CN109119892A - 量子级联激光器 - Google Patents

量子级联激光器 Download PDF

Info

Publication number
CN109119892A
CN109119892A CN201810642296.5A CN201810642296A CN109119892A CN 109119892 A CN109119892 A CN 109119892A CN 201810642296 A CN201810642296 A CN 201810642296A CN 109119892 A CN109119892 A CN 109119892A
Authority
CN
China
Prior art keywords
insulating film
face
electrode
quantum cascade
cascade laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810642296.5A
Other languages
English (en)
Inventor
桥本顺
桥本顺一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2017122339A external-priority patent/JP6911567B2/ja
Priority claimed from JP2017125259A external-priority patent/JP6911576B2/ja
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Publication of CN109119892A publication Critical patent/CN109119892A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/3401—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having no PN junction, e.g. unipolar lasers, intersubband lasers, quantum cascade lasers
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/02208—Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0235—Method for mounting laser chips
    • H01S5/02375—Positioning of the laser chips
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
    • 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
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • 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
    • H01S5/12—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • 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
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
    • 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
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • 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
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/3401—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having no PN junction, e.g. unipolar lasers, intersubband lasers, quantum cascade lasers
    • H01S5/3402—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having no PN junction, e.g. unipolar lasers, intersubband lasers, quantum cascade lasers intersubband lasers, e.g. transitions within the conduction or valence bands
    • 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
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • 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
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/17—Semiconductor lasers comprising special layers
    • H01S2301/176—Specific passivation layers on surfaces other than the emission facet
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0201—Separation of the wafer into individual elements, e.g. by dicing, cleaving, etching or directly during growth
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0201—Separation of the wafer into individual elements, e.g. by dicing, cleaving, etching or directly during growth
    • H01S5/0202—Cleaving
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0235—Method for mounting laser chips
    • H01S5/02355—Fixing laser chips on mounts
    • H01S5/0237—Fixing laser chips on mounts by soldering
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
    • H01S5/0282—Passivation layers or treatments
    • 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
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • H01S5/04252—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the material
    • 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
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0425—Electrodes, e.g. characterised by the structure
    • H01S5/04254—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the shape
    • 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
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/2205—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers
    • H01S5/2222—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties
    • H01S5/2224—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers having special electric properties semi-insulating semiconductors
    • 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
    • H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
    • H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
    • H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
    • H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
    • 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
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031—Edge-emitting structures

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

本发明涉及量子级联激光器。一种量子级联激光器，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括主表面和背表面；半导体层压件，所述半导体层压件具有层压件端面，层压件端面和衬底端面沿着与和第一方向交叉的第二方向交叉的参考平面延伸；第一电极，所述第一电极被设置在半导体层压件上，半导体层压件被设置在第一电极与半导体衬底之间；第二电极，所述第二电极被设置在背表面上；第一绝缘膜，所述第一绝缘膜被设置在层压件端面、衬底端面和第一电极上；金属膜，所述金属膜被设置在第一绝缘膜及层压件端面、衬底端面和第一电极上；以及第二绝缘膜，所述第二绝缘膜被设置在第二电极上且在衬底端面上，金属膜被设置在第一绝缘膜与第二绝缘膜之间。

