JP2019009347A - Quantum cascade semiconductor laser - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、量子カスケード半導体レーザに関するものである。 The present invention relates to a quantum cascade laser.
非特許文献1に開示された量子カスケード半導体レーザ(QCL:Quantum Cascade Laser)は、下部電極と、半導体基板と、半導体積層と、上部電極とが順次積層された構成を有している。このQCLのレーザ共振器を構成する端面上には、絶縁膜を介して金属膜が設けられる。絶縁膜には、SiO2が用いられており、金属膜には、Auが用いられている。このQCLは、電子部品上に半田を介して実装される。
A quantum cascade laser (QCL) disclosed in Non-Patent
QCLには、下部電極と、半導体基板と、半導体積層と、上部電極とが順次積層された構造を備えるものがある。このようなQCLのレーザ共振器を構成する端面上には、当該端面におけるレーザ光の反射率を高める為に、反射膜として金属膜が成膜されることがある。しかし、金属膜を当該端面上に直接成膜すると、当該端面において半導体素子部の各層が短絡(ショート)することによってQCLの動作不良を招くおそれがある。従って、当該端面と金属膜との間に、下地層として絶縁膜が設けられることが望ましい(例えば非特許文献1参照)。これら絶縁膜及び金属膜は、当該端面と対向する側から当該端面上に順に成膜される。このとき、絶縁膜及び金属膜はしばしば、上部電極上及び下部電極上への回り込みにより、上部電極上及び下部電極上にも成膜される。このようにして絶縁膜及び金属膜が成膜されたQCLを、例えば半田を介して電子部品上に実装すると、下部電極上の金属膜が、半田に接触する。このように金属膜が半田に接触した状態で、レーザ発振の為に上部電極と下部電極との間に電圧(例えば10V以上の高電圧)が印加されると、下部電極に印加された電圧が、半田を介して金属膜に印加される。その結果、上部電極上の金属膜と上部電極との間に、絶縁膜を介して同等の電圧が印加される。 Some QCLs have a structure in which a lower electrode, a semiconductor substrate, a semiconductor stack, and an upper electrode are sequentially stacked. A metal film may be formed on the end face constituting such a QCL laser resonator as a reflection film in order to increase the reflectance of the laser beam at the end face. However, when the metal film is formed directly on the end face, the respective layers of the semiconductor element portion may be short-circuited (short-circuited) on the end face, which may cause a QCL malfunction. Therefore, it is desirable to provide an insulating film as a base layer between the end face and the metal film (see, for example, Non-Patent Document 1). The insulating film and the metal film are sequentially formed on the end surface from the side facing the end surface. At this time, the insulating film and the metal film are often formed on the upper electrode and the lower electrode by wrapping around the upper electrode and the lower electrode. When the QCL on which the insulating film and the metal film are formed in this way is mounted on an electronic component via, for example, solder, the metal film on the lower electrode comes into contact with the solder. When a voltage (for example, a high voltage of 10 V or more) is applied between the upper electrode and the lower electrode for laser oscillation in a state where the metal film is in contact with the solder as described above, the voltage applied to the lower electrode is reduced. And applied to the metal film via solder. As a result, an equivalent voltage is applied between the metal film on the upper electrode and the upper electrode via the insulating film.
しかしながら、回り込みにより成膜される上部電極上の絶縁膜の厚さは、当該端面上の絶縁膜の厚さよりも極めて薄く(例えば数分の一程度)なり易いので、このような極めて薄い絶縁膜を介して上部電極上の金属膜と上部電極との間に例えば10V以上の高電圧が印加されると、その間の絶縁膜が破壊されるおそれがある。その結果、絶縁膜の破壊された部分を経由して当該端面付近に大電流(いわゆる突入電流)が流れ、例えば端面破壊等の故障がQCLに生じるおそれがある。 However, since the thickness of the insulating film on the upper electrode formed by wraparound tends to be extremely thin (for example, about a fraction of the thickness) of the insulating film on the end surface, such an extremely thin insulating film When a high voltage of, for example, 10 V or more is applied between the metal film on the upper electrode and the upper electrode through the insulating film, the insulating film between them may be destroyed. As a result, a large current (so-called rush current) flows near the end face via the broken portion of the insulating film, and there is a possibility that a failure such as end face breakage may occur in the QCL.
なお、回り込みにより成膜される上部電極上の絶縁膜の厚さを厚くしようとすると、これに伴い、当該端面上の絶縁膜の厚さを更に厚く(例えば数倍程度)する必要がある。この場合、絶縁膜を当該端面上に成膜する時間が増大(例えば数倍程度)するので、QCLの生産性が低下する。加えて、このような極めて厚い絶縁膜が当該端面上に成膜されると、その絶縁膜に発生する応力が増大することによる当該端面の劣化や、絶縁膜の亀裂、絶縁膜の当該端面からの剥離等が生じるおそれがある。 In addition, when it is going to increase the thickness of the insulating film on the upper electrode formed by wraparound, it is necessary to further increase the thickness of the insulating film on the end face (for example, about several times). In this case, since the time for forming the insulating film on the end face increases (for example, several times), the QCL productivity decreases. In addition, when such an extremely thick insulating film is formed on the end face, the end face deteriorates due to an increase in stress generated in the insulating film, the crack of the insulating film, the end face of the insulating film There is a risk of peeling.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、レーザ共振器を構成する端面上に順に積層される絶縁膜及び金属膜を有する量子カスケード半導体レーザにおいて、絶縁膜の破壊を抑えることを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and suppresses the breakdown of the insulating film in the quantum cascade laser having the insulating film and the metal film sequentially stacked on the end face constituting the laser resonator. For the purpose.
本発明の量子カスケード半導体レーザは、第1方向において互いに対向する主面及び裏面、並びに第1方向と直交する第2方向と交差する基板端面を有する半導体基板と、第1方向において主面とは反対側に設けられる表面、基板端面を含む平面内に含まれる積層端面、積層端面から第2方向に沿って延びるコア層、及びコア層上に設けられるクラッド層を有し、主面上に設けられる半導体積層と、表面上に設けられる第1電極と、裏面上に設けられる第2電極と、積層端面上及び基板端面上に設けられ、第1電極上にわたって延びる第1絶縁膜と、第1絶縁膜を介して積層端面上及び基板端面上に設けられ、第1電極上にわたって延びる金属膜と、第1電極上に設けられ、第1方向において第1電極と金属膜との間に設けられる部分を含む第2絶縁膜と、を備え、第2絶縁膜の第1方向の厚さは、第1電極上に設けられる第1絶縁膜の第1方向の厚さよりも厚い。 The quantum cascade laser according to the present invention includes a semiconductor substrate having a main surface and a back surface facing each other in the first direction, a substrate end surface intersecting with a second direction orthogonal to the first direction, and a main surface in the first direction. Provided on the main surface having a surface provided on the opposite side, a laminated end face included in a plane including the substrate end face, a core layer extending from the laminated end face along the second direction, and a clad layer provided on the core layer A semiconductor stack, a first electrode provided on the front surface, a second electrode provided on the back surface, a first insulating film provided on the stack end face and the substrate end face, and extending over the first electrode; A metal film provided on the stacked end face and the substrate end face through the insulating film, extending over the first electrode, and provided on the first electrode, and provided between the first electrode and the metal film in the first direction. Including part Comprising a second insulating film, a thickness of the first direction of the second insulating film is thicker than the first direction of the thickness of the first insulating film provided on the first electrode.
本発明によれば、レーザ共振器を構成する端面上に順に積層される絶縁膜及び金属膜を有する量子カスケード半導体レーザにおいて、絶縁膜の破壊を抑えることができる。 According to the present invention, in a quantum cascade laser having an insulating film and a metal film that are sequentially stacked on an end face constituting a laser resonator, the breakdown of the insulating film can be suppressed.
[本発明の実施形態の説明]
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の一実施形態の量子カスケード半導体レーザは、第1方向において互いに対向する主面及び裏面、並びに第1方向と直交する第2方向と交差する基板端面を有する半導体基板と、第1方向において主面とは反対側に設けられる表面、基板端面を含む平面内に含まれる積層端面、積層端面から第2方向に沿って延びるコア層、及びコア層上に設けられるクラッド層を有し、主面上に設けられる半導体積層と、表面上に設けられる第1電極と、裏面上に設けられる第2電極と、積層端面上及び基板端面上に設けられ、第1電極上にわたって延びる第1絶縁膜と、第1絶縁膜を介して積層端面上及び基板端面上に設けられ、第1電極上にわたって延びる金属膜と、第1電極上に設けられ、第1方向において第1電極と金属膜との間に設けられる部分を含む第2絶縁膜と、を備え、第2絶縁膜の第1方向の厚さは、第1電極上に設けられる第1絶縁膜の第1方向の厚さよりも厚い。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, the contents of the embodiment of the present invention will be listed and described. A quantum cascade laser according to an embodiment of the present invention includes a semiconductor substrate having a main surface and a back surface that face each other in a first direction, a substrate end surface that intersects a second direction orthogonal to the first direction, and a first direction. A surface provided on the opposite side of the main surface, a laminated end surface included in a plane including the substrate end surface, a core layer extending from the laminated end surface along the second direction, and a clad layer provided on the core layer, A semiconductor stack provided on the surface, a first electrode provided on the front surface, a second electrode provided on the back surface, a first insulating film provided on the stack end surface and the substrate end surface and extending over the first electrode And a metal film provided on the stacked end face and the substrate end face via the first insulating film, extending over the first electrode, and provided on the first electrode, and the first electrode and the metal film in the first direction. Between And a second insulating film including a portion, the thickness of the first direction of the second insulating film is thicker than the first direction of the thickness of the first insulating film provided on the first electrode.
