 및
    상기 제3활성층의 상하부에 각각 AlGaAs로 형성된 제3도파층;을 구비하고,
    상기 제3 n형 화합물 반도체층은,
    상기 제3공진층 상에 AlGaAs로 형성된 제3 n형 클래드층;
    상기 제3 n형 클래드층 상에 GaAs로 형성된 제3버퍼층; 및
    상기 제3버퍼층 상에 적층된 GaAs 기판;을 구비하는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드.
  9. 제1 레이저 다이오드;
    상기 제1 레이저 다이오드로부터 연장된 기판 상에 형성된 절연층; 및
    상기 절연층 상에 접합된 적어도 2개의 레이저 다이오드;를 구비하고,
    상기 제1 레이저 다이오드 및 적어도 2개의 레이저 다이오드는 각각의 발광점 중심부가 일직선 상에 정렬되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 레이저 다이오드 및 적어도 2개의 레이저 다이오드로부터 발생되는 열을 흡수하는 히트싱크가 상기 기판의 일측에 더 설치되는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 히트싱크는 AlN, SiC 및 금속재료로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드.
  12. 제 9 항에 있어서,
    제1 레이저 다이오드는,
    제1공진층, 상기 제1공진층의 양면에 각각 마련되는 제1 n형 화합물 반도체층 및 제1 p형 화합물 반도체층을 구비하는 제1레이저 발진층;
    상기 제1레이저 발진층의 양면에 각각 마련되는 제1 n형 전극층 및 제1 p형 전극층; 및
    상기 제1 n형 전극층 및 제1 p형 전극층 중 적어도 어느 하나의 일면에 마련되는 본딩메탈층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 n형 화합물 반도체층은,
    GaN 기판;
    상기 GaN 기판의 소정영역 상에 GaN으로 형성된 제1버퍼층; 및
    상기 제1버퍼층 상에 AlGaN으로 형성된 제1 n형 클래드층;을 구비하고,
    상기 제1공진층은,
    InGaN으로 형성된 제1활성층; 및
    상기 제1활성층의 상하부에 각각 InGaN으로 형성된 제1도파층;을 구비하고,
    상기 제1 p형 화합물 반도체층은,
    상기 제1공진층 상에 AlGaN으로 형성된 제1 p형 클래드층; 및
    상기 제1 p형 클래드층 상에 GaN으로 형성된 제1 p형 콘택트층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드.
  14. 제 9 항에 있어서,
    상기 절연층 상에 접합된 제2 레이저 다이오드는,
    제2공진층, 상기 제2공진층의 양면에 각각 마련되는 제2 n형 화합물 반도체층 및 제2 p형 화합물 반도체층을 구비하는 제2레이저 발진층;
    상기 제2레이저 발진층의 양면에 각각 마련되는 제2 n형 전극층 및 제2 p형 전극층; 및
    상기 제2 n형 전극층 및 제2 p형 전극층 중 적어도 어느 하나의 일면에 마련되는 본딩메탈층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제2 p형 화합물 반도체층은,
    상기 제2 p형 전극층 상에 GaAs로 형성된 제2 p형 콘택트층; 및
    상기 제2 p형 콘택트층 상에 AlGaInP로 형성된 제2 p형 클래드층;을 구비하고,
    상기 제2공진층은,
    AlGaInP으로 형성된 제2활성층; 및
    상기 제2활성층의 상하부에 각각 AlGaInP으로 형성된 제2도파층;을 구비하고,
    상기 제2 n형 화합물 반도체층은,
    상기 제2공진층 상에 AlGaInP로 형성된 제2 n형 클래드층;
    상기 제2 n형 클래드층 상에 GaAs로 형성된 제2버퍼층; 및
    상기 제2버퍼층 상에 적층된 GaAs 기판;을 구비하는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드.
  16. 제 9 항에 있어서,
    상기 절연층 상에 접합된 제3 레이저 다이오드는,
    제3공진층, 상기 제3공진층의 양면에 각각 마련되는 제3 n형 화합물 반도체층 및 제3 p형 화합물 반도체층을 구비하는 제3레이저 발진층;
    상기 제3레이저 발진층의 양면에 각각 마련되는 제3 n형 전극층 및 제3 p형 전극층; 및
    상기 제3 n형 전극층 및 제3 p형 전극층 중 적어도 어느 하나의 일면에 마련되는 본딩메탈층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제3 p형 화합물 반도체층은,
    상기 제3 p형 전극층 상에 GaAs로 형성된 제3 p형 콘택트층; 및
    상기 제3 p형 콘택트층 상에 AlGaAs로 형성된 제3 p형 클래드층;을 구비하고,
    상기 제3공진층은,
    AlGaAs로 형성된 제3활성층; 및
    상기 제3활성층의 상하부에 각각 AlGaAs로 형성된 제3도파층;을 구비하고,
    상기 제3 n형 화합물 반도체층은,
    상기 제3공진층 상에 AlGaAs로 형성된 제3 n형 클래드층;
    상기 제3 n형 클래드층 상에 GaAs로 형성된 제3버퍼층; 및
    상기 제3버퍼층 상에 적층된 GaAs 기판;을 구비하는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드.
  18. 제1면과 이에 대향하는 제2면을 각각 가지는 적어도 3개의 레이저 다이오드를 준비하는 제1단계;
    상기 제1 레이저 다이오드의 소정영역을 제2면에서부터 소정깊이까지 에칭하여 상기 제1 레이저 다이오드의 기판을 노출시키는 제2단계;
    상기 제1 레이저 다이오드의 노출된 기판 상에 절연층을 형성하는 제3단계;
    상기 절연층 상에 상기 제2 레이저 다이오드의 제2면을 접합하는 제4단계;및
    상기 절연층 상에 상기 제3 레이저 다이오드의 제2면을 접합하는 제5단계;를 포함하여,
    적어도 3개의 레이저 다이오드는 각각의 발광점 중심부가 일직선 상에 정렬되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드의 제조방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1 레이저 다이오드의 제1면에 상기 제1, 제2 및 제3 레이저 다이오드로부터 발생되는 열을 흡수하는 히트싱크가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드의 제조방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 히트싱크는 AlN, SiC 및 금속재료로 이루어지는 그룹에서 선택된 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 다파장 레이저 다이오드의 제조방법.
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