Description

量子级联激光器
技术领域
本发明涉及量子级联激光器。本申请要求于2017年6月22日提交的日本专利申请No.2017-122339和于2017年6月27日提交的日本专利申请No.2017-125259的优先权，其通过引用整体地合并在本文中。
背景技术
非专利文献(S.R.Darvish等人，"High-power,continuous-wave operation ofdistributed-feedback quantum-cascade lasers atλ7.8μm",Applied Physics Letters89,251119,2006)公开了一种量子级联激光器。
发明内容
根据本发明的一个方面的量子级联激光器包括：半导体衬底，所述半导体衬底具有主表面、背表面和衬底端面，主表面和背表面被布置在第一方向上，主表面与背表面相反，衬底端面沿着与第二方向交叉的参考平面延伸，并且第二方向和第一方向交叉；半导体层压件，所述半导体层压件被设置在衬底的主表面上，半导体层压件具有上表面和层压件端面，半导体层压件包括在第二方向上从层压件端面延伸的芯层和设置在芯层上的包覆层，并且层压件端面沿着参考平面延伸；第一电极，所述第一电极被设置在半导体层压件上，半导体层压件被设置在第一电极与半导体衬底之间；第二电极，所述第二电极被设置在衬底的背表面上；第一绝缘膜，所述第一绝缘膜被设置在层压件端面、衬底端面和第一电极上；金属膜，所述金属膜被设置在第一绝缘膜及层压件端面、衬底端面和第一电极上；以及第二绝缘膜，所述第二绝缘膜被设置在第二电极上且在衬底端面上，金属膜被设置在第一绝缘膜与第二绝缘膜之间。
附图说明
根据参考附图进行的本发明的优选实施例的以下详细描述，本发明的上述目的及其它目的、特征和优点将变得更显而易见。
图1是示出根据实施例的被管芯接合的量子级联半导体激光器的立体图。
图2是示出如图1中所示的量子级联半导体激光器的放大立体图。
图3是沿着图1中所示的线III-III截取的横截面图。
图4A是示出根据该实施例的用于制作图1中所示的量子级联半导体激光器的方法中的主要工艺的示意图。
图4B是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。
图4C是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。
图5A是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。
图5B是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。
图5C是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。
图6是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。
图7A是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。
图7B是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。
图8A是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。
图8B是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。
图9是示出另一量子级联半导体激光器的立体图。
图10是沿着图9中所示的线X-X截取的横截面图。
图11是示出根据该实施例的量子级联半导体激光器的横截面图。
图12是示出用于制作图11中所示的量子级联半导体激光器的方法中的主要工艺的示意图。
图13是示出根据第一修改实施例的方法中的主要工艺的示意横截面图。
图14是示出根据第二修改实施例的量子级联半导体激光器的立体图。
图15A是示出用于制作图14中所示的量子级联半导体激光器的方法中的主要工艺的示意图。
图15B是示出用于制作图14中所示的量子级联半导体激光器的方法中的主要工艺的示意图。
图15C是示出用于制作图14中所示的量子级联半导体激光器的方法中的主要工艺的示意图。
图16是示出根据再一个实施例的量子级联半导体激光器的立体图。
图17A是示出用于制作图16中所示的量子级联半导体激光器的方法中的主要工艺的示意图。
图17B是示出用于制作图16中所示的量子级联半导体激光器的方法中的主要工艺的示意图。
图17C是示出用于制作图16中所示的量子级联半导体激光器的方法中的主要工艺的示意图。
图18是示出根据第三修改实施例的量子级联半导体激光器的立体图。
图19是示出根据另一第三修改实施例的量子级联半导体激光器的立体图。
图20是示出根据第四修改实施例的量子级联半导体激光器的立体图。
图21A是示出用于制作图20中所示的量子级联半导体激光器的方法中的主要工艺的示意图。
图21B是示出用于制作图20中所示的量子级联半导体激光器的方法中的主要工艺的示意图。
图21C是示出用于制作图20中所示的量子级联半导体激光器的方法中的主要工艺的示意图。
图22是示出根据第五修改实施例的量子级联半导体激光器的立体图。
具体实施方式
量子级联激光器包括被布置成形成器件结构的下电极、半导体衬底、半导体层压件和上电极。量子级联激光器还具有用于激光腔的金属膜和在端面上的绝缘膜，其中绝缘膜被设置在金属膜与端面之间。绝缘膜由SiO2制成，并且金属膜由Au制成。此量子级联激光器被用焊料安装在电子组件上。
量子级联激光器被提供有与端面相关联的激光腔，并且可以具有由形成在端面上的金属膜制成的反射膜，使在端面处的反射比增强。与包括半导体器件的半导体层的端面的端面直接接触的金属膜在端面处引起短路。量子级联激光器被提供有绝缘膜，所述绝缘膜被设置在端面与金属膜之间，以使金属膜与端面绝缘。绝缘膜和金属膜是通过朝向端面供应相应的原材料而顺序地形成在端面上的，从而在端面上给量子级联激光器提供绝缘膜和金属膜。在形成这些膜时，错过端面的原材料沿着上电极和下电极行进以在这些电极上形成沉积材料。可例如用焊料材料将此量子级联激光器安装在电子组件上，使得下电极上的沉积金属材料与焊料材料接触。如此安装的使焊料材料将下电极连接到金属沉积材料的量子级联激光器接收施加在用于激射的上电极与下电极之间的电压(例如，10伏特或更大的电压)，使得高电压也被施加到金属膜上。金属膜上的这个高电压最终施加到上电极与上电极上的沉积金属材料之间的绝缘膜上。
然而，用于绝缘膜的沉积材料在上电极上具有极其小的厚度，所述厚度小于端面上的绝缘膜的厚度(例如，和端面上的绝缘膜的厚度的例如大约几十分之一一样小)。对上电极与上电极上的金属膜之间的极其薄的沉积材料施加高电压(例如，10伏特或更大)可以使在端面附近的极其薄的沉积材料击穿以形成击穿部分，并且使大量电流(被称为侵入电流)流过沉积材料中的击穿部分，从而在量子级联激光器中导致器件故障，诸如端面的击穿等。
在上电极上形成厚沉积材料使端面上的绝缘膜变厚(例如，为目标厚度几倍大的厚度)。此厚绝缘膜需要长沉积时间，导致量子级联激光器的生产率降低。另外，端面上的厚绝缘膜可以对端面产生附加应力，导致端面质量劣化，并且导致绝缘膜的击穿和/或剥离的发生。
本发明的一个方面的目的是为了提供具有堆叠在端面上的绝缘膜和金属膜从而能够减少绝缘膜的击穿的发生的量子级联激光器。
将在下面给出根据上述方面的实施例的描述。
根据实施例的量子级联激光器包括：(a)半导体衬底，所述半导体衬底具有主表面、背表面和衬底端面，主表面和背表面被布置在第一方向上，主表面与背表面相反，衬底端面沿着与第二方向交叉的参考平面延伸，并且第二方向和第一方向交叉；(b)半导体层压件，所述半导体层压件被设置在衬底的主表面上，半导体层压件具有上表面和层压件端面，半导体层压件包括在第二方向上从层压件端面延伸的芯层和设置在芯层上的包覆层，并且层压件端面沿着参考平面延伸；(c)第一电极，所述第一电极被设置在半导体层压件上，半导体层压件被设置在第一电极与半导体衬底之间；(d)第二电极，所述第二电极被设置在衬底的背表面上；(e)第一绝缘膜，所述第一绝缘膜被设置在层压件端面、衬底端面和第一电极上；(f)金属膜，所述金属膜被设置在第一绝缘膜及层压件端面、衬底端面和第一电极上；以及(g)第二绝缘膜，所述第二绝缘膜被设置在第二电极上且在衬底端面上，金属膜被设置在第一绝缘膜与第二绝缘膜之间。
在上述的量子级联半导体激光器中，第二电极被用焊料材料例如安装在电子组件上，并且对第一电极和第二电极施加电压(例如，10伏特或更大的高电压)允许量子级联半导体激光器激射。焊料材料可以与金属膜相接触，并且此接触产生的原因是第二电极上的电压经由焊料材料被施加到金属膜。焊料材料使金属膜与第一电极之间的第一绝缘膜接收电压。量子级联半导体激光器被提供有层压件端面与第二电极上的第二绝缘膜以便覆盖金属膜，使得第二绝缘膜使金属膜与焊料材料间隔开。第二绝缘膜的添加可使金属膜与焊料材料绝缘，使得金属膜不与第二电极和焊料材料接触。量子级联半导体激光器可防止第一电极与第一电极上的金属膜之间的第一绝缘膜接收到所施加的电压，从而避免由于所施加的电压而导致的第一绝缘膜的击穿。这个产生的原因是量子级联半导体激光器可避免器件性能的劣化。
在根据实施例的量子级联激光器中，第二绝缘膜可以具有在衬底端面上的端部。在根据实施例的量子级联激光器中，第二绝缘膜可以被设置在第一电极上。
此第二绝缘膜可增强第一绝缘膜和金属膜的机械强度。
在根据实施例的量子级联激光器中，半导体层压件的上表面具有被布置在第二方向上的第一区和第二区；第二区被设置在层压件端面与第一区之间；以及第一电极在半导体层压件的第一区上具有第一厚度并且在半导体层压件的第二区上具有第二厚度，并且在第一电极中，第二厚度小于第一厚度。
量子级联激光器被提供有在厚度上具有薄电极部分的第一电极，并且在制作具有部分变薄的第一电极的量子级联激光器时，部分变薄的第一电极使得容易沿着线在薄电极部分上进行劈开，从而产生极好的产量。第一电极有具有第一厚度的第一电极部分和具有小于第一厚度的第二厚度的第二电极部分，使得第一电极在第一电极部分中具有第一薄层电阻并且在第二电极部分中具有大于第一薄层电阻的第二薄层电阻。部分变薄的第一电极可减少在后端面附近流动的泄漏电流，从而增强器件性能(减小阈值电流)。第一电极被设置在第一区上而未被设置在第二区上。远离后端面的第一电极允许量子级联激光器具有如上的有利效果。
在根据实施例的量子级联激光器中，半导体层压件的上表面具有被布置在第二方向上的第一区和第二区；半导体层压件的第二区被设置在半导体层压件的层压件端面和第一区之间；并且第一电极具有远离半导体层压件的层压件端面和第二区的端部。
根据实施例的量子级联激光器，半导体衬底的背表面具有被布置在第二方向上的第一区和第二区；在半导体衬底中，背表面的第二区被设置在衬底端面与背表面的第一区之间；以及第二电极在背表面的第一区上具有第一厚度并且在背表面的第二区上具有第二厚度，并且在第二电极中，第二厚度小于第一厚度。
在根据实施例的量子级联激光器中，半导体衬底的背表面具有被布置到第二方向的第一区和第二区；在半导体衬底中，背表面的第二区被设置在衬底端面与背表面的第一区之间；并且第二电极具有远离衬底端面和背表面的第二区的端部。
在根据实施例的量子级联激光器中，半导体衬底的背表面具有被布置到第二方向的第一区和第二区；在半导体衬底中，背表面的第二区被设置在衬底端面与背表面的第一区之间；并且第二电极具有远离衬底端面和背表面的第二区的端部。
量子级联激光器被提供有在厚度上具有薄电极部分的第二电极，并且在制作具有部分变薄的第一电极的量子级联激光器时，部分变薄的第一电极使得容易沿着线在薄电极部分上进行劈开，从而产生极好的产量。第二电极有具有第一厚度的第一电极部分和具有小于第一厚度的第二厚度的第二电极部分，使得第一电极在第一电极部分中具有第一薄层电阻并且在第二电极部分中具有大于第一薄层电阻的第二薄层电阻。部分变薄的第二电极可减少在后端面附近流动的泄漏电流，从而增强器件性能(减小阈值电流)。第二电极被设置在第一区上而未被设置在第二区上。远离后端面的第二电极允许量子级联激光器具有如上的有利效果。
根据实施例的量子级联激光器还包括第三绝缘膜。第一电极、第一绝缘膜和第三绝缘膜被布置在第一方向上。第一绝缘膜和第三绝缘膜的布置允许绝缘区域(包括第一绝缘膜和第三绝缘膜)在第一电极与金属膜之间具有期望的厚度。绝缘区域可使介电强度增强并且耐受用于激射的电压(10伏特或更大的高电压)，所述电压可以被施加在第一电极与金属膜之间，从而防止所施加的电压引起绝缘膜的击穿，诸如端面的击穿。
在根据实施例的量子级联激光器中，第三绝缘膜包括SiO2、SiON、SiN、氧化铝、BCB树脂或聚酰亚胺树脂中的至少一种。这些材料可为量子级联半导体激光器的第三绝缘膜提供极好的耐久性和绝缘性质，并且允许绝缘膜用作用于层压件端面和衬底端面的保护膜。上述材料的膜可通过介电膜沉积诸如溅射、CVD或旋涂形成在层压件端面和衬底端面上，从而允许将第三绝缘膜的形成容易地引入到用于制作量子级联半导体激光器的工艺中。