上述した量子カスケード半導体レーザでは、第1方向において第1電極と金属膜との間に第2絶縁膜が設けられており、加えて、その第2絶縁膜の厚さが第1絶縁膜の厚さよりも厚いので、第1電極と金属膜との間の絶縁領域(すなわち第1絶縁膜及び第2絶縁膜とから成る領域)を十分に確保することができる。すなわち、第1電極と金属膜との間の絶縁耐性を高めることができる。従って、上述した量子カスケード半導体レーザによれば、第1電極上の金属膜と第1電極との間に当該電圧が印加されても、当該電圧による絶縁膜の破壊を抑えることができる。その結果、その絶縁膜の破壊に起因する端面破壊等による、上述した量子カスケード半導体レーザの素子特性の劣化を抑えることができる。 In the quantum cascade laser described above, the second insulating film is provided between the first electrode and the metal film in the first direction. In addition, the thickness of the second insulating film is the thickness of the first insulating film. Therefore, it is possible to secure a sufficient insulating region between the first electrode and the metal film (that is, a region including the first insulating film and the second insulating film). That is, the insulation resistance between the first electrode and the metal film can be increased. Therefore, according to the quantum cascade laser described above, even if the voltage is applied between the metal film on the first electrode and the first electrode, the breakdown of the insulating film due to the voltage can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the above-described deterioration of the device characteristics of the quantum cascade laser due to end face breakdown caused by the breakdown of the insulating film.
また、上述した量子カスケード半導体レーザでは、表面は、第1領域、及び、第2方向において積層端面と第1領域との間に位置する第2領域を含み、第2領域上に設けられる第1電極の厚さは、第1領域上に設けられる第1電極の厚さよりも薄くてもよい。このように劈開面となる積層端面及び基板端面の近傍の第1電極の厚さを薄くすることによって、積層端面及び基板端面において容易に劈開することができる。その結果、量子カスケード半導体レーザを作製する際の歩留りを高めることができる。また、第1領域上に設けられる第1電極の厚さよりも第2領域上に設けられる第1電極の厚さの方が薄いので、第1領域上に設けられる第1電極の電気抵抗よりも第2領域上に設けられる第1電極の電気抵抗の方が大きくなる。これにより、積層端面及び基板端面の近傍を流れるリーク電流を低減することができる。その結果、上述した量子カスケード半導体レーザの素子特性を向上させる(例えば閾値電流を低減する)ことができる。また、上述した量子カスケード半導体レーザでは、第1電極は、第1領域上のみに設けられてもよい。このように第1電極が、劈開面となる積層端面及び基板端面の近傍には設けられないようにすることにより、上記の効果をより顕著に奏することができる。 In the quantum cascade laser described above, the surface includes a first region and a first region provided on the second region, including a second region located between the stacked end face and the first region in the second direction. The thickness of the electrode may be smaller than the thickness of the first electrode provided on the first region. Thus, by reducing the thickness of the laminated end face serving as a cleavage plane and the first electrode in the vicinity of the substrate end face, it is possible to easily cleave the laminated end face and the substrate end face. As a result, it is possible to increase the yield when manufacturing the quantum cascade laser. In addition, since the thickness of the first electrode provided on the second region is thinner than the thickness of the first electrode provided on the first region, the electrical resistance of the first electrode provided on the first region is smaller. The electric resistance of the first electrode provided on the second region is larger. Thereby, the leak current flowing in the vicinity of the laminated end face and the substrate end face can be reduced. As a result, the device characteristics of the quantum cascade laser described above can be improved (for example, the threshold current can be reduced). In the quantum cascade laser described above, the first electrode may be provided only on the first region. As described above, by preventing the first electrode from being provided in the vicinity of the laminated end surface and the substrate end surface serving as a cleavage plane, the above-described effect can be more remarkably exhibited.
また、上述した量子カスケード半導体レーザは、裏面は、第3領域、及び、第2方向において基板端面と第3領域との間に位置する第4領域を含み、第4領域上に設けられる第2電極の厚さは、第3領域上に設けられる第2電極の厚さよりも薄くてもよい。このように劈開面となる積層端面及び基板端面の近傍の第2電極の厚さを薄くすることによって、積層端面及び基板端面において容易に劈開することができる。その結果、上述した量子カスケード半導体レーザを作製する際の歩留りを高めることができる。また、第3領域の第2電極の厚さよりも第4領域の第2電極の厚さの方が薄いので、第3領域の第2電極の電気抵抗よりも第4領域の第2電極の電気抵抗の方が大きくなる。これにより、積層端面及び基板端面の近傍を流れるリーク電流を低減することができる。その結果、上述した量子カスケード半導体レーザの素子特性を向上させる(例えば閾値電流を低減する)ことができる。また、上述した量子カスケード半導体レーザでは、第2電極は、第3領域上のみに設けられてもよい。このように第2電極が、劈開面となる積層端面及び基板端面の近傍には設けられないようにすることにより、上記の効果をより顕著に奏することができる。 In the above-described quantum cascade laser, the back surface includes a third region and a fourth region located between the substrate end surface and the third region in the second direction, and is provided on the fourth region. The thickness of the electrode may be smaller than the thickness of the second electrode provided on the third region. Thus, by reducing the thickness of the laminated end face serving as a cleavage plane and the second electrode in the vicinity of the substrate end face, it is possible to easily cleave the laminated end face and the substrate end face. As a result, it is possible to increase the yield when manufacturing the above-described quantum cascade laser. Further, since the thickness of the second electrode in the fourth region is thinner than the thickness of the second electrode in the third region, the electric resistance of the second electrode in the fourth region is smaller than the electric resistance of the second electrode in the third region. Resistance is greater. Thereby, the leak current flowing in the vicinity of the laminated end face and the substrate end face can be reduced. As a result, the device characteristics of the quantum cascade laser described above can be improved (for example, the threshold current can be reduced). In the quantum cascade laser described above, the second electrode may be provided only on the third region. As described above, by preventing the second electrode from being provided in the vicinity of the laminated end surface and the substrate end surface serving as a cleavage plane, the above-described effect can be more remarkably exhibited.
また、上述した量子カスケード半導体レーザでは、第2絶縁膜は、第5領域、及び、第2方向において積層端面を含む平面と第5領域との間に位置する第6領域を有し、第5領域の第1方向の厚さは、第6領域の第1方向の厚さよりも厚くてもよい。これにより、第5領域と第6領域との間の境界には、第2方向と交差する段差部が形成される。その結果、積層端面上に金属膜を成膜する際に、金属膜を構成する金属粒子が、その段差部によって跳ね返され易くなる。従って、金属膜が、第2絶縁膜上から第1電極上に回り込み難くなる。これにより、金属膜と第1電極との接触による短絡を抑えることができる。その結果、その短絡の発生に起因する、上述した量子カスケード半導体レーザの動作不良の発生を抑えることができる。 In the quantum cascade laser described above, the second insulating film includes a fifth region and a sixth region located between the fifth region and the plane including the stacked end surface in the second direction. The thickness of the region in the first direction may be greater than the thickness of the sixth region in the first direction. Thereby, a stepped portion that intersects the second direction is formed at the boundary between the fifth region and the sixth region. As a result, when the metal film is formed on the end face of the stack, the metal particles constituting the metal film are easily rebounded by the stepped portion. Therefore, it becomes difficult for the metal film to wrap around from the second insulating film onto the first electrode. Thereby, the short circuit by the contact with a metal film and a 1st electrode can be suppressed. As a result, the above-described malfunction of the quantum cascade laser due to the occurrence of the short circuit can be suppressed.
また、上述した量子カスケード半導体レーザでは、第1絶縁膜及び第2絶縁膜のうち少なくとも一方は、SiO2、SiON、SiN、アルミナ、BCB樹脂、又はポリイミド樹脂のうち少なくとも一つを含んでもよい。これらは、積層端面及び基板端面の保護膜として優れた耐久性や絶縁性を有する。また、これらは、例えばスパッタ、CVD、又はスピンコートといった一般的な誘電体膜成膜方法を用いて積層端面上及び基板端面上に容易に成膜される。すなわち、上述した量子カスケード半導体レーザの作製工程に絶縁膜の成膜工程を容易に導入することができる。 In the quantum cascade laser described above, at least one of the first insulating film and the second insulating film may include at least one of SiO 2 , SiON, SiN, alumina, BCB resin, or polyimide resin. These have excellent durability and insulating properties as protective films for the laminated end face and the substrate end face. Further, they are easily formed on the laminated end face and the substrate end face by using a general dielectric film forming method such as sputtering, CVD, or spin coating. That is, an insulating film forming process can be easily introduced into the above-described quantum cascade laser manufacturing process.
また、上述した量子カスケード半導体レーザでは、金属膜は、Auを含んでもよい。これにより、積層端面及び基板端面において、金属膜を、例えば90%を超える高反射率を有する反射膜として有効に機能させることができる。 In the quantum cascade laser described above, the metal film may contain Au. Thereby, the metal film can be effectively functioned as a reflective film having a high reflectance exceeding 90%, for example, on the laminated end face and the substrate end face.
