JP2013033824A - 量子カスケード半導体レーザ、レーザ装置および量子カスケード半導体レーザの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】量子カスケード半導体レーザ1は、下部クラッド層11、コア層13および上部クラッド層15を含む半導体積層20と、半導体積層20の主面16a上に設けられた絶縁層41と、絶縁層41の開口部41aを介して主面16aに接続された上部電極E1とを備える。半導体積層20は、法線軸NVに直交する一方向に沿って順に配置された第1領域20a、第2領域20bおよび第3領域20cからなり、第1領域20aおよび第3領域20cの各々には、法線軸NVおよび一方向に直交する他方向に沿って半田閉込溝32が設けられ、絶縁層41は、主面16aおよび半田閉込溝32に設けられ、第1領域20aおよび第3領域20cは第2領域20bより低い。
【選択図】図1
Description
第1半導体層130a:アンドープGaInAs、厚さ4.0nm。
第2半導体層130b:アンドープAlInAs、厚さ1.1nm。
第3半導体層130c:n型GaInAs、厚さ3.6nm、ドープ量2×1017cm−3。
第4半導体層130d:n型AlInAs、厚さ1.2nm、ドープ量2×1017cm−3。
第5半導体層130e:n型GaInAs、厚さ3.2nm、ドープ量2×1017cm−3。
第6半導体層130f:アンドープAlInAs、厚さ1.2nm。
第7半導体層130g:アンドープGaInAs、厚さ3.0nm。
第8半導体層130h:アンドープAlInAs、厚さ1.6nm。
第9半導体層130i:アンドープGaInAs、厚さ3.0nm。
第10半導体層130j:アンドープAlInAs、厚さ3.8nm。
第11半導体層130k:アンドープGaInAs、厚さ2.1nm。
第12半導体層130m:アンドープAlInAs、厚さ1.2nm。
第13半導体層130n:アンドープGaInAs、厚さ6.5nm。
第14半導体層130p:アンドープAlInAs、厚さ1.2nm。
第15半導体層130q:アンドープGaInAs、厚さ5.3nm。
第16半導体層130r:アンドープAlInAs、厚さ2.3nm。
図8は、量子カスケード半導体レーザ1の第1変形例の構造を概略的に示す図である。図8の量子カスケード半導体レーザ1では、第1領域20aおよび第3領域20cは半導体基板10からなる単層である。なお、図8の量子カスケード半導体レーザ1では、第1領域20aおよび第3領域20cにおいて半導体基板10はエッチングされていないが、さらに半導体基板10を必要なだけエッチングしてもよい。
図9は、量子カスケード半導体レーザ1の第2変形例の構造を概略的に示す図である。図9の量子カスケード半導体レーザ1では、第1領域20aおよび第3領域20cの各々に、複数の半田閉込溝32が設けられている。この複数の半田閉込溝32は、半導体積層20の主面に設けられており、それぞれ長さ方向に沿って延びている。
図10は、量子カスケード半導体レーザ1の第3変形例の構造を概略的に示す図である。図10の量子カスケード半導体レーザ1では、半田閉込溝32は、第1領域20aと第2領域20bとの境界および第3領域20cと第2領域20bとの境界に沿って延びている。換言すると、上記実施形態において、第1領域20aと第2領域20bとの境界および第3領域20cと第2領域20bとの境界からの距離Lを0とした場合である。なお、第3変形例では、チャンネル溝31と半田閉込溝32とを別工程により形成する。
Claims (11)
- 第1のクラッド層、コア層および第2のクラッド層を含む半導体積層と、
前記半導体積層の主面上に設けられた絶縁層と、
前記絶縁層の開口を介して前記主面に接続された電極と、
を備え、
前記第1のクラッド層、前記コア層および前記第2のクラッド層は、前記主面の法線軸に沿って順に配列されており、
前記第1のクラッド層の導電型は、前記第2のクラッド層の導電型と同じであり、
前記半導体積層は、前記法線軸に直交する一方向に沿って順に配置された第1領域、第2領域および第3領域からなり、
前記第1領域および前記第3領域の各々には、前記法線軸および前記一方向に直交する他方向に沿って第1の溝が設けられ、
前記絶縁層は、前記主面および前記第1の溝に設けられ、
前記第1領域および前記第3領域の高さは、前記第2領域の高さより小さいことを特徴とする量子カスケード半導体レーザ。 - 前記第2領域には、前記他方向に沿って一対の第2の溝がさらに設けられ、
前記絶縁層は、前記主面、前記第1の溝および前記第2の溝に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の量子カスケード半導体レーザ。 - 前記第1の溝の深さは、前記第2の溝の深さと実質的に等しいことを特徴とする請求項2に記載の量子カスケード半導体レーザ。
- 前記コア層では、複数の活性層と、前記活性層にキャリアを注入するための複数の注入層とが、交互に配列されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の量子カスケード半導体レーザ。
- 前記法線軸および前記一方向によって規定される断面において、前記第1の溝は、矩形状に設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の量子カスケード半導体レーザ。
- 前記第1領域および前記第3領域の各々には、複数の前記第1の溝が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の量子カスケード半導体レーザ。
- 前記半導体積層の前記第1領域および前記第3領域は、単層であることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の量子カスケード半導体レーザ。
- 前記第1領域の高さと前記第2領域の高さとの差および前記第3領域の高さと前記第2領域の高さとの差は、ダイボンドに用いられる半田材の厚さより大きいことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載の量子カスケード半導体レーザ。
- 請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の量子カスケード半導体レーザと、
搭載面を有する搭載部材と、
前記量子カスケード半導体レーザを前記搭載面に接続する半田材と、
を備え、
前記第1領域の高さと前記第2領域の高さとの差および前記第3領域の高さと前記第2領域の高さとの差は、前記半田材の厚さより大きいことを特徴とするレーザ装置。 - 前記半田材は、インジウムからなることを特徴とする請求項9に記載のレーザ装置。
- 基板に沿って配置された第1領域、第2領域および第3領域からなる半導体積層を、前記基板上に形成する工程と、
前記第1領域および前記第3領域上に開口を有するとともに前記第2領域上を覆う部分を有する第1のマスク層を、前記半導体積層の主面上に形成する工程と、
前記第1のマスク層を用いて前記第1領域および前記第3領域をエッチングし、リッジ状の半導体部を前記第2領域に形成する工程と、
前記半導体部を形成した後に、前記第1のマスク層を除去する工程と、
前記第1のマスク層を除去した後に、前記第1領域および前記第3領域の各々の上に、第1の開口部を有するとともに前記第2領域上に一対の第2の開口部を有する第2のマスク層を形成する工程と、
前記第2のマスク層を用いて、前記第1領域、前記第2領域および前記第3領域をエッチングし、前記第1領域および前記第3領域の各々に第1の溝と、前記第2領域に一対の第2の溝とを一括形成する工程と、
前記第1の溝および前記第2の溝を形成した後に、前記第2のマスク層を除去する工程と、
前記第2のマスク層を除去した後に、前記半導体積層の主面、前記第1の溝および前記第2の溝に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層上に電極を形成する工程と、
を備えることを特徴とする量子カスケード半導体レーザの製造方法。
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