根据实施例的量子级联激光器还包括第四绝缘膜。第一绝缘膜和金属膜被设置在第二电极上；第二电极、第四绝缘膜和第一绝缘膜被依次布置在第一方向上。第一绝缘膜和第四绝缘膜的布置允许绝缘区域(包括第一绝缘膜和第四绝缘膜)在第一电极与金属膜之间具有期望的厚度。绝缘区域可使介电强度增强并且耐受用于激射的电压(10伏特或更大的高电压)，所述电压可以被施加在第一电极与金属膜之间，从而防止所施加的电压引起绝缘膜的击穿，诸如端面的击穿。
在根据实施例的量子级联激光器中，第四绝缘膜包括SiO2、SiON、SiN、氧化铝、BCB树脂或聚酰亚胺树脂中的至少一种。这些材料可为量子级联半导体激光器的第四绝缘膜提供极好的耐久性和绝缘性质，并且允许绝缘膜用作用于层压件端面和衬底端面的保护膜。上述材料的膜可以通过介电膜沉积诸如溅射、CVD或旋涂形成在层压件端面和衬底端面上，从而允许将第四绝缘膜的形成容易地引入到用于制作量子级联半导体激光器的工艺中。
在根据实施例的量子级联激光器中，可以不在第二电极上设置金属膜。将金属膜设置为远离第二电极可靠地使第二电极与金属膜绝缘。量子级联半导体激光器可防止第一电极与第一电极上的金属膜之间的第一绝缘膜接收用于激射的电压，从而避免由于所施加的电压而导致的击穿，使得量子级联半导体激光器可避免器件性能的劣化。
在根据实施例的量子级联激光器中，可以不在第二电极上设置第一绝缘膜。允许金属膜和第一绝缘膜两者远离第二电极的量子级联半导体具有与该实施例相同的有利效果。
在根据实施例的量子级联激光器中，金属膜包括金。
在根据实施例的量子级联激光器中，第一绝缘膜和第二绝缘膜中的每一个包括SiO2、SiON、SiN、氧化铝、BCB树脂或聚酰亚胺树脂中的至少一种。这些材料可为量子级联半导体激光器的第一绝缘膜和第二绝缘膜提供极好的耐久性和绝缘性质，并且允许上述绝缘膜用作用于层压件端面和衬底端面的保护膜。上述材料的膜可以通过介电膜沉积诸如溅射、CVD或旋涂形成在层压件端面和衬底端面上，从而允许将第一绝缘膜和第二绝缘膜的形成容易地引入到用于制作量子级联半导体激光器的工艺中。
在根据实施例的量子级联激光器中，金属膜包括金(Au)膜。使用金(Au)膜作为反射膜可为量子级联半导体激光器提供在层压件端面和衬底端面处超过例如90％的高反射比。
在根据实施例的量子级联激光器中，包覆层包括InP。InP是二元混合晶体并且与InP基部晶格匹配，这允许InP层在其上的令人满意的晶体生长。InP具有极好的导热性，并且允许包覆层使来自芯层的热量消散。将InP用于包覆层可为量子级联激光器提供极好的温度特性。
在根据实施例的量子级联激光器中，芯层包括各自用作发光区的有源层以及各自使得能够将载流子注入到相应的有源层中的注入层，并且有源层和注入层被交替地布置在第一方向上。有源层和注入层的交替布置允许芯层中的注入层连续地且平稳地将其中的电子注入到与其相邻的有源层中并且允许相邻有源层通过导带中的子带跃迁来发射光，使得芯层中的注入和子带跃迁的级联允许量子级联半导体激光器产生激光，从而增强激光特性。
在根据实施例的量子级联激光器中，有源层和注入层中的每一个各自包括GaInAs/AlInAs的超晶格。GaInAs/AlInAs超晶格的有源层和注入层允许芯层借助导带中的子带之间的电子跃迁在中红外波长(例如，3至20微米)中激射。
根据实施例的量子级联激光器，半导体衬底包括InP基部。能够在中红外区域中产生光的量子级联半导体激光器具有接近于InP的晶格常数的晶格常数的半导体层压件。使用InP基部作为半导体衬底允许半导体层压件以极好的晶体质量生长在半导体衬底上。另外，对中红外波长中的光透明的InP的半导体衬底可充当包覆层。
通过参考作为示例而示出的附图考虑以下详细描述，可容易地理解本发明的教导。参考附图，将在下面描述根据本发明的量子级联激光器和用于制作量子级联激光器的方法的实施例。为了方便理解，相同的附图标记在可能的情况下用于标明为这些图所共有的相同的元素。
图1是示出根据实施例的量子级联激光器1的立体图。为了容易理解，在图1中描绘了XYZ坐标系统，并且在本实施例中，X轴、Y轴和Z轴彼此正交。量子级联激光器1可以被提供有分布式反馈型(DFB)，所述DFB允许量子级联激光器1在单模下例如在3至20微米的中红外波长区域中激射。如图1中所示，量子级联激光器1被用焊料材料4安装在位于载体2上的底座3上。具体地，量子级联激光器1被以外延向上方式(其中外延表面向上)用焊料材料4管芯接合到底座3。量子级联激光器1具有电连接到载体2到底座3和焊料材料4的下电极，并且具有连接到布线导体5的端部的上电极，所述端部到达接合焊盘以向量子级联激光器1馈送电力。量子级联激光器1的上电极通过布线导体5电连接到底座上的焊盘电极。载体2和焊盘电极电连接到外部电源。在量子级联激光器1的上电极和下电极之间施加来自外部电源的电压使量子级联激光器1导通使电流流入量子级联激光器1，使得量子级联激光器1发射激射光。
载体2具有在X方向上例如在4～8mm的范围内的宽度W1；在Y方向上例如在4～8mm的范围内的长度L1；在Z方向上例如在1～8mm的范围内的厚度H1。底座3具有在X方向上例如在1～4mm的范围内的长度W2；在Y方向上例如在2～4mm的范围内的长度L2；在Z方向上例如在0.1～0.5mm的范围内的厚度H2。底座3可以包括AlN或CuW，并且载体2可以包括Cu或CuW。焊料材料4可以包括AuSn、铟(In)或银膏，并且布线导体5可以包括Au。
图2是示出图1中所示的量子级联激光器1的立体图。图3是沿着图1中所示的线III-III截取的横截面图。如图2和图3中所示，量子级联激光器图1包括半导体器件部10、绝缘膜71(第一绝缘膜)、金属膜72和绝缘膜75(第二绝缘膜)。半导体器件部10具有使得能够限制电流的埋入异质结构(BH)，其被称为电流限制结构。半导体器件部10具有在波导台面延伸的方向(例如，Y方向)上延伸的条形台面。半导体器件部10具有在Y方向上例如在1～3mm的范围内的长度L3；在X方向上例如在400～800微米的长度W3；以及例如在100～200微米的范围内的长度H3(半导体器件部10的厚度)。半导体器件部10具有在Y方向上彼此相反的后端面10a和前端面10b。另外，半导体器件部10包括半导体衬底20、半导体层压件30、两个电流阻挡部40、上电极50(被称为第一电极)和下电极60(被称为第二电极)。
如图3中所示，量子级联激光器1被安装在底座3上，使得半导体衬底20被用焊料材料4与其接合。半导体衬底20可以是例如n型InP衬底。在在上电极50与下电极60之间施加电压时，半导体衬底20是导电的以允许电流流过半导体层压件30。为了允许量子级联激光器1使用电子作为载流子，半导体衬底20被提供有n型导电性。半导体衬底20可相对于芯层33作为下包覆层区域。或者，量子级联激光器可在半导体衬底20与芯层33之间具有下包覆层，而不需要半导体衬底20作为下包覆区域。半导体衬底20包括主表面20a、背表面20b和衬底端面20c。主表面20a和背表面20b彼此相反(在Z方向上)。半导体衬底20的主表面20a和背表面20b以及底座3被例如依次布置在Z方向上。半导体衬底20具有在Z方向上例如100微米的在Z方向上的厚度(被定义为主表面20a与背表面20b之间的距离)。衬底端面20c与例如在Y方向(第二方向)上延伸的轴交叉，并且连接主表面20a和背表面20b。衬底端面20c被后端面10a包括。
半导体层压件30被设置在半导体衬底20的主表面20a上。半导体层压件30具有与例如在Z方向上延伸的轴的方向交叉的上表面30a、与例如在Y方向上延伸的轴的方向交叉的层压件端面30b以及与主表面20a接触并且与上表面30a相反的下面。层压件端面30b和衬底端面20c被沿着参考平面布置，所述参考平面在从后端面10a到前端面10b的轴的方向上延伸。后端面10a除了包括衬底端面20c之外还包括半导体层压件30的端面30b。半导体层压件30具有台面形状。半导体层压件30具有在X方向上定义的宽度WM的带形状，并且在从后端面10a到前端面10b的轴的方向上、例如在Y方向上延伸。半导体层压件30包括在Y方向上彼此相反的端面以及在X方向上彼此相反并且在X方向上与量子级联激光器1的相应侧面间隔开的侧面。半导体层压件30的端面可以被提供来用作反射镜并且构成量子级联激光器1的激光腔。这些端面中的一个被包括在层压件端面30b中。半导体层压件30包括被顺序地布置在半导体衬底20上的缓冲层32、芯层33、衍射光栅层34、上包覆层35和接触层36。
缓冲层32和上包覆层35可由例如n型InP制成。缓冲层32连同半导体衬底20一起工作以为芯层33提供下包覆区域。上包覆层35被设置在芯层33和衍射光栅层34上，所述衍射光栅层34位于芯层与上包覆层之间。如果需要，芯层33被直接地设置在半导体衬底20的主表面20a上，而在半导体层压件30中没有缓冲层32。芯层33沿着从层压件端面30b朝向前端面延伸的轴的方向、例如在Y方向上延伸。芯层33包括多个单元结构。这些单元结构体被布置在芯层和上包覆层被布置所沿着的轴的方向上(在Z方向上)，从而形成阵列，并且该阵列中的邻接单元结构彼此接触。该阵列可以包括例如几十个单元结构。这些单元结构各自包括例如在Z方向上交替地布置以形成超晶格的量子阱层(几纳米厚)和势垒层(几纳米厚)。量子阱层各自可包括GaInAs或GaInAsP，并且势垒层各自可包括AlInAs。每个单元结构具有彼此邻接的单个有源层和单个注入层。有源层各自作为发光区以发射光。注入层各自可将载流子递送到相邻的有源层。有源层和注入层被沿着例如Z方向堆叠，以形成由GaInAs/AlInAs制成的超晶格。
将简要地描述量子级联激光器1的光发射的机制。量子级联激光器1使用单种载流子诸如电子来发射由电子在有源层中的导带的子带之间的光学跃迁而引起的光。通过发射产生的光在量子级联激光器1的激光腔中被放大，由此量子级联激光器1发射中红外波长中的激光。具体地，量子级联激光器1在有源层的导带中具有以下三能级系统。首先，芯层中的注入层通过隧道作用将电子注入到有源层的高能级中。这些电子从有源层的高能级跃迁到低能级。此跃迁产生具有等于其跃迁能量(子带的高低能级之间的能量差)的能量的波长的光。低能级中的电子通过使用LO声子散射进一步在短弛豫时间中进行到底能级的非辐射跃迁。如从上述描述看到的，低能级与底能级之间的能量差被设计成允许LO声子谐振地使电子散射。电子在短弛豫时间中到底级的非辐射跃迁在有源层中的高低能级之间产生反转电子群。如此弛豫到底能级的电子通过穿过其之间的注入层的电场在下一个阶段中漂移到有源层的高能级。随后，量子级联激光器1中的芯层在芯层中重复跃迁和递送例如几十次以获得激射所必需的增益。量子级联激光器1使用量子阱层和势垒层，其中它们的厚度和它们的材料组成被适当地选择以允许调整高低能级之间的能量差以便在红外波长中(例如，在3至20微米的范围内)激射。
如图3中所示，衍射光栅层34具有带周期Λ的周期性表面结构的衍射光栅34a，所述周期性表面结构具有在Y方向上交替地布置的凹部和脊部。衍射光栅34a被形成如下：在用于衍射光栅层34的膜上形成周期Λ的图案化抗蚀剂；以及用图案化抗蚀剂蚀刻用于衍射光栅层34的膜以为衍射光栅形成在Z方向上周期性地布置的凹部和脊部。周期Λ的衍射光栅可选择性地反射相当于周期Λ的波长(即，布拉格波长)的光，并且如此选择性地反射的光被激光腔放大，导致在量子级联激光器1中在单模下以布拉格波长激射。衍射光栅层34的性能通过指示在激光腔中向前和向后的导向光学组件之间的耦合的大小的耦合系数来表示。具有大耦合系数的衍射光栅34a允许量子级联激光器1令人满意地产生单模激光束。衍射光栅层34被提供有具有高折射率的半导体，诸如未掺杂的或n型GaInAs，以使得能实现大耦合系数。
注意的是，如果需要，半导体层压件30排除接触层36，否则上包覆层35与上电极50之间的接触可提供良好的欧姆接触。接触层36与上电极50形成良好的欧姆接触。接触层36由具有小带隙并且与半导体衬底20晶格匹配的材料制成，从而形成良好的欧姆接触。接触层36例如由n型GaInAs制成。
如图2中所示，半导体层压件30被其两个侧面上的两个电流阻挡部40嵌入，并且电流阻挡部40充当限制电流(载流子)到半导体层压件30的电流限制层。两个电流阻断部40被设置在半导体衬底20的主表面20a上以覆盖半导体层压件30的两个侧面。每个电流阻挡部40包括未掺杂的或半绝缘的半导体。这些未掺杂的和半绝缘的半导体对载流子诸如电子具有高电阻，并且可用于电流阻挡部40的材料。向III-V化合物半导体添加诸如Fe、Ti、Cr和Co(掺杂剂)的过渡金属在禁带中形成可俘获电子的深能级，从而给宿主半导体提供半绝缘的性质。掺杂有过渡金属的III-V化合物半导体对电子具有例如105Ωcm或更大的比电阻，其是足够高的电阻。铁(Fe)是使得能实现半绝缘的性质的极好的过渡金属。对电子具有足够高的电阻的未掺杂的半导体可被用于电流阻挡部40。未掺杂的或半绝缘的III-V化合物半导体包含InP、GaInAs、AlInAs、GaInAsP和/或AlGaInAs。这些半导体与半导体衬底20晶格匹配，并且通过生长方法诸如分子束外延(MBE)和金属有机气相外延(OMVPE)来生长。