また、上述した量子カスケード半導体レーザでは、クラッド層は、InP層でもよい。InPは、中赤外域の発振光に対して透明(光吸収を示さない)であるので、クラッド層の材料として好適である。また、InPは2元混晶でありInP基板に格子整合するので、InP層をInP基板上に良好に結晶成長させることができる。また、InPの熱伝導性は良好である為、クラッド層を介してコア層からの熱を良好に放出できる。これにより、上述した量子カスケード半導体レーザの温度特性を高めることができる。 In the quantum cascade laser described above, the cladding layer may be an InP layer. Since InP is transparent to the oscillation light in the mid-infrared region (not showing light absorption), it is suitable as a material for the cladding layer. Further, since InP is a binary mixed crystal and lattice-matched to the InP substrate, the InP layer can be favorably grown on the InP substrate. Further, since the thermal conductivity of InP is good, heat from the core layer can be released well through the cladding layer. Thereby, the temperature characteristic of the quantum cascade laser described above can be improved.
また、上述した量子カスケード半導体レーザでは、コア層は、発光領域である複数の活性層と、活性層にキャリアを注入するための複数の注入層とを含み、活性層及び注入層が、第1方向に沿って交互に配列されていてもよい。このように活性層間に注入層を設けることにより、隣り合う活性層に電子が連続的にスムーズに受け渡されて、活性層内の伝導帯において電子がサブバンド間を遷移することによる発光を効率良く生じさせることができる。その結果、上述した量子カスケード半導体レーザの発振特性を高めることができる。 In the quantum cascade laser described above, the core layer includes a plurality of active layers that are light emitting regions and a plurality of injection layers for injecting carriers into the active layer. They may be arranged alternately along the direction. By providing the injection layer between the active layers in this manner, electrons are continuously and smoothly delivered to the adjacent active layers, and light emission is efficiently achieved by the transition of electrons between subbands in the conduction band in the active layer. It can be generated well. As a result, the oscillation characteristics of the quantum cascade laser described above can be improved.
また、上述した量子カスケード半導体レーザでは、活性層及び注入層は、GaInAs/AlInAsの超格子列を含んでもよい。この超格子列は、中赤外域の波長(例えば3〜20μm)に相当する、活性層内の伝導帯における電子のサブバンド間の遷移を提供できる。従って、中赤外域の波長の光を発振可能な量子カスケード半導体レーザのコア層の材料として好適である。 In the quantum cascade laser described above, the active layer and the injection layer may include a GaInAs / AlInAs superlattice array. This superlattice array can provide transitions between subbands of electrons in the conduction band in the active layer, corresponding to wavelengths in the mid-infrared region (eg, 3-20 μm). Therefore, it is suitable as a material for the core layer of a quantum cascade laser capable of oscillating light in the mid-infrared region.
また、上述した量子カスケード半導体レーザでは、半導体基板は、InP基板でもよい。中赤外域の量子カスケード半導体レーザを構成する半導体積層は、InPに近い格子定数を有する。従って、半導体基板をInP基板とすることにより、半導体基板上において半導体積層を良好な結晶品質にて成長させることができる。また、InPは中赤外域の光に対して透明であるので、InP基板をコア層に対するクラッド層として機能させることができる。 In the quantum cascade laser described above, the semiconductor substrate may be an InP substrate. The semiconductor stack constituting the quantum cascade laser in the mid-infrared region has a lattice constant close to InP. Therefore, when the semiconductor substrate is an InP substrate, the semiconductor stack can be grown on the semiconductor substrate with good crystal quality. Further, since InP is transparent to light in the mid-infrared region, the InP substrate can function as a cladding layer for the core layer.
[本発明の実施形態の詳細]
本発明の実施形態の量子カスケード半導体レーザの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
[Details of the embodiment of the present invention]
A specific example of the quantum cascade laser according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to these illustrations, is shown by the claim, and intends that all the changes within the meaning and range equivalent to the claim are included. In the following description, the same reference numerals are given to the same elements in the description of the drawings, and redundant descriptions are omitted.
(実施形態)
図1は、一実施形態の量子カスケード半導体レーザ(QCL)1が実装された状態を示す斜視図である。なお、図1には、理解の容易の為、XYZ直交座標系が示されている。QCL1は、シングルモードの光を発振する分布帰還(DFB)型の素子であり、例えば3μm〜20μmの中赤外域での発振が可能である。図1に示されるように、QCL1は、キャリア2上に実装されたサブマウント3上に半田4を介して実装されている。具体的には、QCL1は、エピアップ形態(エピタキシャル成長した側が上面になるように配置する形態)にて、サブマウント3上に半田4を用いてダイボンド実装される。QCL1の後述する下部電極は、サブマウント3及び半田4を介してキャリア2と電気的に接続される。また、QCL1の後述する上部電極上には、QCL1に給電する為のワイヤ5の一端が接続されている。ワイヤ5の他端は、図示しないボンディングパッドに接続される。QCL1の上部電極は、ワイヤ5を介して、ボンディングパッドと電気的に接続される。キャリア2及びボンディングパッドは、図示しない外部電源と電気的に接続される。そして、外部電源から所定の電圧をQCL1の上部電極及び下部電極に印加することにより、QCL1がターンオンしてQCL1の内部に電流が流れ、QCL1がレーザ発振する。
(Embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing a state in which a quantum cascade laser (QCL) 1 according to an embodiment is mounted. In FIG. 1, an XYZ orthogonal coordinate system is shown for easy understanding. QCL1 is a distributed feedback (DFB) type element that oscillates single-mode light, and can oscillate in the mid-infrared region of 3 μm to 20 μm, for example. As shown in FIG. 1, the
なお、キャリア2のX方向及びY方向の長さW1,L1はそれぞれ、例えば4mm〜8mmであり、キャリア2のZ方向の厚さH1は、例えば1mm〜8mmである。サブマウント3のX方向及びY方向の長さW2,L2はそれぞれ、例えば1mm〜4mm、2mm〜4mmであり、サブマウント3のZ方向の厚さH2は、例えば0.1mm〜0.5mmである。また、サブマウント3には、例えばAIN又はCuW等が用いられ、キャリア2には、例えばCu又はCuWが用いられる。また、半田4には、例えばAuSn、In又は銀ペースト等が用いられ、ワイヤ5には、例えばAu線等が用いられる。
The lengths W1 and L1 in the X direction and the Y direction of the
図2は、図1のQCL1の斜視図である。図3は、図1のIII−III線に沿ったYZ断面図である。図2及び図3に示されるように、QCL1は、半導体素子部10と、絶縁膜(第1絶縁膜)71と、金属膜72と、絶縁膜75(第2絶縁膜)とを備える。半導体素子部10は、埋め込みヘテロストラクチャー(BH)の電流狭窄構造を有する。半導体素子部10は、共振方向(Y方向)を長手方向とする直方体状を呈している。なお、半導体素子部10のY方向の長さL3は、例えば1mm〜3mmであり、半導体素子部10のX方向の長さW3は、例えば400μm〜800μmであり、半導体素子部10のZ方向の長さ(厚さ)H3は、例えば100μm〜200μmである。半導体素子部10は、Y方向において互いに対向する後端面10a及び前端面10bを有する。また、半導体素子部10は、半導体基板20、半導体積層30、2つの電流ブロック部40、上部電極(第1電極)50、及び下部電極(第2電極)60を有する。
FIG. 2 is a perspective view of the
