일반기술

이종 에너지 밴드갭 양자우물층을 갖는 도파로형 광소자 및 그 제조방법

본 기술에 따른 이종 에너지 밴드갭 양자우물층을 갖는 도파로형 광소자는 Ⅲ-Ⅴ 화합물 반도체 중 광통신용으로 사용되는 InGaAs/InP 혹은 InGaAsP/InP 물질의 다중 양자우물층의 에너지 밴드 갭을 하나의 시편 위에서 국지적으로 변환시키는 방법에 관한 것으로서, 광통신용으로 사용되는 광전자 소자 혹은 OEIC(광전자 집적회로)와 PIC(광집적 회로) 등에 있어 도파로형 광소자들을 하나의 시편 위에 집적시키기 위한 방법으로서 사용될 수있다. 또한, 여러 개의 파장이 나오는 반도체 레이저, 손실이 적은 레이저 등을 제작하는데도 사용될 수 있다. 본 기술의 도파로형 광소자는 현재 주관심의 대상이 되고 있는 1.3 μm 이상의 광통신 파장 대역에서 사용될 수 있는 반도체 물질로 현재 활발히 연구가 진행되고 있는 InGaAs/InP 다중 양자 우물 구조의 공정 기술에 관한것으로 광전 집적 회로와 광집적 회로 등에 응용될 수 있는 핵심 기술이며 공정상의 용이성으로 인해 시스템의 성능 향상, 생산 원가의 절감 등의 효과를 거둘 수 있다. 또한, 700 ℃ 이하에서 SiO 2 (혹은SiOx Ny) 덮개층을 InGaAs 캡층 위에 올리고 어닐링을 해서 충분한 밴드갭 변환을 할 수 있으므로 700 ℃ 이상의 고온 공정일 경우 발생할 수 있는 다중양자 우물 구조 Self - interdiffusion을 억제하고 공정상의 처리를 할 수 있으므로 좀더 우수한 성능의 집적화 소자를만들 수 있다. 또한 다중 양자 우물 구조 위에 0.5μm 이상의 두꺼운 크래드층이 있어도 밴드갭 에너지 변환을 이룰 수 있으므로 레이저 다이오우드, 광도파형 소자 뿐만 아니라 다중 양자우물 구조 위에 두꺼운 크래드층 혹은 최상층이 존재하는 수광 소자에도 응용될 수 있다.본 기술의 이종 에너지 밴드갭 양자우물층을 갖는 도파로형 광소자는 기판 상에 InGaAs층 및 InP층을 쌍으로 하는 적층이 적어도 한 쌍 이상 적층된 양자우물층을 구비하되, 상기 적층에서 수평방향의 영역별로 열처리에 의하여 에너지 밴드갭 변환이 일어나 원래의 에너지 밴드갭과 다른 에너지 밴드갭을 갖는 상기 적층 영역이 적어도 1개 영역 이상 형성된 양자우물층을 구비한 것을 특징으로 한다. 또한, 본 기술의 제조 방법은, (가) InP 제1크래드층 상에 InGaAs층 및 InP층을 쌍으로 하는 적층이 적어도 한 쌍 이상 적층된 양자우물층, InP 제2크래드층 및 InGaAs 캡층을 순차적으로 적층하는 단계; (나) 상기 양자우물층에 수평 방향 영역 별로 열처리에 의하여 에너지 밴드갭 변환이 일어나도록 열처리를 하기 위하여 상기 InGaAs 캡층 상에 SiO 2 층을 적어도 1개영역 이상 형성하는 단계; 및 (다) 상기 (가) 단계 및 (나) 단계에 의하여 형성된 적층을 소정의 온도에서 소정의 시간 동안 어닐링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.