上电极50和下电极60被布置成向芯层33供应电流。上电极50和下电极60各自例如包括Ti/Au、Ti/Pt/Au或Au/Ge。上电极50作为例如阴极，并且被设置在半导体层压件30的上表面30a(具体地，在接触层36上)和电流阻挡部40上。下电极60作为例如阳极，并且被设置在半导体衬底20的后表面20b上并且与焊料材料4接触。下电极60相对于上电极50接收正电位。
如果需要，可以在芯层33与半导体衬底20之间和/或在芯层33和上包覆层35之间设置光限制层。光限制层具有比半导体衬底20和上包覆层35的带隙小并且比芯层33的带隙大的带隙。光限制层不阻挡电子，并且借此从缓冲层32向芯层33高效地注入电子。这些带隙的这种大小关系允许光限制层各自具有比半导体衬底20和上包覆层35的折射率大并且比芯层33的折射率小的折射率。半导体衬底20和上包覆层35因此工作来将由芯层33产生的光限制到芯层33和光限制层中，从而增强对进入芯层33的光的限制。为了增强对进入芯层33的光的限制，光限制层可由具有比半导体衬底20和上包覆层35的折射率高的折射率并且与半导体衬底20晶格匹配的材料制成。光限制层可以包括例如未掺杂的或n型GaInAs。
绝缘膜71被设置为与半导体器件部10的后端面10a相邻。具体地，绝缘膜71具有在后端面10a上的厚部，以及分别沿着上电极50和下电极60延伸并且邻接厚部的上部薄部和下部薄部。更具体地，层压件端面30b和衬底端面20c完全被绝缘膜71的厚部覆盖。上电极50和下电极60在后端面10a处或接近于后端面10a具有被绝缘膜71的上部薄部和下部薄部覆盖的端部部分。绝缘膜71的厚部具有在Y方向上测量的在背面10a上比分别在上电极50和下电极60上的绝缘膜71的上下部分的厚度大的厚度，每个厚度均在Z方向上被测量。例如，后刻面10a上的绝缘膜71的厚度在100～200nm的范围内，并且在Z方向上上电极50和下电极60上的绝缘膜71的厚度各自在20～30nm的范围内。绝缘膜71由包括SiO2、SiON、SiN、Al2O3(氧化铝)、BCB树脂或聚酰亚胺树脂中的至少一种的介电膜制成。
金属膜72被设置在衬底端面20c和层压件端面30b上，同时绝缘膜71被设置在金属膜72与衬底端面20c和层压件端面30b之间，并且在上电极50和下电极60上延伸。具体地，金属膜72覆盖衬底端面20c和层压件端面30b的全部，并且覆盖上电极50和下电极60的从后端面10a起延伸的相应的端部部分。绝缘膜71和金属膜72在下电极60上具有相应的端部。金属膜72的端部在Y方向上相对于绝缘膜71的端部更接近于后端面10a，并且不与下电极60接触。绝缘膜71可使金属膜72的端部与下电极60绝缘。金属膜72包括金(Au)，其给量子级联激光器1提供90％或更大的反射比。
绝缘膜75覆盖金属膜72的一部分。具体地，绝缘膜75被设置为使得绝缘膜71和金属膜72位于衬底端面20c与绝缘膜75之间，并且覆盖在下电极60的接近于衬底端面20c的一部分上的金属膜72的一部分(绝缘膜71的一部分)。具体地，衬底端面20c包括下区域和上区域，所述下区域被定位为在Z方向上接近于背表面20b，所述上区域被设置在下区域与主表面20a之间，在Z方向上远离背面20b。下区域和上区域被沿着例如在Z方向上延伸的轴布置。绝缘膜75具有在衬底端面20c的第一区上的第一部分和在下电极60的接近于衬底端面20c的近区上的第二部分。绝缘膜75具有远离衬底端面20c并且在从后端面10a到前端面10b的方向(例如，Y方向)上比绝缘膜71和金属膜72的端部更远、与下电极60接触以覆盖金属膜72和绝缘膜71的位于下电极60上的所有部分的端部。在下电极60的近区上用绝缘膜75覆盖绝缘膜71和金属膜72防止金属膜72与焊料材料4接触。绝缘膜75在下电极60和金属膜72上具有在和背表面20b交叉的方向(例如，Z方向)上测量的100至300nm的厚度，并且绝缘膜75的厚度可以在150至300nm的更好范围内。绝缘膜75由介电材料制成，所述介电材料可以与绝缘膜71相同并且可替代地可以与绝缘膜71不同。绝缘膜75由包括SiO2、SiON、SiN、氧化铝、BCB树脂或聚酰亚胺树脂中的至少一种的介电材料制成。
将给出用于制作上述结构的量子级联激光器1的方法的描述。图4A至图4C、图5A至图5C、图6、图7A和图7B及图8A和图8B是各自示出用于制作图1中所示的量子级联激光器1的方法中的主要工艺的示意图。图4A至图4C和图6是沿着相当于图1的线III-III的线和平行于YZ平面的平面截取的横截面图，并且图5A至图5C是各自平行于YZ平面的横截面图。首先，制备将在后面的工艺中变成半导体衬底20的晶片。然后，在第一晶体生长步骤中，缓冲层32、芯层33和衍射光栅层34通过生长方法诸如MBE和OMVPE依次生长在晶片的主表面上以形成外延晶片。此后，通过光刻在外延晶片特别是衍射光栅层34上形成抗蚀剂掩模80。如图4A中所示，抗蚀剂掩模80具有用于衍射光栅34a的图案。抗蚀剂掩模80的图案在Y方向上具有Λ的宽度。外延晶片被用抗蚀剂掩模80蚀刻以从衍射光栅层34产生具有如图4B中所示的周期性结构的衍射光栅34a。
在第二晶体生长步骤中，如图4C中所示，上包覆层35和接触层36依次生长在衍射光栅层34上。接下来，如图5A中所示，通过光刻和蚀刻在接触层36上形成定义半导体层压件30的掩模81。掩模81具有在用于半导体器件部10的器件部分的每一个中在Y方向上延伸的在X方向上测量的宽度WM的图案，并且该图案在X方向上远离器件部分之间的边界。掩模81可以包括与绝缘膜71的材料相同的材料，并且具体地，由包括SiN、SiON、氧化铝和SiO2中的至少一种的介电材料制成。
用掩模81蚀刻形成具有如图5B中所示的台面形状的半导体层压件30，并且半导体层压件30包括被布置在Z方向上的接触层36、上包覆层35、光栅层34、芯层33和缓冲层32。蚀刻可以包括干蚀刻和/或湿蚀刻，并且干蚀刻可用于形成半导体层压件30。干蚀刻可为宽度WM的半导体层压层30提供极好的垂直性和高准确性。干蚀刻大大地影响量子级联激光器1的器件性能。干蚀刻可以是例如反应离子蚀刻(RIE)，并且反应离子蚀刻(RIE)使用蚀刻气体的等离子体。
在第三晶体生长步骤中，用留在半导体层压件30上的掩模81使半绝缘的半导体层(诸如掺杂有Fe的InP)生长。如图5C中所示，沉积材料几乎不形成在掩模81上，并且半绝缘的性半导体层生长在半导体层压件30的两个侧面上(生长在通过在图5B中的蚀刻中去除半导体而形成的半导体层压件30之间)以便埋入半导体层压件30。这两个电流阻挡部40被形成以嵌入半导体层压件30。在去除掩模81之后，如图6中所示，上电极50形成在半导体层压件30的上表面30a上。在形成上电极之后，晶片通过研磨被变薄至使晶片的劈开变得容易的厚度(例如，100至200微米)，然后如图6中所示，下电极60形成在变薄的半导体衬底20的背表面20b上。
上述工艺使晶片产品完成。图7A示出包括用于量子级联激光器1的半导体器件部10的多个器件部分的晶片产品，所述多个器件部分在整个晶片上被布置在X和Y方向上。在图7A中，描绘了半导体器件部10的器件部分之间的边界线B1和B2，并且最终沿着线B1和B2划分晶片产品以形成各自具有半导体器件10的多个量子级联激光器1。具体地，边界线B1在X方向上延伸并且边界线B2在Y方向上延伸。然后，晶圆产品通过在边界线B1处劈开成各自具有用于半导体器件部10的多个器件部分的布置的芯片条(例如，如图7B中所示的芯片条85)而被分离。芯片条85包括沿着X方向布置的器件部分。芯片条85在X方向上具有包括量子级联激光器1的后端面10a的布置的端面85a。
将给出在端面85a和绝缘膜72上形成绝缘膜71的工艺的描述。首先，如图8A中所示，制备两个保护器90以便在芯片条85的期望区域上形成绝缘膜71，并且期望区域包括芯片条85的端面85a。保护器90各自可以具有矩形的薄板，其纵向像图8A中所示的那样朝向X方向。一个保护器90用于除了接近于芯片条85的端面85a的上电极50的近区之外覆盖几乎所有的上电极50，即，上电极50的远区，而不覆盖任何端面85a。一个保护器90具有位于上电极50的近区和远区之间的边界处的端部，并且近区和远区被布置在Y方向上。另一保护器90用于除了接近于芯片条85的端面85a的下电极60的近区之外覆盖几乎所有的下电极60，即，下电极60的远区，而不覆盖任何端面85a。另一保护器90具有位于下电极60的近区和远区之间的边界处的端部，并且近区和远区被布置在Y方向上。在将这些保护器90附着到芯片条之后，绝缘膜71形成在端面85a上。具体地，朝向端面85a供应包含用于绝缘膜71的组成原子的焊剂，并且例如通过CVD或溅射在端面85a上沉积组成原子以形成膜。组成原子在垂直于端面85a的方向上朝向端面85a行进。这时，错过端面85a的组成原子沿着上电极50和下电极60两者行进，并且被沉积在包括在芯片条85的近区中的上电极50和下电极60的部分上，从而在其上形成绝缘膜71。绝缘膜71形成在芯片条85的端面85a和近区上以形成第二晶片产品。在形成绝缘膜71之后，保护器90与芯片条分离。
将给出在端面85a上形成金属膜72的工艺的描述。具体地，使用电子束蒸发来使用于金属膜72的组成原子沉积，并且组成原子的一部分错过端面85a以沿着上电极50和下电极60行进。此蒸发可在端面85a和绝缘膜71上形成金属膜72，所述绝缘膜71在芯片条85的近区中覆盖上电极50和下电极60。用于形成金属膜72的保护器90具有在Y方向上比用于形成绝缘膜71的保护器90的长度长的长度。金属膜72的端部被定位为在Y方向上相对于端面85a更接近于上电极50上的绝缘膜71的端部，使得这些端部之间的位置差异可防止金属膜72与上电极50直接接触以形成短路路径。
将给出在端面85a和绝缘膜72上形成绝缘膜75的工艺的描述。首先，如图8B中所示，制备一个保护器90和另一保护器91以在芯片条85的期望区域上形成绝缘膜75。一个保护器90覆盖下电极50，并且另一保护器91覆盖整个上电极60。另一保护器91具有板状形状的第一部分和板状形状的第二部分，其端部彼此结合，并且第一部分沿着其纵向方向在Y方向上延伸以在沿着与Z方向交叉的平面截取的横截面方面给另一保护器提供L形状。使用另一保护器91代替保护器90，并且用其第一部分覆盖整个下电极60，并且用其第二部分覆盖端面85a的接近于上电极50的一部分。在将保护器90和另一保护器91附着到在其上具有绝缘膜71和金属膜72的芯片条85之后，绝缘膜75形成在端面85a上的绝缘膜71和金属膜72上。另一保护器91的第二部分即L形弯曲部分覆盖端面85a(包括层压件端面)的在Z方向上接近于上电极50的上区域，使得如此沉积的绝缘膜75具有在L形弯曲部分的尖端的位置处的端部。
在形成绝缘膜71、72和75之后，如此形成的芯片条85通过劈开(参考图7B)成如图1中所示的量子级联激光器1而沿着边界线B2破裂。
将给出根据上述实施例的量子级联激光器1的有益效果的描述。量子级联激光器是可在诸如环境气体分析、医疗诊断和工业加工的技术领域中使用的有前途的光源。量子级联激光器产生中红外波长(例如，3至30微米的波长范围)中的激射光束。量子级联激光器可以是提供大小和成本减少的光源，并且现在正在开发。特别地，在在中红外波长中有前途的气体传感的领域中，中红外区域中的单模DFB量子级联激光器变成开发的主流，因为它们可提供在检测特定气体的吸收线时使用的光。原则上，这种量子级联激光器由于LO声子散射而结合非辐射复合中心，这将激射的阈值电流增加到几百mA至几个安培，使得量子级联激光器消耗大量功率。阈值电流的增加是妨碍量子级联激光器的实际应用的原因之一。为了抑制阈值电流的增加，可为量子级联激光器提供在其端面上具有金属膜的激光腔。
将给出在其端面上具有金属膜的量子级联激光器的结构的描述。图9是示出量子级联激光器100的立体图。图10是沿着图9中所示的线X-X截取的横截面图。为了容易理解，在每个图中描绘XYZ坐标系统，并且在本实施方式中，X方向、Y方向和Z方向彼此正交。请注意，为了示出通过焊料材料的导电路径，图10不仅示出量子级联激光器100，而且示出在将量子级联激光器100安装在底座上时使用的焊料材料4。量子级联激光器100具有与本实施例的量子级联激光器1的埋入异质结构相同的埋入异质结构。如图9中所示，量子级联激光器100包括半导体器件部10、绝缘膜71和金属膜72。