半導体基板20は、図3に示されるように、半田4を介してサブマウント3上に搭載されている。半導体基板20は、例えばn型のInP基板である。半導体基板20は、上部電極50及び下部電極60に電圧を印加して半導体積層30に電流を供給する為に、導電性を有する。なお、QCL1では、キャリアとしては電子が用いられるので、半導体基板20の導電型は、通常n型である。半導体基板20はコア層33に対する下部クラッド層として機能する。なお、半導体基板20は、下部クラッド層として機能しなくてもよく、その場合には、半導体基板20とコア層33との間に下部クラッド層が設けられる。半導体基板20は、主面20a、裏面20b、及び基板端面20cを含む。主面20aと裏面20bとは、厚さ方向(第1方向であるZ方向)において互いに対向している。裏面20bは、主面20aに対して、半導体基板20のZ方向におけるサブマウント3側に配置される。なお、一例では、主面20aと裏面20bとのZ方向における距離(すなわち、半導体基板20のZ方向の厚さ)は、100nmである。基板端面20cは、Y方向(第2方向)と交差しており、主面20aと裏面20bとを繋いでいる。基板端面20cは、後端面10aに含まれる。
As shown in FIG. 3, the
半導体積層30は、半導体基板20の主面20a上に設けられる。半導体積層30は、Z方向と交差する上面(表面)30a、及びY方向と交差する積層端面30bを含む。上面30aは、Z方向において主面20aとは反対側に設けられる。積層端面30bは、基板端面20cを含む平面内に含まれる。すなわち、積層端面30bは、基板端面20cを含む後端面10aに含まれる。また、半導体積層30は、メサ形状を呈している。すなわち、半導体積層30は、X方向における所定幅WMを有すると共にY方向に沿って延びるストライプ形状を呈しており、QCL1のX方向における中央部分に位置している。半導体積層30は、Y方向において互いに対向する両端面、並びにX方向において互いに対向する両側面を含む。半導体積層30の両端面は、QCL1のレーザ共振器を構成する為のミラーとなっている。両端面のうち一方の端面は、積層端面30bに含まれる。半導体積層30は、半導体基板20上に順に積層される、バッファ層32、コア層33、回折格子層34、上部クラッド層35、及びコンタクト層36を含む。
The
バッファ層32及び上部クラッド層35は、例えばn型のInP層である。バッファ層32は、半導体基板20と共に、コア層33に対する下部クラッド層として機能する。上部クラッド層35は、回折格子層34を介してコア層33上に設けられている。なお、バッファ層32は、半導体積層30に設けられていなくてもよい。この場合、コア層33が半導体基板20の主面20a上に設けられる。コア層33は、積層端面30bからY方向に沿って延びている。コア層33は、複数の単位構造を有する。複数の単位構造は、積層方向(Z方向)に並んで配置されており、隣り合う単位構造同士が互いに接している。単位構造の数は、例えば数十である。各単位構造は、量子井戸層(数nm厚)とバリア層(数nm厚)とがZ方向に沿って交互に積層された超格子列を構成する。量子井戸層には、GaInAs又はGaInAsPが用いられることが多く、バリア層には、AlInAsが用いられることが多い。また、各単位構造は、一つの活性層と、一つの注入層とから成る。活性層は、発光領域である。注入層は、活性層にキャリアを注入する為に設けられる。一例では、活性層及び注入層は、Z方向に沿って互いに積層され、GaInAs/AlInAsの超格子列を構成する。
The
ここで、QCL1の発光原理を簡単に説明する。QCL1では、キャリアとしては電子のみが利用され、活性層内の伝導帯において電子がサブバンド間を遷移することにより発光が生じる。その発光により生じた光がQCL1のレーザ共振器内にて増幅されることにより、QCL1は、中赤外域でのレーザ光を発振する。具体的には、QCL1では、活性層内の伝導帯において次に述べる3準位レーザ動作を実現する。まず、注入層から活性層の上位準位へトンネリングにより電子が注入される。この電子は、活性層の上位準位から下位準位に遷移する。このとき、この遷移に応じて、遷移エネルギー(上位準位と下位準位とのサブバンド間のエネルギー差)に相当する波長の光が放出される。下位準位に遷移した電子は、LOフォノン散乱により、短い緩和時間でもって基底準位に非発光遷移する。なお、上記のような電子の振る舞いは、LOフォノン散乱を共鳴的に生じさせる為に下位準位と基底準位とのエネルギー差がLOフォノンのエネルギーとなるように設計されていることに起因する。このように電子が短い緩和時間でもって基底準位に非発光遷移することにより、活性層において上位準位と下位準位との間に反転分布が実現される。基底準位に緩和した電子は、所定の電界によって次段の注入層の上位準位へ移動する。以降、同様の動作を例えば数十周期にわたって繰り返すことにより、QCL1のレーザ発振に必要な利得が得られる。ここで、量子井戸層及びバリア層の材料組成、及びこれらの層の膜厚を適切に選択し、上位準位と下位準位とのエネルギー差を適宜調節することにより、例えば3μm〜20μmの中赤外域での発振が可能なQCL1が実現される。 Here, the light emission principle of QCL1 will be briefly described. In QCL1, only electrons are used as carriers, and light emission occurs when electrons transition between subbands in the conduction band in the active layer. The light generated by the light emission is amplified in the laser resonator of QCL1, whereby QCL1 oscillates laser light in the mid-infrared region. Specifically, in QCL1, the following three-level laser operation is realized in the conduction band in the active layer. First, electrons are injected from the injection layer to the upper level of the active layer by tunneling. The electrons transit from the upper level to the lower level of the active layer. At this time, light having a wavelength corresponding to the transition energy (energy difference between subbands between the upper level and the lower level) is emitted according to the transition. The electrons that have transitioned to the lower level do not emit light to the ground level with a short relaxation time due to LO phonon scattering. The above-described electron behavior is caused by the fact that the energy difference between the lower level and the ground level is designed to be the LO phonon energy in order to resonantly generate LO phonon scattering. . In this way, the electrons do not emit light to the ground level with a short relaxation time, so that an inversion distribution is realized between the upper level and the lower level in the active layer. The electrons relaxed to the ground level move to the upper level of the next injection layer by a predetermined electric field. Thereafter, the same operation is repeated over several tens of cycles, for example, to obtain a gain necessary for laser oscillation of QCL1. Here, by appropriately selecting the material composition of the quantum well layer and the barrier layer, and the film thicknesses of these layers, and adjusting the energy difference between the upper level and the lower level as appropriate, for example, between 3 μm and 20 μm QCL1 capable of oscillation in the infrared region is realized.
回折格子層34には、図3に示されるように、Y方向に沿って凹部と凸部とが周期Λで交互に繰り返し配列される凹凸パターンから成る回折格子34aが形成されている。なお、回折格子34aは、凸部となる回折格子層34上にレジストを周期Λの間隔でパターニングしたのち、凹部となる回折格子層34の一部をZ方向において周期的にエッチングすることによって形成される。周期Λは適宜設定されるものであり、この周期Λに対応するブラッグ波長の光のみが、回折格子にて選択的に反射されて、レーザ共振器内にて増幅される。これにより、QCL1は、このブラッグ波長のみでのシングルモードのレーザ光を発振する。回折格子層34の性能は、レーザ共振器内において前進する導波光と後進する導波光との結合の大きさを示す結合係数で表される。QCL1がシングルモードのレーザ光を良好に発振する為には、大きな結合係数が得られる回折格子34aを用いることが望ましい。従って、回折格子層34の材料としては、大きな結合係数を実現する為に有利な高屈折率の半導体が用いられる。一例では、回折格子層34には、例えばアンドープ又はn型のGaInAs等が用いられる。
As shown in FIG. 3, the
コンタクト層36は、上部電極50との間で良好なオーミックコンタクトを実現する。コンタクト層36は、その良好なオーミックコンタクトの実現の為に、バンドギャップが小さく且つ半導体基板20に格子整合することが可能な材料を含むことが望ましい。コンタクト層36は、例えばn型のGaInAsである。なお、上部クラッド層35と上部電極50との間で良好なオーミックコンタクトが実現できる場合には、半導体積層30にコンタクト層36が設けられていなくてもよい。
The
図2に示す2つの電流ブロック部40は、半導体積層30に電流(キャリア)を狭窄するための電流狭窄層として機能する。2つの電流ブロック部40は、半導体積層30の両側面をそれぞれ埋め込んでいる。換言すれば、2つの電流ブロック部40は、半導体基板20の主面20a上において、半導体積層30の両側面上にそれぞれ配置されている。各電流ブロック部40には、アンドープ又は半絶縁性の半導体が用いられる。これらの半導体は、キャリアである電子に対して電気抵抗が高いので、電流ブロック部40の材料として好適である。半導体の半絶縁性は、例えばFe、Ti、Cr、及びCoといった遷移金属をIII−V化合物半導体に添加(ドープ)して、電子をトラップする深い準位を禁制帯中に形成することによって実現される。上記の遷移金属が添加されたIII−V化合物半導体は、電子に対して例えば105Ωcm以上の十分に高い電気抵抗特性を有する。上記の遷移金属としてはFeが好適である。なお、アンドープの半導体が電子に対して十分に高い電気抵抗性を有する場合には、アンドープの半導体を電流ブロック部40に適用してもよい。アンドープ又は半絶縁性のIII−V化合物半導体としては、例えばInP、GaInAs、AlInAs、GaInAsP、及びAlGaInAs等が挙げられる。これらの半導体は、半導体基板20と格子整合し、例えば分子線エピタキシー(MBE)及び有機金属気相成長法(OMVPE)等の一般的な成長方法を用いて成長される。
