반사 스펙트럼을 이용한 VCSEL 에피층의 두께 오차 평가 = Estimating the Thickness Errors in Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser Structures from Optical Reflection spectra

국문 초록 (Abstract)

vertical-cavity surface-emitting laser(VCSEL) 웨이퍼에서 측정한 반사 스펙트럼을 전달 매트릭스 방법으로 계산한 반사스펙트럼과 비교함으로써 비파괴적인 방법으로 구조적인 두께 오차가 발생한 층을 찾아 내고 오차의 크기를 추정하는 방법론을 제시하였다. DBR 층의 오차를 종합하여 나타낸 n-DBR 층의 두께 오차, 즉 유효 오차를 도입하면, 반사 스펙트럼의 모양은 유효 오차에만 의존한다는 사실에 이 방법의 근거를 두고 있다. 활성층 영역의 두께 오차는 Fabry-Perot 발진파장에만 영향을 주며, 랜덤 두께 오차의 표준 편차 값이 0.005 이하일 때에 측정과 계산된 반사 스펙트럼의 비교는 신뢰성을 갖는다. 이 방법론은 VCSEL 웨이퍼 제작시 측정되는 반사 스펙트럼을 이용하므로 비파괴적이며, 0.5 nm의 두께 오차를 찾아 낼 수 있을 정도로 정밀도가 높다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

By comparing the measured optical reflection spectra with calculated one by the transfer-matrix method (TMM) in epitaxial wafers for vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSELs), we have estimated the systematic thickness errors in a simple and nondestructive way. The experimentally confirmed technique is based on the finding that the shape of the reflection spectra depends mainly on a newly defined single parameter, the effective error in the n-mirror layers, and the thickness error in the active cavity simply shifts the Fabry-Perot resonance wavelength. Also shown is that the proposed method is reliable when the relative standard deviation of the random thickness errors is less than 0.005. Because reflection spectra are routinely measured, we can easily estimate the thickness errors nondestructively with high spatial resolution.