量子级联激光器100与根据本实施例的量子级联激光器1之间的差异是量子级联激光器100不具有绝缘膜75。用焊料材料4将量子级联激光器100安装在底座上使下电极60上的金属膜72与焊料材料4接触。在量子级联激光器100中在上电极50与下电极60之间施加用于激光振荡的外部电压(例如，10伏特或更大的高电压)导致将如此施加在下电极60上的电压经由与金属膜72接触的焊料材料4施加到金属膜72。外部电压因此被施加到上电极50与上电极50上的金属膜72之间的绝缘膜71。
如上所述，然而，上电极50上的绝缘膜71的厚度T2与后端面10a上的绝缘膜71的厚度T1相比极其薄。例如10伏特或更大的上述高电压可以被施加到设置在上电极50与金属膜71之间的绝缘膜71，以引起绝缘膜71的击穿。此击穿可以在绝缘膜71中形成电流路径，其允许大量电流(即，侵入电流)借此在后端面10a附近流动，使得量子级联激光器100可能经受故障，诸如在端面处击穿。使上电极50上的绝缘膜变厚给后端面10a上的结果绝缘膜提供大厚度(例如，比以前厚几倍)。形成此厚膜增加在后面10a上形成绝缘膜71的沉积时间(例如，长数倍)，从而降低量子级联激光器100的生产率。具有这种大厚度的绝缘膜使对后端面10a的应力变大，并且此应力可以引起后端面10a的劣化，诸如绝缘膜71的击穿、绝缘膜71从后端面10a剥离。
相比之下，如图3中所示，根据本实施例的量子级联激光器1被提供有下电极60上的绝缘膜75和覆盖后端面10a的金属膜72。用绝缘膜75覆盖下电极60上的金属膜72允许绝缘膜75位于金属膜72与焊料材料4之间。如此设置的绝缘膜75可防止金属膜72与焊料材料4接触，从而允许金属膜72、下电极60和焊料材料4彼此电绝缘。在上述量子级联激光器1中，电绝缘可防止将外部电压施加到设置在上电极50与上电极50上的金属膜72之间的绝缘膜71，并且不将该电压施加到绝缘膜71避免绝缘膜71的击穿。绝缘膜71的不击穿导致不破坏端面，从而抑制量子级联激光器1的器件性能的降级。作为量子级联激光器1的激光腔的层压件端面30b的全部或部分涂层允许金属膜72反射导向光。使得能实现高反射的金属膜72可改进量子级联激光器1的器件性能(特别地，可减小阈值电流)。
此外，如在本实施例中一样，绝缘膜71可以包括SiO2、SiON、SiN、氧化铝、BCB树脂和聚酰亚胺树脂中的至少一种，其中的每一种均具有极好的耐久性和绝缘性质以用在用于后端面10a的保护膜中。另外，可通过允许容易形成在后面10a上的熟悉方法诸如溅射、CVD或旋涂来形成这些介电膜。使用这些方法中的一种可容易地将绝缘膜71的沉积引入到量子级联激光器1的制作工艺中。
在本实施例中，金属膜72可以包括金(Au)。金可为后刻面10a上的金属膜72提供例如超过90％的高反射比。
在本实施例中，上包覆层35可以包括InP层。InP对中红外波长中的激光是透明的(没有光吸收)，并且对于上包覆层35的材料来说可能是极好的。InP是与InP的半导体衬底20晶格匹配的二元混合晶体，使得InP层可令人满意地生长在InP基部上。另外，InP具有极好的导热性，并且可令人满意地通过上包覆层35使来自芯层33的热量消散。这种极好的导热性可为量子级联激光器1提供极好的温度特性。
在本实施例中，芯层33包括使得能实现光发射的多个有源层，以及使得能够将载流子注入到相邻有源层中的多个注入层，并且有源层和注入层被布置在Z方向上。如上在有源层之间提供注入层允许在上游有源层中如此光学上跃迁的电子连续地且平稳地移动到下游有源层，并且电子的跃迁可在有源层中的导带中的子带之间生成光发射。芯层33可为量子级联激光器1提供极好的激光特性。
在本实施例中，有源层和注入层各自可以包括GaInAs/AlInAs超晶格的阵列。每个有源层的超晶格可在有源层中的导带中提供电子的子带之间的跃迁，并且子带跃迁允许中红外波长(例如，3至20微米)的光发射。量子级联激光器1给芯层33提供允许中红外区域中的波长的激射的材料。
在本实施例中，半导体衬底20可以是InP基部。量子级联激光器1的半导体层压件30具有接近于InP的晶格常数的晶格常数。将InP基部用于半导体衬底20允许半导体层压件30以极好的晶体质量生长在半导体衬底20上。InP对中红外波长中的光是透明的，使得InP衬底可用作用于芯层33的下包覆层。
(第一修改)
图11是示出根据该实施例的第一修改的量子级联激光器1A的立体图。图12是沿着图11中所示的线XII-XII和在该实施例中平行于YZ平面的平面截取的横截面图。在上述实施例中，量子级联激光器1A实际上被用焊料材料4安装在底座3上。图12示出了焊料材料4粘附到量子级联激光器1A的底面。本修改在绝缘膜的范围上与上述实施例不同。除了绝缘膜75的范围之外，本修改实施例的绝缘膜75A还从衬底端面20c延伸到层压件端面30b。具体地，附加于被设置在后端面10a与绝缘膜75A之间的绝缘膜71和金属膜72，衬底端面20c和层压件端面30b中的全部均被绝缘膜75A覆盖。绝缘膜75A在层压件端面30b上具有在Y方向上例如在100～300nm范围内的厚度。将绝缘膜75A设置在衬底端面20c和层压件端面30b上可增强绝缘膜71和金属膜72的机械强度。本实施例中的绝缘膜75A允许金属膜72用作量子级联激光器1B中的高反射比膜。
将给出制作量子级联激光器1A的方法中的示例性工艺的描述。本方法具有前部分和下一部分，所述前部分具有与上述实施例中的那些工艺步骤相同的工艺步骤并且在在芯片条85上形成金属膜72的工艺(如图7A中所示)处结束，所述下一部分从紧跟在端面85a上形成绝缘膜75A的步骤之后的步骤开始。在以下描述中，将在下面详细地描述下一部分。图12是示出用于图11的量子级联激光器1A的工艺步骤的视图。首先，保护器92被制备。保护器92是长度在Y方向上比保护器90的长度长的矩形的薄板，并且具有上述长度的保护器92可覆盖整个上电极60。如图12中所示，下电极60被保护器90覆盖，并且整个上电极50被保护器90覆盖。保护器92覆盖上电极50上的绝缘膜71和金属膜72。
接下来，绝缘膜75A形成在端面85a上。具体地，朝向端面85a供应包含用于绝缘膜75A的组成原子的焊剂，并且组成原子被沉积在端面85a上。绝缘膜75A形成在端面85a上方，并且错过端面85a的组成原子沿着下电极60行进，以及覆盖上电极的保护器92防止在上电极50上形成绝缘膜75A。利用保护器90和92的沉积工艺给端面85a提供绝缘膜75A。用于制作量子级联激光器1A的本方法具有与上述实施例的那些相同的后部分。
图13是示出根据第一修改实施例的量子级联激光器1B的立体图。
图13是示出半导体层压件30的沿着平行于YZ平面的平面截取的横截面图。在上述实施方式中量子级联激光器1B实际上被用焊料材料4安装在底座3上。图13示出了焊料材料4粘附到量子级联激光器1A的底面，没有示出底座3。如图13中所示，除绝缘膜75的涂层之外绝缘膜75B还在层压件端面30和上电极50上延伸。绝缘膜75B覆盖上电极50上的绝缘膜71和金属膜72，并且具有在Y方向上相对于后端面10b比绝缘膜71和金属膜72的端部更远的端部。
如从上文看到的，将绝缘膜75A设置在层压件端面30b和上电极50上给量子级联激光器1B提供上述有利效果。根据本修改实施例的量子级联激光器1B可增强绝缘层71和金属膜72的机械强度。将给出用于制作量子级联激光器1B的方法的描述。此方法具有前部分和后部分，所述前部分具有与第一实施例方法中的那些工艺步骤相同的工艺步骤并且在在端面85a上形成金属膜72的工艺处结束，所述后部分从紧跟制备各自均具有比保护器90的长度短的长度的其它保护器的步骤之后的步骤开始，并且其它保护器用于覆盖上电极50和下电极60。上电极50和下电极60被其它保护器覆盖。在附着其它保护器之后，绝缘膜75B被用其它保护器形成。用于绝缘膜75B的组成原子被沉积在端面10a上，并且错过端面85a的组成原子沿着上电极50和下电极60行进以在上电极50和下电极60上形成沉积材料。上述工艺使绝缘膜75B完成。
(第二修改)
图14是示出根据上述实施例的第二修改的量子级联激光器1C的横截面图。在图14中，横截面是沿着平行于YZ平面的平面截取的并且示出量子级联激光器1C的半导体层压件30。此修改例在上电极和下电极的厚度上与上述实施例不同。具体地，上电极50A和下电极60A各自有具有小厚度的一个部分和具有大厚度的其它部分。如图14中所示，半导体层压件30的上表面30a具有第一区30c和第二区30d，所述第二区30d在Y方向上位于层压件端面30b与第一区30c之间。第一区30c和第二区30d被布置在在Y方向上延伸的轴的方向上。第一区30c与第二区30d不同，并且与前端面10b邻接。第二区30d被设置为在在Y方向上延伸的轴的方向上接近于上表面30a的一个边，并且第二区30d与后端面10a邻接。上电极50A被设置在第一区30c和第二区30d两者上。上电极50A具有在第一区30c上的一个部分和在第二区30d上的其它部分，并且在上电极50A中，在第二区30d上的其它部分具有比在第一区30c上的一个部分的厚度小的厚度。
另外，背表面20b包括第一区20f和第二区20g，所述第二区20g沿着Y方向的轴位于衬底端面20c与第一区20f之间。第一区20f和第二区20g被沿着Y方向的轴布置。在背表面20b中，第一区20f与第二区20g不同，并且与前端面10b连续。第二区20g被设置在背表面20b的一个端部处，并且与后端面10a连续。下电极60A被设置在第一区20f和第二区20g上。下电极60A具有在第一区20f上的一个部分和在第二区20g上的其它部分，并且在第二区20g上的其它部分具有比在第一区20f上的一个部分的厚度小的厚度。
为了避免量子级联激光器1C中的散热的劣化，上电极50A和下电极60A在其在第一区30c和第一区20f上的一个部分中具有相应的厚度，其中的每一个是在Z方向上5～10微米的范围内。相比之下，上电极50A和下电极60A在第二区30d和第二区20g上的其它部分中具有相应的厚度，其中的每一个是在Z方向上0.5～1微米的范围内。上电极50A和下电极60A在第二区30d和20g上的其它部分中具有相应的长度，其中的每一个是在Y方向上10～100微米的范围内。
绝缘膜71、72和75从第二区20g延伸到第一区20f。绝缘膜71和72从第一区30c延伸到第二区30d。绝缘膜71与下电极60A共形。绝缘膜71在第二区30d上的上电极50A的一个部分与第一区30c上的上电极50A的其它部分之间的边界处具有阶梯部分71a(级差)。绝缘膜71也与上电极50A共形，并且在第一区20f上的上电极50A的一个部分与第二区20g上的上电极50A的其它部分之间的边界处具有阶梯部分71b(级差)。在一个示例中，阶梯部分71a和71b各自在与Y方向正交的方向上延伸。
用于上电极50A和下电极60A的金属膜具有围绕劈开线的相应的薄部，并且给上电极50A和下电极60A中的至少一个提供薄部使得容易进行劈开以便形成芯片条，所述芯片条中的每一个在后端面10a(具体地，层压件端面30b和衬底端面20c)附近具有部分变薄的上电极50A和下电极60A，从而在用于制作量子级联激光器1C的方法中允许产量提高。上电极50A的在第二区30d上的一个部分的厚度小于上电极50A的在第一区30c上的其它部分的厚度，使得上电极50A的一个部分具有比上电极50A的其它部分的薄层电阻大的薄层电阻。另外，下电极60A的在第二区20g上的一个部分的厚度小于下电极60A的在第一区20f上的其它部分的厚度，使得下电极60A的一个部分具有比下电极60A的其它部分的薄层电阻大的薄层电阻。上电极50A和下电极60A的这些大薄层电阻部分使得有可能减小在后端面10a附近流动的泄漏电流。经减小的泄漏电流可为量子级联激光器1C提供改进的器件性能(例如，可减小阈值电流)。在区域20g和区域30d上具有上电极50A和下电极60A的薄部的量子级联激光器1C也具有与上述实施例的那些有利效果相同的有利效果。
随后，将给出用于制作根据本修改的量子级联激光器1C的方法的描述。用于制作根据此修改的量子级联激光器1C的方法具有前部分和后部分，所述前部分具有与第一实施例中的那些工艺步骤相同的工艺步骤并且在形成两个电流阻挡部40的第三晶体生长步骤(如图5C中所示)处结束，所述后部分从在半导体层压件30上形成上电极50A的工艺开始。在以下描述中，将详细地描述后部分。图15A至图15C是各自示出制作图14中所示的量子级联激光器1C的工艺的视图。图15A至图15C是示出量子级联激光器1C的半导体层压件30的沿着相当于YZ平面的平面截取的横截面图。如图15A中所示，用于上电极50A的薄金属膜51形成在半导体层压件30的整个上表面30a上。此后，抗蚀剂被施加到金属膜51上，然后被图案化以形成抗蚀剂掩模86，其具有覆盖第二区30d的图案。
如图15B中所示，用抗蚀剂掩模86在薄金属膜51上进一步形成金属膜51。在此沉积中，金属膜51不形成在抗蚀剂掩模86上，而在抗蚀剂掩模的开口中沉积在第一区30c上的金属膜51上。第二区30d上的结果得到的金属膜51具有比第一区30c上的金属膜51的厚度小的厚度。如图15C中所示，抗蚀剂掩模86被去除以获得上表面30a上的上电极50A。随后，下电极60A以与形成上电极50A的方式相同的方式形成在半导体衬底20的背表面20b上。后续步骤与上述实施例中的那些步骤相同。