The two
上部電極50及び下部電極60は、コア層33に電流を供給する為に設けられる。上部電極50及び下部電極60には、例えばTi/Au、Ti/Pt/Au、又はAu/Geが用いられる。上部電極50は、例えばカソード電極である。上部電極50は、半導体積層30の上面30a上(具体的にはコンタクト層36上)及び電流ブロック部40上に設けられる。下部電極60は、例えばアノード電極である。下部電極60は、半導体基板20の裏面20bと半田4との間に設けられる。下部電極60は、上部電極50に対してプラスの電位にある。
The
なお、コア層33と半導体基板20との間、及び、コア層33と上部クラッド層35との間に、光閉じ込め層が設けられてもよい。光閉じ込め層のバンドギャップは、半導体基板20及び上部クラッド層35のバンドギャップよりも小さく、コア層33のバンドギャップよりも大きい。これにより、バッファ層32から注入された電子は、光閉じ込め層によって阻止されること無く、コア層33へ効率よく注入される。上記のようなバンドギャップの大小関係が満たされる場合、光閉じ込め層の屈折率は、半導体基板20及び上部クラッド層35よりも大きく、コア層33の屈折率よりも小さい。従って、半導体基板20及び上部クラッド層35は、コア層33において発生した光を、コア層33及び光閉じ込め層に閉じ込めるように働き、その結果、コア層33への光の閉じ込めが強められる。光閉じ込め層は、コア層33への導波光の閉じ込めを強化するために、半導体基板20及び上部クラッド層35よりも高い屈折率を有しており且つ半導体基板20に格子整合することが可能な材料からなることが望ましい。光閉じ込め層には、例えばアンドープ又はn型のGaInAsが用いられる。
An optical confinement layer may be provided between the
絶縁膜71は、半導体素子部10のY方向における後端面10a側に設けられている。具体的には、絶縁膜71は、積層端面30b上及び基板端面20c上に設けられ、上部電極50上及び下部電極60上にわたって延びている。より詳細には、絶縁膜71は、積層端面30b及び基板端面20cを全て覆うと共に、上部電極50の後端面10a側の端部、及び下部電極60の後端面10a側の端部を全て覆う。後端面10a上の絶縁膜71のY方向の厚さは、上部電極50上の絶縁膜71のZ方向の厚さ、及び下部電極60上の絶縁膜71のZ方向の厚さよりも大きい。一例では、後端面10a上の絶縁膜71のY方向の厚さは、100nm〜200nmであり、上部電極50上及び下部電極60上の絶縁膜71のZ方向の厚さは、20nm〜30nmである。絶縁膜71は、例えばSiO2、SiON、SiN、Al2O3(アルミナ)、BCB樹脂、ポリイミド樹脂のうち少なくとも一つを含む誘電体膜である。金属膜72は、絶縁膜71を介して積層端面30b及び基板端面20c上に設けられ、上部電極50上及び下部電極60上にわたって延びている。具体的には、金属膜72は、積層端面30b及び基板端面20cを全て覆うと共に、上部電極50の後端面10a側の端部、及び下部電極60の後端面10a側の端部を全て覆う。金属膜72は、例えばAuを含み、例えば90%を超える高反射率を有する。半田4は、サブマウント3上において基板端面10cに至る範囲に設けられている。下部電極60上にわたって延びる金属膜72は、半田4と接触する。あるいは、金属膜72は基板端面20cを覆うが下部電極60c上にはわたって延びない場合もある。この場合でも、基板端面20c上の金属膜72の下部が、半田4と接触する。下部電極60cにわたって延びない金属膜72は、後述の金属膜72を成膜する工程において、基板端面10cまで至る長い保護板90を用いる場合に得られる。
The insulating
絶縁膜75は、Z方向において上部電極50と金属膜72との間に設けられる部分を含んでいる。具体的には、絶縁膜75は、上部電極50と絶縁膜71との間に挟まれている。そして、絶縁膜75のY方向における一端は、後端面10aを含む平面内に含まれており、絶縁膜75の他端は、Y方向において上部電極50上の絶縁膜71の縁に対して前端面10b側に延びている。絶縁膜75上には、上部電極50上の絶縁膜71の縁及び金属膜72の縁が位置している。なお、絶縁膜75上において、金属膜72の縁は、Y方向において絶縁膜71の縁に対して当該平面側に位置している。
The insulating
また、絶縁膜75のZ方向の厚さは、上部電極50上の絶縁膜71のZ方向の厚さよりも厚い。絶縁膜75のZ方向の厚さは、例えば100nm〜300nmであり、より好ましくは、例えば150〜300nmである。絶縁膜75は、絶縁膜71と同じ材料から成る誘電体膜であってもよく、絶縁膜71とは異なる材料から成る誘電体膜であってもよい。絶縁膜75は、例えばSiO2、SiON、SiN、Al2O3(アルミナ)、BCB樹脂、ポリイミド樹脂のうち少なくとも一つを含む誘電体膜である。SiO2及びSiONは、上部電極50との密着性が良好な為、絶縁膜75の材料に用いられる。
The thickness of the insulating
以上の構成を備えるQCL1の作製方法の一例について、以下に説明する。図4(a)〜図4(c)、図5(a)〜図5(c)、図6(a)〜図6(c)、図7、図8(a)及び図8(b)、並びに図9は、図1のQCL1の作製工程を示す図である。なお、図4(a)〜図4(c)並びに図6(a)〜図6(c)は、図1のIII−III線に沿ったYZ断面に対応する断面を示しており、図5(a)〜図5(c)は、XZ断面を示している。まず、半導体基板20となるウェハを準備する。そして、1回目の結晶成長工程にて、例えばMBE及びOMVPE等の成長方法を用いて、ウェハの主面上に、バッファ層32、コア層33、及び回折格子層34をこの順に結晶成長させる。その後、回折格子層34上にレジスト80を塗布する。続いて、図4(a)に示されるように、通常のフォトリソグラフィ技術によって回折格子34aのためのパターンをレジスト80に形成する。このとき、Y方向におけるレジスト80のパターンの幅をΛとする。続いて、回折格子層34に対してZ方向においてエッチングを行うことにより、図4(b)に示されるように、回折格子34aのための周期構造が回折格子層34上に形成される。
An example of a method for manufacturing the
次に、2回目の結晶成長工程にて、図4(c)に示されるように、回折格子層34上に上部クラッド層35、及びコンタクト層36をこの順に結晶成長させる。次に、図5(a)に示されるように、通常のフォトリソグラフィ技術によって半導体積層30となる領域にマスク81を形成する。なお、半導体積層30となる領域とは、X方向における所定幅WMを有しており、QCL1のX方向における中央においてY方向に延在する領域である。なお、マスク81には、例えば絶縁膜71の材料と同じ材料が用いられる。すなわち、マスク81には、SiN、SiON、アルミナ、及びSiO2のうち少なくとも1つを含む誘電体材料が用いられる。
Next, in the second crystal growth step, as shown in FIG. 4C, the upper clad
その後、このマスク81を用いて半導体積層30に対してZ方向においてエッチングすることによって、図5(b)に示されるように、メサ状の半導体積層30が形成される。なお、半導体積層30のエッチングとしては、ドライエッチング又はウェットエッチングを適用することができるが、ドライエッチングを適用することが好ましい。その理由は、半導体積層30の所定幅WMは、QCL1の素子特性に大きく影響するので、垂直エッチング性に優れるドライエッチングによれば、所定幅WMを精度良く加工することができるからである。ドライエッチングとして、例えば反応性イオンエッチング(RIE)を使用できる。反応性イオンエッチングでは、プラズマ状のエッチングガスが用いられる。
Thereafter, the
次に、3回目の結晶成長工程にて、半導体積層30上にマスク81を残した状態にて、例えばFeを添加したInP等の半絶縁性の半導体層を成長する。このとき、図5(c)に示されるように、マスク81の上には結晶成長がされず、半導体積層30の両側面上の2つの領域(すなわち、図5(b)においてエッチングにより除去された部分に対応する2つの領域)をそれぞれ埋め込むように当該半導体層が成長される。このようにして、2つの電流ブロック部40が形成される。次に、マスク81を除去した後、図6(a)に示されるように、半導体積層30上(すなわち上面30a上)に上部電極50を形成する。その後、図6(b)に示されるように、絶縁膜75となる絶縁膜76を上部電極50上に形成する。次に、上部電極50の、絶縁膜75が形成される領域上に、レジスト82をパターニングする。次に、絶縁膜76に対してZ方向においてエッチングすると、レジスト82に保護された絶縁膜76のみが、上部電極50上に残存する。その後、レジスト82を除去すると、図6(c)に示されるように、上部電極50上に絶縁膜75が形成される。その後、研磨等によりウェハの厚さを劈開可能な厚さ(例えば100〜200μm)まで薄くした後、図7に示されるように、下部電極60を半導体基板20の裏面20b上に形成する。
Next, in the third crystal growth step, a semi-insulating semiconductor layer such as InP to which Fe is added is grown with the
以上の工程を経ると、図8(a)に示されるように、ウェハ全面において、絶縁膜75が形成された複数の半導体素子部10がX方向及びY方向にて整列した状態にて形成される。なお、図8(a)には、複数の半導体素子部10を個々に分割する際における各半導体素子部10間の境界線B1,B2が示されている。境界線B1は、X方向に沿っており、境界線B2は、Y方向に沿っている。そして、境界線B1にて複数の半導体素子部10を劈開することによって、境界線B1に沿ってウェハに亀裂を生じさせる。これにより、ウェハが境界線B1に沿って分割され、図8(b)に示されるようなチップバー85が形成される。チップバー85は、X方向に沿って配列される複数の半導体素子部10、及び半導体素子部10に形成された絶縁膜75から成る。チップバー85は、Y方向においてQCL1の後端面10aを含む端面85aを有する。絶縁膜75は、チップバー85のY方向における端面85a側に設けられる。
After the above steps, as shown in FIG. 8A, the plurality of
続いて、絶縁膜71及び金属膜72を端面85a上に成膜する工程について説明する。まず、図9に示されるように、チップバー85の所望の領域に絶縁膜71を成膜する為に、2枚の保護板90を用意する。所望の領域とは、チップバー85の端面85aを含む一部の領域である。保護板90は、X方向を長手方向とする長方形薄板状を呈している。図9に示されるように、1枚の保護板90を用いて、チップバー85の当該一部の領域を除く他の領域に含まれる上部電極50を全て覆う。このとき、絶縁膜75のY方向における前端面10b側の一部も覆う。そして、もう1枚の保護板90を用いて、チップバー85の当該他の領域に含まれる下部電極60を全て覆う。次に、端面85a上に絶縁膜71を成膜する。具体的には、例えばCVDやスパッタを用いて、絶縁膜71の構成原子を、端面85aと対向する側から当該端面85a上に堆積させる。端面85aと対向する側とは、端面85aの法線方向において端面85aと対向する位置を指す。このとき、絶縁膜71は、絶縁膜75上及び下部電極60上への回り込みにより、絶縁膜75上及び下部電極60上にも成膜される。成膜後、保護板90を取り外す。このようにして、絶縁膜71がチップバー85の当該一部の領域に形成される。
Subsequently, a process of forming the insulating
続けて、金属膜72を端面85a上に成膜する。具体的には、例えば電子ビーム蒸着を用いて、金属膜72の構成原子を端面85aと対向する側から端面85a上に堆積させる。このとき、金属膜72は、絶縁膜75上への回り込みにより、絶縁膜75上にも成膜される。このようにして、金属膜72がチップバー85の当該一部の領域に形成される。成膜後、保護板90を取り外す。
Subsequently, a
なお、金属膜72を成膜するときに用いる保護板90のY方向の長さは、絶縁膜71を成膜するときに用いる保護板90のY方向の長さよりも長い。これにより、絶縁膜75上の絶縁膜71の縁が、絶縁膜75上の金属膜72の縁に対して、Y方向における端面85aとは反対側に位置するので、金属膜72が上部電極50に直接接触することによる短絡の発生を防止することができる。最後に、Y方向に沿った境界線B2(図8(b)参照)に沿ってチップバー85を劈開することによって、境界線B2に沿ってウェハに亀裂を生じさせる。これにより、チップバー85が境界線B2に沿って個々に分割される。最終的に、図1に示したようなQCL1が形成される。
The length in the Y direction of the
以上に説明した、本実施形態のQCL1によって得られる効果を、従来技術の課題と共に説明する。QCLは、例えば環境ガス分析、医療診断、及び産業加工といった今後高い成長が期待される技術分野において使用可能な光源として有望視されている。QCLは、中赤外域(例えば波長3μm〜30μm)のレーザ発振光を生成することが可能である。QCLは、小型化及び低コスト化を実現する光源として期待されおり、現在盛んに開発されている。特に、中赤外域で有望なガスセンシング分野においては、特定ガスの吸収線のみを検知する必要があることから、中赤外域における単一モード動作が可能なDFB型のQCLの開発が主流となっている。このようなQCLでは、原理上、LOフォノン散乱等に起因する非発光再結合が顕著に生じる為、QCLのレーザ発振に必要な閾値電流が数百mA〜数Aと増大し、これに伴い、QCLの消費電力も増大する。このような閾値電流の増大は、QCLの実用化を阻む一因である。そこで、このような閾値電流の増大を抑えるために、QCLのレーザ共振器を構成する端面に金属膜を設けることが考えられる。
The effects obtained by the
ここで、金属膜が当該端面上に設けられたQCLの構造を比較例として説明する。図10は、比較例としてのQCL100の斜視図である。図11は、図10のXI−XI線に沿った断面YZ図である。なお、各図には、理解の容易の為、XYZ直交座標系が示されている。また、このQCL100は、実際には例えばサブマウント上に半田4を介して実装されるので、図11には、QCL100の下に半田4が付着した状態が示されている。このQCL100の電流狭窄構造は、本実施形態のQCL1の構造と同様の埋め込みヘテロストラクチャーである。QCL100は、図10に示されるように、半導体素子部10と、絶縁膜71と、金属膜72とを備える。
Here, a QCL structure in which a metal film is provided on the end face will be described as a comparative example. FIG. 10 is a perspective view of a
QCL100と本実施形態のQCL1との相違点は、QCL100が絶縁膜75を備えていない点である。このQCL100を、半田4を介してサブマウント上に実装すると、下部電極60上の金属膜72が、半田4に接触する。このように金属膜72が半田4に接触した状態で、QCL100のレーザ発振の為に上部電極50と下部電極60との間に電圧(例えば10V以上の高電圧)が印加されると、下部電極60に印加された電圧が、半田4を介して金属膜72に印加される。その結果、上部電極50上の金属膜72と上部電極50との間に、絶縁膜71を介して当該電圧が印加される。
The difference between the
しかしながら、上部電極50上の絶縁膜71の厚さT2は、上述したように、後端面10a上の絶縁膜71の厚さT1よりも極めて薄くなり易いので、このような極めて薄い絶縁膜71を介して上部電極50上の金属膜72と上部電極50との間に例えば10V以上の高電圧が印加されると、その間の絶縁膜71が破壊されるおそれがある。その結果、絶縁膜71の破壊された部分を経由して後端面10a付近に大電流(いわゆる突入電流)が流れ、例えば端面破壊等の故障がQCL100に生じるおそれがある。なお、上部電極50上の絶縁膜71の厚さを厚くしようとすると、これに伴い、後端面10a上の絶縁膜71の厚さを更に厚く(例えば数倍程度)する必要がある。この場合、絶縁膜71を後端面10a上に成膜する時間が増大(例えば数倍程度)するので、QCL100の生産性が低下する。加えて、このような極めて厚い絶縁膜71が後端面10a上に成膜されると、その絶縁膜71に発生する応力が増大することによる後端面10aの劣化や、絶縁膜71の亀裂、絶縁膜71の後端面10aからの剥離等が生じるおそれがある。
However, since the thickness T2 of the insulating
これに対し、本実施形態のQCL1では、図3に示されるように、Z方向において上部電極50と金属膜72との間に絶縁膜75が設けられており、加えて、その絶縁膜75の厚さが絶縁膜71の厚さよりも厚いので、上部電極50と金属膜72との間の絶縁領域(すなわち絶縁膜71及び絶縁膜75とから成る領域)を十分に確保することができる。すなわち、上部電極50と金属膜72との間の絶縁耐性を高めることができる。従って、QCL1によれば、上部電極50上の金属膜72と上部電極50との間に当該電圧が印加されても、当該電圧による絶縁膜71,75の破壊を抑えることができる。その結果、その絶縁膜71,75の破壊に起因する端面破壊等によるQCL1の素子特性の劣化を抑えることができる。
On the other hand, in the
また、本実施形態のように、絶縁膜71及び絶縁膜75の少なくとも一方は、SiO2、SiON、SiN、アルミナ、BCB樹脂、及びポリイミド樹脂のうち少なくとも一つを含んでもよい。これらは、後端面10aの保護膜として、優れた耐久性や絶縁性を有する。また、これらは、例えばスパッタ、CVD、又はスピンコートといった一般的な誘電体膜成膜方法を用いて後端面10a上に容易に成膜される。すなわち、上述したQCL1の作製工程に絶縁膜71,75の成膜工程を容易に導入することができる。
Further, as in the present embodiment, at least one of the insulating
また、本実施形態のように、金属膜72は、Auを含んでもよい。これにより、後端面10aにおいて、金属膜72を、例えば90%を超える反射率を有する高反射膜として有効に機能させることができる。
Further, as in the present embodiment, the
また、本実施形態のように、上部クラッド層35は、InP層でもよい。InPは、中赤外域の発振光に対して透明(光吸収を示さない)であるので、上部クラッド層35の材料として好適である。また、InPは2元混晶でありInPの半導体基板20に格子整合するので、InP層をInP基板上に良好に結晶成長させることができる。また、InPの熱伝導性は良好である為、上部クラッド層35を介してコア層33からの熱を良好に放出できる。これにより、QCL1の温度特性を高めることができる。
Further, as in the present embodiment, the
また、本実施形態のように、コア層33は、発光領域である複数の活性層と、活性層にキャリアを注入するための複数の注入層とを含み、活性層及び注入層が、Z方向に沿って交互に配列されていてもよい。このように活性層間に注入層を設けることにより、電子が隣り合う活性層に連続的にスムーズに受け渡されて、活性層内の伝導帯において電子がサブバンド間を遷移することによる発光が効率良く生じさせることができる。その結果、QCL1の発振特性を高めることができる。
In addition, as in the present embodiment, the
また、本実施形態のように、活性層及び注入層は、それぞれGaInAs/AlInAsの超格子列を含んでもよい。この超格子列は、中赤外域の波長(例えば3〜20μm)に相当する、活性層内の伝導帯における電子のサブバンド間の遷移を提供できる。従って、中赤外域の波長の光を発振可能なQCL1のコア層33の材料として好適である。
Further, as in the present embodiment, the active layer and the injection layer may each include a GaInAs / AlInAs superlattice array. This superlattice array can provide transitions between subbands of electrons in the conduction band in the active layer, corresponding to wavelengths in the mid-infrared region (eg, 3-20 μm). Therefore, it is suitable as a material for the
また、本実施形態のように、半導体基板20は、InP基板でもよい。QCL1を構成する半導体積層30は、InPに近い格子定数を有する。従って、半導体基板20をInP基板とすることにより、半導体基板20上において半導体積層30を良好な結晶品質にて成長させることができる。また、InPは、中赤外域の光に対して透明であるので、InP基板をコア層33に対する下部クラッド層として機能させることができる。
Further, as in the present embodiment, the
(第1変形例)
図12は、上記実施形態の第3変形例によるQCL1Aの断面図である。なお、図12では、QCL1Aの半導体積層30を含むYZ断面を示している。本変形例と上記実施形態との相違点は、上部電極及び下部電極の厚さである。すなわち、本変形例の上部電極50A及び下部電極60Aの一部が薄くなっている。図12に示されるように、上面30aは、領域30c(第1領域)、及び、Y方向において積層端面30bと領域30cとの間に位置する領域30d(第2領域)を含む。領域30c及び領域30dは、Y方向に沿って配列されている。領域30cは、上面30aの領域30dを除く領域であり、前端面10bに繋がっている。領域30dは、上面30aのY方向における一端部に設けられる領域であり、後端面10aに繋がっている。上部電極50Aは、領域30c上及び領域30d上に設けられる。領域30d上に設けられる上部電極50Aの厚さは、領域30c上に設けられる上部電極50Aの厚さよりも薄い。
(First modification)
FIG. 12 is a cross-sectional view of a
また、裏面20bは、領域20f(第3領域)、及び、Y方向において基板端面20cと領域30cとの間に位置する領域20g(第4領域)を含む。領域20f及び領域20gは、Y方向に沿って配列されている。領域20fは、裏面20bの領域20gを除く領域であり、前端面10bに繋がっている。領域20gは、裏面20bのY方向における一端部に設けられる領域であり、後端面10aに繋がっている。下部電極60Aは、領域20f上及び領域20g上に設けられる。領域20g上に設けられる下部電極60Aの厚さは、領域20f上に設けられる下部電極60Aの厚さよりも薄い。
The
領域30c上に設けられる上部電極50AのZ方向の厚さ、及び領域20f上に設けられる下部電極60AのZ方向の厚さは、QCL1Aの放熱性の低下を抑制する為に、例えば5μm〜10μmの厚さに設定される。これに対して、領域30d上に設けられる上部電極50AのZ方向の厚さ、及び領域20g上に設けられる下部電極60AのZ方向の厚さは、例えば0.5〜1.0μmである。また、領域30d上に設けられる上部電極50AのY方向の長さ(すなわち領域30dのY方向の長さ)、及び、領域20g上に設けられる下部電極60AのY方向の長さ(すなわち領域20gのY方向の長さ)は、例えば10〜100μmである。
The thickness in the Z direction of the
絶縁膜71、絶縁膜75、及び金属膜72は、領域30d上から領域30c上にわたって延びる。絶縁膜71及び金属膜72は、更に、領域20g上から領域20f上にわたって延びる。絶縁膜71には、領域30c上に設けられる上部電極50Aと、領域30d上に設けられる上部電極50Aとの間の境界付近に段差部71aが形成されている。また、絶縁膜71には、領域20f上に設けられる下部電極60Aと、領域20g上に設けられる下部電極60Aとの間の境界付近に段差部71bが形成されている。一例では、段差部71a及び段差部71bは、Y方向と直交する。