具体地，用于金属膜72的金属颗粒的焊剂被朝向端面85a供应以形成金属膜72，并且被阶梯部分71a弹回，从而妨碍焊剂沿着上电极50A行进。此阶梯部分使得金属膜72难以形成在第一区30c上的上电极50A上，从而确保金属膜72与上电极50A之间的电绝缘。阶梯部分71b迫使用于金属膜72的金属颗粒反跳(recoil)，并且此反跳妨碍金属颗粒到达第二区20f上的下电极60，从而确保金属膜72与下电极60之间的电绝缘。根据本修改的量子级联激光器1C可增强在后端面10a附近的绝缘，并且减少在后端面10a附近的绝缘膜71的击穿的发生。
此修改例示出了可使第二区30d上的上电极50A和第二区20g上的下电极60A两者部分地变薄，并且可替代地可使上电极50A和下电极60A中的一个部分地变薄。具体地，可以在第二区30d上使上电极50A部分地变薄，或者可以在第二区20g上使下电极60A部分地变薄。这三种量子级联激光器1C各自具有与该实施例的那些有利效果相同的有利效果。
图16是示出根据本修改的量子级联激光器1D的横截面图。如图16中所示，上电极50A被设置在第一区30c上而未设置在第二区30d上，并且下电极60A可以被设置在第一区20f上而未设置在第二区20g上。绝缘膜71、75和72各自从第二区20g延伸到第一区20f。绝缘膜71和72各自从第二区30d延伸到第一区30c。
在后端面10a附近的上电极50A和下电极60A的部分去除允许量子级联激光器1D具有上述有利效果。具体地，使用于上电极50A和下电极60A的金属膜与要劈开的线或后端面分离开使得容易通过劈开来形成后面10a，从而提高制作量子级联激光器1D时的产量。使上电极50A和下电极60A与后端面10a间隔开使在后端面10a附近的电阻变大，从而减小在后端面10a附近流动的泄漏电流。量子级联激光器1D被提供有改进的器件特性(特别地，阈值电流的减小)。
在制作量子级联激光器1D时，在根据上述实施例形成两个电流阻挡部40的第三晶体生长步骤(如图5C中所示)之后，可执行以下工艺。图17A至图17C是各自示出制作图16中所示的量子级联激光器1D的工艺的示意图。图17A至图17C是示出量子级联激光器1D的半导体层压件30的横截面，其中的每一个是沿着平行于YZ平面的平面截取的。如图17A中所示，抗蚀剂被图案化以形成覆盖第二区30d的具有图案的抗蚀剂掩模87。接下来，如图17B中所示，用于上电极50A的金属膜52例如通过气相沉积形成在第一区30c和抗蚀剂掩模87上。如图17C中所示，金属膜52的沉积工艺后面是同时地去除抗蚀剂掩模87和其上的金属膜52的沉积材料的剥离，从而在背表面20b上形成上电极50A。
随后，下电极60A以与用于形成上电极50A的工艺相同的方式形成在半导体衬底20的背表面20b上。后续工艺步骤与上述实施例中的那些工艺步骤相同。这些工艺使用于量子级联激光器1D的衬底产品完成。衬底产品将经受与上述实施例的那些工艺相同的工艺。在量子级联激光器1D中，上电极50A和下电极60A分别被设置在第一区30c和20f上。如果需要，上电极50A被设置在第一区30c上而未设置在第二区30d上，并且下电极60A被设置在整个背表面上而未设置在第二区30d上，并且可替代地，下电极60A被设置在第一区20f上并且上电极50A被设置在整个上表面30a上。这些量子级联激光器各自具有与该实施例相同的有利效果。
(第三修改)
图18是示出根据上述实施例的第三修改的量子级联激光器1E的横截面图。在图18中，横截面是沿着平行于YZ平面的平面截取的并且示出量子级联激光器1E的半导体层压件30。此修改例在金属膜的范围方面与上述实施例不同。具体地，如图18中所示的根据第三修改的金属膜72A未被设置在下电极60上，而被设置在上电极50和后端面10a上。此金属膜72A未被设置在下电极60上，并且因此可可靠地使金属膜72A与下电极60绝缘，从而防止在上电极50与上电极50上的绝缘膜71之间施加使得能实现激射的外部电压。这导致由于上述外部电压的施加而导致的绝缘膜71的击穿减少。这种减少可防止由量子级联激光器1E的端面的击穿、诸如绝缘膜71的损坏引起的器件性能的劣化。
随后，将给出用于制作根据本修改的量子级联激光器1E的方法的描述。用于制作根据此修改的量子级联激光器1E的方法具有前部分和后部分，所述前部分具有与第一实施例方法中的那些工艺步骤相同的工艺步骤并且在在端面85a上形成绝缘膜71的步骤(如图8A中所示)处结束，所述后部分从在端面85a上形成金属膜72A的工艺开始。在以下描述中，将在下面描述后部分。首先，制备也在第一修改实施例中使用的保护器92。上电极被保护器92覆盖，并且整个下电极60被保护器92而不是保护器90覆盖。保护器92也覆盖下电极60上的绝缘膜71。
金属膜72A形成在端面85a上。具体地，电子束蒸发用于朝向端面85a供应用于金属膜72的组成原子，从而使组成原子沉积在端面85a上。组成原子的一部分错过端面85a以沿着上电极50行进以在上电极50上形成金属膜72。用整个下电极60覆盖保护器92防止在下电极60上形成金属膜72。金属膜72的形成使衬底产品完成。衬底产品将经受与该实施例的那些工艺相同的工艺。
上述形成金属膜72使用保护器92，并且可以使用另一工艺来形成没有保护器92的金属膜72。另一工艺在端面85a上形成绝缘膜71，并且在其上连续地形成金属膜72。组成原子在端面85a上被向上倾斜地供应，具体地，以相对于与端面85a垂直的方向的斜角朝向端面85a供应。以斜角供应可防止组成原子在端面85a后面周围行进，从而避免组分原子沉积在下电极60上。
图19是示出根据本修改的量子级联激光器1F的横截面图。图19示出半导体层压件30的沿着平行于YZ平面的平面截取的横截面。如图14中所示，根据本修改的量子级联激光器1F在下电极60上不具有绝缘膜71A和金属膜72A，而在后端面85a和上电极50上具有它们。在后端面10a上未被提供有绝缘膜71A的量子级联激光器1F具有与本实施例相同的有利效果。在量子级联激光器1F的制作中，芯片条85的形成后面是在下面描述的工艺。上电极50被保护器90覆盖，并且整个下电极60被保护器92覆盖。保护器92覆盖绝缘膜71的在Y方向上与下电极60的端部接触的下边缘，然后绝缘膜71A和金属膜72A被连续地沉积在后端面85a上。这些工艺使绝缘膜71A和金属膜72A完成。后续工艺与该实施例的那些工艺相同。
(第四修改)
图20是示出根据上述实施例的第四修改的量子级联激光器1E的横截面图。在图20中，横截面是沿着平行于YZ平面的平面截取的并且示出量子级联激光器1G的半导体层压件30。此修改例与上述实施例不同的原因在于量子级联激光器1G还在上电极50上具有绝缘膜76(第三绝缘膜)。量子级联激光器1G被提供有在Z方向上位于上电极50与绝缘膜71之间的绝缘膜76，并且绝缘膜76与上电极50和绝缘膜71两者接触。绝缘膜76具有沿着参考平面与端面10b对准的一个端部以及远离端面10b的另一端部。绝缘膜71和金属膜72的端部位于绝缘膜76之上。绝缘膜76具有被布置在从后端面10a到前端面10b的方向上的第一部分和第二部分。在绝缘膜76中，第一部分未被绝缘膜71和金属膜72覆盖，而第二部分被绝缘膜71和金属膜72覆盖。绝缘膜71的端部相对于金属膜72的端部远离后端面10a。
绝缘膜76具有在Z方向上比上电极50上的绝缘膜71的厚度大的厚度，并且例如，具有100nm或更大的厚度，以及如果可能的话，具有150nm或更大的厚度。绝缘膜76由与绝缘膜71的介电材料相同的介电材料制成，并且可以由与绝缘膜71的介电材料不同的介电材料制成。绝缘膜76由包括SiO2、SiON、SiN、氧化铝、BCB树脂或聚酰亚胺树脂的绝缘材料形成。各自展示极好的粘合性的SiON和SiN对于绝缘膜76来说是好的。
连同上电极50与金属膜72之间的绝缘膜71一起设置绝缘膜76可提供厚绝缘区域(包括绝缘膜71和76)，从而允许量子级联激光器1G具有极好的介电强度。绝缘膜76的添加允许绝缘膜71和76耐受被施加在上电极50与金属膜72之间的外部电压(例如10伏特的高电压)，从而防止由所施加的电压引起的绝缘膜71和76的介电击穿。量子级联激光器1G可避免由介电击穿引起的器件性能的劣化。
将给出用于制作量子级联激光器1G的方法的描述。此方法具有前部分和后部分，所述前部分具有与上述实施例中的那些工艺步骤相同的工艺步骤并且在第三晶体生长步骤(示出在图5C中)处结束。图21A至图21C是各自示出制作图20中所示的量子级联激光器1G的工艺的示意图。图21A至图21C是示出量子级联激光器1G的半导体层压件30的横截面，其中的每一个是沿着平行于YZ平面的平面截取的。在第三晶体生长步骤之后，掩模81被去除，并且上电极50形成在上表面30a上。如图21A中所示，绝缘膜77形成在上表面30a上。如图21B中所示，用于绝缘膜76的绝缘膜77被沉积在上电极50上。抗蚀剂被施加到上电极50，然后被图案化以形成具有图案的抗蚀剂掩模88，所述图案定义绝缘膜76的形状。绝缘膜77具有被抗蚀剂掩模88覆盖的一部分并且被用抗蚀剂掩模88蚀刻，使得绝缘膜77的该部分被留在上电极50上。在蚀刻之后，抗蚀剂掩模88被去除，如图21A中所示，以在电极50上形成绝缘膜76。后部分与该实施例的后部分相同。
(第五修改)
图22是示出根据上述实施例的第五修改的量子级联激光器1H的横截面图。在图22中，横截面是沿着平行于YZ平面的平面截取的并且示出量子级联激光器1H的半导体层压件30。此修改例与上述实施例不同的原因在于，量子级联激光器1H在上电极50上还具有绝缘膜78(第四绝缘膜)，并且也包括根据第四修改例的绝缘膜76。量子级联激光器1G被提供有在Z方向上位于上电极50与绝缘膜71之间的绝缘膜78，并且绝缘膜78与下电极60和绝缘膜71两者接触。绝缘膜78具有沿着参考平面与端面10b对准的一个端部以及在Y方向上远离端面10b的另一端部。绝缘膜71和金属膜72的端部位于绝缘膜76之上。绝缘膜76具有被布置在从后端面10a到前端面10b的方向上的第一部分和第二部分。在绝缘膜78中，第一部分未被绝缘膜71和金属膜72覆盖，而第二部分被绝缘膜71和金属膜72覆盖。绝缘膜71的端部相对于金属膜72的端部远离后端面10a。
绝缘膜78具有在Z方向上比下电极60上的绝缘膜71的厚度大的厚度，并且例如，具有100nm或更大的厚度，以及如果可能的话，具有150nm或更大的厚度。绝缘膜78由与绝缘膜71的介电材料相同的介电材料制成，并且可以由与绝缘膜71的介电材料不同的介电材料制成。绝缘膜78由包括SiO2、SiON、SiN、氧化铝、BCB树脂或聚酰亚胺树脂的绝缘材料形成。各自展示极好的粘合性的SiON和SiN对于绝缘膜78来说是好的。
连同下电极60与金属膜72之间的绝缘膜71一起设置绝缘膜78可提供厚绝缘区域(包括绝缘膜71和78)，从而允许量子级联激光器1H具有极好的介电强度。绝缘膜78的添加允许绝缘膜71和78耐受施加在下电极60与金属膜72之间的外部电压(例如10伏特的高电压)，从而防止由所施加的电压引起的绝缘膜71和78的绝缘击穿。量子级联激光器1H可避免可能由绝缘击穿引起的器件性能的劣化。
将给出用于制作量子级联激光器1H的方法的描述。在该方法中，绝缘膜76形成在上电极50上，然后绝缘膜78以与绝缘膜76相同的方式形成在下电极60上。后续工艺与上述实施例的那些工艺相同。
本发明的量子级联半导体激光器不限于上述量子级联半导体激光器，并且其它修改是可能的。例如，上述实施例和这些修改中的每一个可以依照根据上述实施例的目的和效果彼此组合。在上述实施例和修改中绝缘膜和金属膜被设置在半导体器件的后端面上，但是绝缘膜和金属膜可以被设置在前端面上或者在半导体器件的前端面和后端面两者上。根据上述实施例和修改的量子级联激光器各自具有埋入异质结构，并且如果需要，具有另一结构，诸如具有形成在半导体层压件30的两个侧面上的绝缘膜(例如，介电膜，诸如SiO2)的高台面结构。另外，上述实施例和修改各自具有带衍射光栅层34的DFB量子级联激光器，但是本发明不限于此。上述实施例和修改可被类似地应用于例如没有衍射光栅层34的法布里-珀罗(FP)型量子级联激光器。FP型量子级联激光器具有与DFB型量子级联激光器相同的改进。根据上述实施例和修改的量子级联激光器包括用作阴极的上电极和用作阳极的下电极。如果需要，根据上述实施例和修改的量子级联激光器可以包括用作阳极的上电极和用作阴极的下电极。此量子级联激光器具有与上述实施例和修改相同的效果。
在本发明的优选实施例中已描述并图示了本发明的原理后，本领域的技术人员应了解的是，可在不脱离此类原理的情况下在布置和细节上修改本发明。我们因此要求保护落入以下权利要求的精神和范围内的所有修改和变化。