The insulating
このように劈開面となる後端面10a(すなわち積層端面30b及び基板端面20c)の近傍の上部電極50A及び下部電極60Aの厚さを薄くすることによって、後端面10aにおいて容易に劈開することができる。その結果、QCL1Aを作製する際の歩留りを高めることができる。また、領域30c上に設けられる上部電極50Aの厚さよりも、領域30d上に設けられる上部電極50Aの厚さの方が薄いので、領域30c上に設けられる上部電極50Aの電気抵抗よりも、領域30d上に設けられる上部電極50Aの電気抵抗の方が大きくなる。また、領域20f上に設けられる下部電極60Aの厚さよりも、領域20g上に設けられる下部電極60Aの厚さの方が薄いので、領域20f上に設けられる下部電極60Aの電気抵抗よりも、領域20g上に設けられる下部電極60Aの電気抵抗の方が大きくなる。これにより、後端面10aの近傍を流れるリーク電流を低減することができる。その結果、QCL1Aの素子特性を向上させる(例えば閾値電流を低減する)ことができる。また、このように領域30d上に設けられる上部電極50Aの厚さ、及び領域20g上に設けられる下部電極60Aの厚さを薄くした場合であっても、上記実施形態の効果と同様の効果を好適に奏することができる。
Thus, the
続いて、本変形例によるQCL1Aの作製方法の一例について、以下に説明する。本変形例によるQCL1Aの作製方法は、2つの電流ブロック部40を形成する3回目の結晶成長工程(図5(c)参照)までは上記実施形態と同じである。従って、その工程までの説明については省略し、半導体積層30上に上部電極50Aを形成する工程以降の工程について説明する。図13(a)〜図13(c)は、図12のQCL1Aの作製工程を示す図である。なお、図13(a)〜図13(c)は、QCL1Aの半導体積層30を含むYZ断面を示している。まず、図13(a)に示されるように、半導体積層30の上面30aの全面上に、上部電極50Aとなる金属膜51を薄く形成する。その後、領域30d上に設けられる金属膜51を覆うようにレジスト86をパターニングする。
Subsequently, an example of a manufacturing method of the
次に、図13(b)に示されるように、薄く形成された金属膜51上に、更に金属膜51を形成する。このとき、レジスト86上には金属膜51は形成されないので、領域30c上に設けられる金属膜51上にのみ更に金属膜51が形成される。その結果、領域30d上に設けられる金属膜51の厚さが、領域30c上に設けられる金属膜51の厚さよりも小さくなる。このようにして、上部電極50Aが上面30a上に形成される。次に、図13(c)に示されるように、レジスト86を除去する。その後、上記実施形態(図6(b)及び図6(c)参照)と同じようにして、絶縁膜75を上部電極50A上に形成する。続いて、上部電極50Aを形成する工程と同じようにして、半導体基板20の裏面20b上に下部電極60Aを形成する。その後の工程は、上記実施形態と同じであるので、説明を省略する。
Next, as illustrated in FIG. 13B, a
ここで、端面85aと対向する側から端面85a上に金属膜72を成膜する際に、金属膜72を構成する金属粒子が段差部71aにて跳ね返されるので、金属膜72が、領域30c上に設けられる上部電極50A上に回り込み難くなる。これにより、金属膜72が、領域30c上に設けられる上部電極50A上に成膜され難くなるので、金属膜72と上部電極50Aとの電気的な絶縁をより確実にすることができる。また、このとき、金属膜72を構成する金属粒子が段差部71bにも跳ね返されるので、金属膜72が、領域20f上に設けられる下部電極60A上に回り込み難くなる。これにより、金属膜72が、領域20f上に設けられる下部電極60A上に成膜され難くなるので、金属膜72と下部電極60Aとの電気的な絶縁をより確実にすることができる。すなわち、本変形例のQCL1Aによれば、後端面10a近傍の絶縁性を高めることができ、後端面10a近傍の絶縁膜71の破壊を抑えることができる。なお、本変形例では、領域30d上に設けられる上部電極50A、及び領域20g上に設けられる下部電極60Aの両方の厚さが、領域30c上に設けられる上部電極50A、及び領域20f上に設けられる下部電極60Aの厚さよりもそれぞれ薄い場合を例示したが、領域30d上に設けられる上部電極50Aのみが、領域30c上に設けられる上部電極50Aよりも薄くてもよく、領域20g上に設けられる下部電極60Aのみが、領域20f上に設けられる下部電極60Aよりも薄くてもよい。このような場合であっても、上記の効果を好適に奏することができる。
Here, when the
図14は、本変形例の別の例によるQCL1Bの断面図である。図14に示されるように、上部電極50Aが、領域30c上のみに設けられており、下部電極60Aが、領域20f上のみに設けられてもよい。すなわち、上部電極50Aは、領域30d上には設けられておらず、下部電極60Aは、領域20g上には設けられていない。絶縁膜71、絶縁膜75、及び金属膜72は、領域30d上から領域30c上にわたって延びる。絶縁膜71及び金属膜72は、更に、領域20g上から領域20f上にわたって延びる。このように上部電極50A及び下部電極60Aが、後端面10aの近傍に設けられないようにすることにより、上記の効果をより顕著に奏することができる。すなわち、このQCL1Bによれば、後端面10aにおいて更に容易に劈開することができる。その結果、QCL1Bを作製する際の歩留りを更に高めることができる。また、上部電極50A及び下部電極60Aが、後端面10aの近傍には設けられていないので、後端面10aの近傍の電気抵抗をより大きくすることができる。これにより、後端面10aの近傍を流れるリーク電流を更に低減することができる。その結果、QCL1Bの素子特性を更に向上させる(例えば閾値電流を低減する)ことができる。
FIG. 14 is a cross-sectional view of a
なお、QCL1Bを作製する際には、上記実施形態の2つの電流ブロック部40を形成する3回目の結晶成長工程(図5(c)参照)の後、以下の工程を経る。図15(a)〜図15(c)は、図14のQCL1Bの作製工程を示す図である。なお、図15(a)〜図15(c)では、QCL1Bの半導体積層30を含むYZ断面を示している。まず、図15(a)に示されるように、領域30dを覆うようにレジスト87をパターニングする。次に、図15(b)に示されるように、蒸着等により領域30c上及びレジスト87上に上部電極50Aとなる金属膜52を形成する。次に、図15(c)に示されるように、レジスト87をリフトオフにより除去する。これにより、レジスト87と、レジスト87上に形成された金属膜52とが同時に除去される。このようにして、上部電極50Aが上面30a上に形成される。その後、上記実施形態(図6(b)及び図6(c)参照)と同じようにして、絶縁膜75を上部電極50A上に形成する。
In addition, when manufacturing QCL1B, the following processes are passed after the third crystal growth process (refer FIG.5 (c)) which forms the two
続いて、上部電極50Aを形成する工程と同じようにして、半導体基板20の裏面20b上に下部電極60Aを形成する。このようにして、本変形例によるQCL1Bの半導体素子部10Aが完成する。その後の工程は、上記実施形態と同じであるので、説明を省略する。なお、QCL1Bでは、上部電極50A及び下部電極60Aの両方が、領域30c上及び領域20f上にのみそれぞれ設けられている場合を例示したが、上部電極50Aが領域30c上のみに設けられる構成、下部電極60Aが領域20f上のみに設けられる構成のうちいずれか一方のみを採用してもよい。このような場合であっても、上記の効果を好適に奏することができる。
Subsequently, the
(第2変形例)
図16は、上記実施形態の第2変形例によるQCL1Cの断面図である。なお、図16では、QCL1Cの半導体積層30を含むYZ断面を示している。本変形例と上記実施形態との相違点は、第2絶縁膜の厚さである。すなわち、本変形例では、絶縁膜75Aの一部が厚くなっている。絶縁膜75Aは、領域75a(第5領域)、及び、Y方向において後端面10aを含む平面と領域75aとの間に位置する領域75b(第6領域)を有する。領域75aは、Y方向において、上部電極50上の絶縁膜71の縁に対して、前端面10b側に向かって延びている。領域75aのZ方向の厚さは、領域75bのZ方向の厚さよりも厚い。一例では、領域75aの厚さは、200〜400nmであり、より好ましくは300〜400nmである。領域75aは、Z方向において、主面20aを基準として金属膜72よりも高い位置に設けられる。換言すれば、領域75aは、Z方向において、金属膜72に対して上部電極50とは反対側に突出する。
(Second modification)
FIG. 16 is a cross-sectional view of a
領域75bは、Z方向において上部電極50と絶縁膜71との間に挟まれている。領域75bのZ方向の厚さは、上記実施形態の絶縁膜75のZ方向の厚さと同じである。上部電極50上の絶縁膜71及び金属膜72の縁は、領域75b上に位置している。すなわち、上部電極50上の絶縁膜71及び金属膜72は、領域75b上に設けられており、領域75a上には設けられていない。
The
領域75aと領域75bとの境界には、Y方向と交差する段差部75cが形成されている。一例では、段差部75cは、Y方向と直交する。段差部75cは、Y方向において、領域75b上の絶縁膜71の縁及び金属膜72の縁と対向する。絶縁膜75Aがこのような段差部75cを有することによって、後端面10a上に金属膜72を成膜する際に、金属膜72を構成する金属粒子が、段差部75cにて跳ね返され易くなり、上部電極50上に回り込み難くなる。すなわち、金属膜72が、絶縁膜75A上から上部電極50上にわたって成膜され難くすることができる。これにより、金属膜72と上部電極50との接触による短絡を抑えることができる。その結果、その短絡の発生に起因するQCL1Cの動作不良の発生を抑えることができる。
At the boundary between the
続いて、本変形例によるQCL1Cの作製方法の一例について、以下に説明する。本変形例によるQCL1Cの作製方法は、絶縁膜76を上部電極50上に形成する工程(図6(c)参照)までは上記実施形態と同じである。従って、以下では、その工程までの説明については省略し、その工程の後、絶縁膜75Aを形成する工程以降の工程について説明する。但し、絶縁膜76を上部電極50上に形成する工程では、絶縁膜76のZ方向の厚さを、領域75aのZ方向の厚さと同じにする。図17(a)〜図17(c)は、図16のQCL1Cの作製工程を示す図である。まず、図17(a)に示されるように、上部電極50上にレジスト88をパターニングする。このとき、レジスト88は、絶縁膜76における領域75bとなる領域上を除いて、上部電極50上にパターニングされる。次に、レジスト88で覆われていない絶縁膜76に対してZ方向においてエッチングすると、図17(b)に示されるように、絶縁膜75Aが上部電極50上に形成される。その後、図17(c)に示されるように、レジスト88を除去する。その後の工程は、上記実施形態と同じであるので、説明を省略する。
Next, an example of a method for manufacturing the
本発明の量子カスケード半導体レーザは、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した実施形態及び各変形例を、必要な目的及び効果に応じて互いに組み合わせてもよい。また、上述した実施形態及び各変形例では、絶縁膜及び金属膜が、半導体素子部のY方向における後端面側にのみ設けられていたが、絶縁膜及び金属膜は、半導体素子部の前端面側にのみ設けられてもよく、半導体素子部の前端面及び後端面の両方に設けられてもよい。また、上述した実施形態及び各変形例では、QCLは埋め込みヘテロストラクチャーを有していたが、例えば半導体積層30の両側面上に絶縁膜(例えばSiO2等の誘電体膜)を成膜したハイメサ構造等の他の任意の構造を有してもよい。また、上述した実施形態及び各変形例では、回折格子層34を有するDFB型のQCLを説明したが、これに限定されることはない。すなわち、上述した実施形態及び各変形例は、例えば回折格子層34を有さないファブリーペロー(FP)型のQCLにも同様に適用できる。このFP型のQCLは、DFB型のQCLと同様の改善を提供できる。また、上述した実施形態及び各変形例では、上部電極がカソード電極であり、下部電極がアノード電極である場合を例示したが、上部電極がアノード電極であり、下部電極がカソード電極であってもよく、この場合にも上述した実施形態及び各変形例の効果と同様の効果が得られる。
The quantum cascade laser of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other modifications are possible. For example, the above-described embodiments and modifications may be combined with each other according to the necessary purpose and effect. In the above-described embodiment and each modification, the insulating film and the metal film are provided only on the rear end surface side in the Y direction of the semiconductor element portion. However, the insulating film and the metal film are provided on the front end surface of the semiconductor element portion. It may be provided only on the side, or may be provided on both the front end face and the rear end face of the semiconductor element portion. In the above-described embodiments and modifications, the QCL has a buried heterostructure. However, for example, a high mesa in which an insulating film (for example, a dielectric film such as SiO 2 ) is formed on both side surfaces of the
1,1A,1B,1C…量子カスケード半導体レーザ、2…キャリア、3…サブマウント、4…半田、5…ワイヤ、10…半導体素子部、10a…後端面、10b…前端面、20…半導体基板、20a…主面、20b…裏面、20c…基板端面、30c,30d,20f,20g,75a,75b…領域、30…半導体積層、30a…上面、30b…積層端面、32…バッファ層、33…コア層、34…回折格子層、34a…回折格子、35…上部クラッド層、36…コンタクト層、40…電流ブロック部、50,50A…上部電極、60,60A…下部電極、71,75,75A…絶縁膜、72…金属膜。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記第1方向において前記主面とは反対側に設けられる表面、前記基板端面を含む平面内に含まれる積層端面、前記積層端面から前記第2方向に沿って延びるコア層、及び前記コア層上に設けられるクラッド層を有し、前記主面上に設けられる半導体積層と、
前記表面上に設けられる第1電極と、
前記裏面上に設けられる第2電極と、
前記積層端面上及び前記基板端面上に設けられ、前記第1電極上にわたって延びる第1絶縁膜と、
前記第1絶縁膜を介して前記積層端面上及び前記基板端面上に設けられ、前記第1電極上にわたって延びる金属膜と、
前記第1電極上に設けられ、前記第1方向において前記第1電極と前記金属膜との間に設けられる部分を含む第2絶縁膜と、
を備え、
前記第2絶縁膜の前記第1方向の厚さは、前記第1電極上に設けられる前記第1絶縁膜の前記第1方向の厚さよりも厚い、量子カスケード半導体レーザ。 A semiconductor substrate having a main surface and a back surface facing each other in a first direction, and a substrate end surface intersecting a second direction orthogonal to the first direction;
A surface provided on a side opposite to the main surface in the first direction, a laminated end surface included in a plane including the substrate end surface, a core layer extending from the laminated end surface along the second direction, and the core layer A semiconductor layer provided on the main surface;
A first electrode provided on the surface;
A second electrode provided on the back surface;
A first insulating film provided on the stacked end surface and the substrate end surface and extending over the first electrode;
A metal film provided on the stacked end face and the substrate end face via the first insulating film and extending over the first electrode;
A second insulating film provided on the first electrode and including a portion provided between the first electrode and the metal film in the first direction;
With
The quantum cascade laser, wherein a thickness of the second insulating film in the first direction is thicker than a thickness of the first insulating film provided on the first electrode in the first direction.
前記第2領域上に設けられる前記第1電極の厚さは、前記第1領域上に設けられる前記第1電極の厚さよりも薄い、請求項1に記載の量子カスケード半導体レーザ。 The surface includes a first region and a second region located between the stacked end surface and the first region in the second direction,
2. The quantum cascade laser according to claim 1, wherein a thickness of the first electrode provided on the second region is thinner than a thickness of the first electrode provided on the first region.
前記第1電極は、前記第1領域上のみに設けられている、請求項1に記載の量子カスケード半導体レーザ。 The surface includes a first region and a second region located between the stacked end surface and the first region in the second direction,
The quantum cascade laser according to claim 1, wherein the first electrode is provided only on the first region.
前記第4領域上に設けられる前記第2電極の厚さは、前記第3領域上に設けられる前記第2電極の厚さよりも薄い、請求項1〜3のいずれか1項に記載の量子カスケード半導体レーザ。 The back surface includes a third region and a fourth region located between the substrate end surface and the third region in the second direction,
4. The quantum cascade according to claim 1, wherein a thickness of the second electrode provided on the fourth region is thinner than a thickness of the second electrode provided on the third region. 5. Semiconductor laser.
前記第2電極は、前記第3領域上のみに設けられている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の量子カスケード半導体レーザ。 The back surface includes a third region and a fourth region located between the substrate end surface and the third region in the second direction,
4. The quantum cascade laser according to claim 1, wherein the second electrode is provided only on the third region. 5.
前記第5領域の前記第1方向の厚さは、前記第6領域の前記第1方向の厚さよりも厚い、請求項1〜5のいずれか1項に記載の量子カスケード半導体レーザ。 The second insulating film has a fifth region, and a sixth region located between the plane including the stacked end surface and the fifth region in the second direction,
6. The quantum cascade laser according to claim 1, wherein a thickness of the fifth region in the first direction is larger than a thickness of the sixth region in the first direction.
前記活性層と前記注入層とが、前記第1方向に沿って交互に配列されている、請求項1〜9のいずれか1項に記載の量子カスケード半導体レーザ。 The core layer includes a plurality of active layers that are light emitting regions, and a plurality of injection layers for injecting carriers into the active layer,
10. The quantum cascade laser according to claim 1, wherein the active layer and the injection layer are alternately arranged along the first direction. 11.
Priority Applications (5)
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