Claims (13)

1.一种量子级联激光器，所述量子级联激光器包括：
半导体衬底，所述半导体衬底包括主表面、背表面和衬底端面，所述主表面和所述背表面被布置在第一方向上，所述主表面与所述背表面相反，所述衬底端面沿着与第二方向交叉的参考平面延伸，并且所述第二方向和所述第一方向交叉；
半导体层压件，所述半导体层压件被设置在所述衬底的所述主表面上，所述半导体层压件具有上表面和层压件端面，所述半导体层压件包括在所述第二方向上从所述层压件端面延伸的芯层和被设置在所述芯层上的包覆层，并且所述层压件端面沿着所述参考平面延伸；
第一电极，所述第一电极被设置在所述半导体层压件上，所述半导体层压件被设置在所述第一电极与所述半导体衬底之间；
第二电极，所述第二电极被设置在所述衬底的所述背表面上；
第一绝缘膜，所述第一绝缘膜被设置在所述层压件端面、所述衬底端面和所述第一电极上；
金属膜，所述金属膜被设置在所述第一绝缘膜及所述层压件端面、所述衬底端面和所述第一电极上；以及
第二绝缘膜，所述第二绝缘膜被设置在所述第二电极和所述衬底端面上，所述金属膜被设置在所述第一绝缘膜与所述第二绝缘膜之间。
2.根据权利要求1所述的量子级联激光器，其中，
所述第二绝缘膜具有在所述衬底端面上的端部。
3.根据权利要求1所述的量子级联激光器，其中，
所述第二绝缘膜被设置在所述第一电极上。
4.根据权利要求1所述的量子级联激光器，其中，
所述半导体层压件的所述上表面具有被布置在所述第二方向上的第一区和第二区，
所述半导体层压件的所述第二区被设置在所述半导体层压件的所述层压件端面和所述第一区之间，并且
所述第一电极在所述半导体层压件的所述第一区上具有第一厚度并且在所述半导体层压件的所述第二区上具有第二厚度，并且在所述第一电极中，所述第二厚度小于所述第一厚度。
5.根据权利要求1所述的量子级联激光器，其中，
所述半导体层压件的所述上表面具有被布置在所述第二方向上的第一区和第二区，
所述半导体层压件的所述第二区被设置在所述半导体层压件的所述第一区和所述层压件端面之间，并且
所述第一电极具有远离于所述半导体层压件的所述第二区和所述层压件端面的端部。
6.根据权利要求1所述的量子级联激光器，其中，
所述半导体衬底的所述背表面具有被布置在所述第二方向上的第一区和第二区，
在所述半导体衬底中，所述第二区被设置在所述第一区与所述衬底端面之间，并且
所述第二电极在所述半导体衬底的所述第一区上具有第一厚度并且在所述半导体衬底的所述第二区上具有第二厚度，并且在所述第二电极中，所述第二厚度小于所述第一厚度。
7.根据权利要求1所述的量子级联激光器，其中，
所述半导体衬底的所述背表面具有被布置在所述第二方向的第一区和第二区，
在所述半导体衬底中，所述第二区被设置在所述衬底端面与所述第一区之间，并且
所述第二电极具有远离于所述半导体衬底的所述第二区和所述衬底端面的端部。
8.根据权利要求5所述的量子级联激光器，其中，
所述半导体衬底的所述背表面具有被布置在所述第二方向的第一区和第二区，
在所述半导体衬底中，所述第二区被设置在所述衬底端面与所述第一区之间，并且
所述第二电极具有远离于所述半导体衬底的所述第二区和所述衬底端面的端部。
9.根据权利要求1所述的量子级联激光器，还包括第三绝缘膜，
所述第一电极、所述第一绝缘膜和所述第三绝缘膜被布置在所述第一方向上。
10.根据权利要求9所述的量子级联激光器，其中，
所述第三绝缘膜包括SiO2、SiON、SiN、氧化铝、BCB树脂或聚酰亚胺树脂中的至少一种。
11.根据权利要求9所述的量子级联激光器，还包括第四绝缘膜，
所述第一绝缘膜和所述金属膜被设置在所述第二电极上，
所述第二电极、所述第四绝缘膜和所述第一绝缘膜被布置在所述第一方向上。
12.根据权利要求11所述的量子级联激光器，其中，
所述第四绝缘膜包括SiO2、SiON、SiN、氧化铝、BCB树脂或聚酰亚胺树脂中的至少一种。
13.根据权利要求1所述的量子级联激光器，其中，
所述金属膜包括金。
CN201810642296.5A 2017-06-22 2018-06-21 量子级联激光器 Pending CN109119892A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-122339 2017-06-22
JP2017122339A JP6911567B2 (ja) 2017-06-22 2017-06-22 量子カスケード半導体レーザ
JP2017125259A JP6911576B2 (ja) 2017-06-27 2017-06-27 量子カスケード半導体レーザ
JP2017-125259 2017-06-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109119892A true CN109119892A (zh) 2019-01-01

Family

ID=64693674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810642296.5A Pending CN109119892A (zh) 2017-06-22 2018-06-21 量子级联激光器

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10476235B2 (zh)
CN (1) CN109119892A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60187082A (ja) * 1984-03-07 1985-09-24 Nec Corp 半導体レ−ザ素子とその製造方法
JP2006228826A (ja) * 2005-02-15 2006-08-31 Rohm Co Ltd 半導体レーザ
CN102904156A (zh) * 2011-07-27 2013-01-30 索尼公司 半导体激光器元件及其制造方法
JP2013254765A (ja) * 2012-06-05 2013-12-19 Hamamatsu Photonics Kk 量子カスケードレーザ

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4751710A (en) * 1984-07-26 1988-06-14 Nec Corporation Semiconductor laser device
JPH0834337B2 (ja) * 1990-04-02 1996-03-29 シャープ株式会社 半導体レーザ素子の製造方法
JP3734849B2 (ja) * 1995-05-08 2006-01-11 三菱電機株式会社 半導体レーザ装置の製造方法
DE19536434C2 (de) * 1995-09-29 2001-11-15 Siemens Ag Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterlaser-Bauelements
US6289030B1 (en) * 1997-01-31 2001-09-11 Hewlett-Packard Company Fabrication of semiconductor devices
US6355505B1 (en) 1998-04-08 2002-03-12 Fuji Photo Film Co., Ltd. Heat sink and method of manufacturing heat sink
US6326646B1 (en) * 1999-11-24 2001-12-04 Lucent Technologies, Inc. Mounting technology for intersubband light emitters
WO2002103866A1 (en) * 2001-06-15 2002-12-27 Nichia Corporation Semiconductor laser element, and its manufacturing method
US6835581B2 (en) * 2001-08-17 2004-12-28 The United States Of America As Represented By The National Security Method of coating optical device facets with dielectric layer and device made therefrom
JP4097601B2 (ja) 2001-10-26 2008-06-11 アンモノ・スプウカ・ジ・オグラニチョノン・オドポヴィエドニアウノシツィオン 窒化物半導体レーザ素子、及びその製造方法
JP2003209318A (ja) * 2001-11-12 2003-07-25 Sharp Corp 半導体レーザ素子および半導体レーザ素子の製造方法
JP2003198044A (ja) * 2001-12-27 2003-07-11 Sharp Corp 半導体レーザ素子およびその製造方法、並びに、レーザバー固定装置
JP2004140323A (ja) * 2002-08-20 2004-05-13 Sharp Corp 半導体レーザ装置およびその製造方法
KR100994567B1 (ko) * 2003-11-11 2010-11-15 삼성전자주식회사 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법
JP2006310413A (ja) * 2005-04-26 2006-11-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レーザ装置
JP2008543090A (ja) * 2005-06-01 2008-11-27 ビンオプテイクス・コーポレイシヨン 空間フィルタ
JP4805887B2 (ja) * 2007-09-05 2011-11-02 株式会社東芝 半導体レーザ装置
JP2009088207A (ja) 2007-09-28 2009-04-23 Panasonic Corp 半導体レーザ装置およびその製造方法
DE102008045980A1 (de) * 2008-09-05 2010-06-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Testverfahren zur On-Wafer-Charakterisierung von langwelligen Halbleiterlasern
DE102010015197A1 (de) * 2010-04-16 2012-01-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Laserlichtquelle
DE102010043693A1 (de) 2010-09-29 2012-03-29 Robert Bosch Gmbh Halbleiterlaseranordnung und Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterlaseranordnung
CN104040809B (zh) * 2012-04-05 2017-03-22 松下知识产权经营株式会社 半导体激光器装置以及其制造方法
CN107579428B (zh) * 2012-05-08 2020-03-03 镁可微波技术有限公司 具有光束形状修改的激光器
US9184563B1 (en) * 2012-08-30 2015-11-10 Soraa Laser Diode, Inc. Laser diodes with an etched facet and surface treatment
US8927306B2 (en) * 2013-02-28 2015-01-06 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Etched-facet lasers having windows with single-layer optical coatings
JP2014229744A (ja) * 2013-05-22 2014-12-08 住友電気工業株式会社 半導体発光組立体
JP6163080B2 (ja) 2013-10-28 2017-07-12 浜松ホトニクス株式会社 量子カスケードレーザ
DE102015116335A1 (de) * 2015-09-28 2017-03-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Halbleiterlaser
JP6696691B2 (ja) 2016-09-05 2020-05-20 株式会社東芝 テラヘルツ量子カスケードレーザ装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60187082A (ja) * 1984-03-07 1985-09-24 Nec Corp 半導体レ−ザ素子とその製造方法
JP2006228826A (ja) * 2005-02-15 2006-08-31 Rohm Co Ltd 半導体レーザ
CN102904156A (zh) * 2011-07-27 2013-01-30 索尼公司 半导体激光器元件及其制造方法
JP2013254765A (ja) * 2012-06-05 2013-12-19 Hamamatsu Photonics Kk 量子カスケードレーザ

Also Published As

Publication number Publication date
US10476235B2 (en) 2019-11-12
US20180375292A1 (en) 2018-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109119891A (zh) 量子级联激光器
US11876349B2 (en) Semiconductor device, semiconductor laser, and method of producing a semiconductor device
JP6801416B2 (ja) 量子カスケード半導体レーザ
CN102315590A (zh) 半导体光放大器
WO2014006813A1 (ja) 半導体発光素子
CN110140264A (zh) 半导体激光二极管
US20190089129A1 (en) Devices with quantum dots
US20150188280A1 (en) Metal-insulator-metal waveguide for nano-lasers and optical amplifiers
JP2018098263A (ja) 量子カスケード半導体レーザ
KR102006092B1 (ko) 에피택셜 사이드-다운 장착용 양자 폭포 레이저
JP2018152430A (ja) 半導体レーザ
CN109119895A (zh) 量子级联激光器
CN109119889B (zh) 量子级联激光器
CN109119892A (zh) 量子级联激光器
CN109149366A (zh) 量子级联激光器和发光装置
SE511719C2 (sv) Begravd heterostrukturlaser med ströminneslutande skikt
JP6911576B2 (ja) 量子カスケード半導体レーザ
JP2018152370A (ja) 半導体レーザ
JP6870500B2 (ja) 量子カスケード半導体レーザ
CN110350396A (zh) 量子级联激光器
JP2019009347A (ja) 量子カスケード半導体レーザ
JP2805094B2 (ja) 光半導体装置
CN116783787A (zh) 氮化物半导体发光元件
Stanković et al. Evanescently-coupled hybrid III-V/silicon laser based on DVS-BCB bonding
JP2018152373A (ja) 半導体レーザ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination