(57)【要約】【課題】レーザバーへの堆積を用いる該金属膜の堆積を回避できると共に反射端面上に金属膜を配置できる構造を有する量子カスケードレーザを提供する。【解決手段】量子カスケードレーザは、第１端面を含む第１領域、第２端面を含む第２領域、エピ面、及び基板面を有するレーザ構造体と、レーザ構造体の第２端面及びエピ面上に設けられた絶縁膜と、レーザ構造体のエピ面及び絶縁膜上に設けられ、絶縁膜の開口を介してエピ面に接触を成す電極と、レーザ構造体の第２端面及びエピ面上に設けられ、電極及び基板面から離れた金属膜を備え、前記第１領域及び第２領域は、第１軸の方向に配置され、絶縁膜は、金属膜と第２端面及びエピ面との間に設けられ、第２端面は第１領域と第２領域との境界に位置し、第２端面は半導体メサを終端させ、第１領域は、第１軸の方向に延在する接続面を含み、接続面は、第２端面を第１端面に接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子カスケードレーザであって、
第１端面を含む第１領域、第２端面を含む第２領域、エピ面、及び基板面を有するレーザ構造体と、
前記レーザ構造体の前記第２端面及び前記エピ面上に設けられた絶縁膜と、
前記レーザ構造体の前記エピ面及び前記絶縁膜上に設けられ、前記絶縁膜の開口を介して前記エピ面に接触を成す電極と、
前記レーザ構造体の前記第２端面及び前記エピ面上に設けられ、前記電極及び前記基板面から離れた金属膜と、
を備え、
前記絶縁膜は、前記金属膜と前記第２端面及び前記エピ面との間に設けられ、
前記エピ面は前記基板面の反対側にあり、
前記第１領域及び第２領域は、第１軸の方向に配置され、
前記第２領域は、前記第１軸の方向に延在するコア層を有する半導体メサを含み、
前記第２端面は前記第１領域と前記第２領域との境界に位置し、
前記第２端面は前記半導体メサを終端させ、
前記第１領域は、前記第１軸の方向に延在する接続面を含み、
前記接続面は、前記第２端面を前記第１端面に接続する、量子カスケードレーザ。
【請求項２】
前記レーザ構造体は、埋込体及び基板を含み、
前記第２端面は、前記基板内に底を有し、
前記基板は前記埋込体を搭載し、
前記埋込体は、前記第２領域において前記半導体メサを埋め込む電流ブロック部を有する、請求項１に記載された量子カスケードレーザ。
【請求項３】
前記接続面は、前記レーザ構造体の一側面から他側面まで延在し、
前記絶縁膜及び前記金属膜は、前記接続面上に設けられる、請求項１又は請求項２に記載された量子カスケードレーザ。
【請求項４】
前記レーザ構造体は、前記埋込体の前記電流ブロック部から延出する第１延在部及び第２延在部を前記第１領域に有し、
前記金属膜は、前記第１延在部及び前記第２延在部上に設けられる、請求項２に記載された量子カスケードレーザ。
【請求項５】
前記第１延在部及び前記第２延在部は、それぞれ、前記第１軸の方向に延在する第１側面及び第２側面を有し、
前記第１側面及び前記第２側面は前記第１端面に接続され、
前記接続面は、前記第１側面及び前記第２側面を互いに接続し、
前記第２端面は、前記第１側面及び前記第２側面を互いに接続し、
前記絶縁膜及び前記金属膜は、前記接続面、前記第１側面及び前記第２側面上に設けられる、請求項４に記載された量子カスケードレーザ。
【請求項６】
前記絶縁膜は、前記接続面上に設けられ、
前記絶縁膜は、前記第１端面の上端から離れており、
前記金属膜は、前記接続面上に設けられ、
前記金属膜は、前記第１端面の上端から離れ、
前記第１端面は、前記基板面を前記接続面に接続する、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された量子カスケードレーザ。
【請求項７】
前記絶縁膜は、前記接続面上に設けられ、
前記絶縁膜は、前記第１端面の上端に到達し、
前記金属膜は、前記接続面上に設けられ、
前記第１端面は、前記基板面を前記接続面に接続する、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された量子カスケードレーザ。
【請求項８】
前記金属膜は、前記第１端面の上端に到達しない、請求項７に記載された量子カスケードレーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子カスケードレーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１は、中赤外光を発生できる量子カスケードレーザを開示する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Applied.  Physics  Letters,  vol.89,  251119,  2006.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
量子カスケードレーザは、出射端面及び反射端面を含み、また反射端面に大きな反射率を与えるために反射膜を有する。反射膜は、以下のように作製される。アノード電極及びカソード電極を形成して完成された基板生産物から、レーザバーを作製する。レーザバーは、半導体レーザのための複数の区画の一次元配列を含み、また出射端面及び反射端面のためのそれぞれの端面を有する。反射膜の構成原子を含むフラックスをレーザバーの一端面に供給して、反射膜を形成する。具体的には、量子カスケードレーザには、反射端面上に金属膜を与えて、より高い反射率を得る。
【０００５】
レーザバーの端面への堆積により反射膜を形成するプロセスでは、レーザバーの端面から逸れたフラックスは、レーザバーの上面及び下面に堆積物を形成する。この作製方法は、レーザバーの上面及び下面上の堆積物厚の制御を難しくする。量子カスケードレーザに求まられることは、堆積物厚の制御における困難を解消することにある。
【０００６】
本発明の一側面は、レーザバーへの堆積を用いて反射金属膜を形成することを回避できると共に該金属膜を反射端面上に配置できる構造を有する量子カスケードレーザを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係る量子カスケードレーザは、第１端面を含む第１領域、第２端面を含む第２領域、エピ面、及び基板面を有するレーザ構造体と、前記レーザ構造体の前記第２端面及び前記エピ面上に設けられた絶縁膜と、前記レーザ構造体の前記エピ面及び前記絶縁膜上に設けられ、前記絶縁膜の開口を介して前記エピ面に接触を成す電極と、前記レーザ構造体の前記第２端面及び前記エピ面上に設けられ、前記電極及び前記基板面から離れた金属膜と、を備え、前記絶縁膜は、前記金属膜と前記第２端面及び前記エピ面との間に設けられ、前記エピ面は前記基板面の反対側にあり、前記第１領域及び第２領域は、第１軸の方向に配置され、前記第２領域は、前記第１軸の方向に延在するコア層を有する半導体メサを含み、前記第２端面は前記第１領域と前記第２領域との境界に位置し、前記第２端面は前記半導体メサを終端させ、前記第１領域は、前記第１軸の方向に延在する接続面を含み、前記接続面は、前記第２端面を前記第１端面に接続する。
【０００８】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明の一側面によれば。レーザバーへの堆積を用いて反射金属膜を形成することを回避できると共に該金属膜を反射端面上に配置できる構造を有する量子カスケードレーザを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本実施形態に係る量子カスケードレーザを模式的に示す平面図である。
【図２】図２は、図１に示されたＩＩ−ＩＩ線に沿って取られた断面を示す図面である。
【図３】図３の（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部及び（ｄ）部は、それぞれ、図１に示されたＩＩＩａ−ＩＩＩａ線、ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線、ＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線、及びＩＩＩｄ−ＩＩＩｄ線に沿って取られた断面を示す図面である。
【図４】図４の（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部、及び（ｄ）部は、それぞれ、図１に示されたＩＶａ−ＩＶａ線、ＩＶｂ−ＩＶｂ線、ＩＶｃ−ＩＶｃ線及びＩＶｄ−ＩＶｄ線に沿って取られた断面を示す図面である。
【図５】図５の（ａ）部及び（ｂ）部は、それぞれ、図１に示されたＶａ−Ｖａ線及びＶｂ−Ｖｂ線にそって取られた断面を示す図面である。
【図６】図６は、本実施形態に係る量子カスケードレーザ装置を概略的に示す図面である。
【図７】図７は、本実施形態に係る量子カスケードレーザを作製する方法における主要な工程を示す図面である。
【図８】図８は、本実施形態に係る量子カスケードレーザを作製する方法における主要な工程を示す図面である。
【図９】図９は、本実施形態に係る量子カスケードレーザを作製する方法における主要な工程を示す図面である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係る量子カスケードレーザを作製する方法における主要な工程を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
いくつかの具体例を説明する。
【００１２】
具体例に係る量子カスケードレーザは、（ａ）第１端面を含む第１領域、第２端面を含む第２領域、エピ面、及び基板面を有するレーザ構造体と、（ｂ）前記レーザ構造体の前記第２端面及び前記エピ面上に設けられた絶縁膜と、（ｃ）前記レーザ構造体の前記エピ面及び前記絶縁膜上に設けられ、前記絶縁膜の開口を介して前記エピ面に接触を成す電極と、（ｄ）前記レーザ構造体の前記第２端面及び前記エピ面上に設けられ、前記電極及び前記基板面から離れた金属膜と、を備え、前記絶縁膜は、前記金属膜と前記第２端面及び前記エピ面との間に設けられ、前記エピ面は前記基板面の反対側にあり、前記第１領域及び第２領域は、第１軸の方向に配置され、前記第２領域は、前記第１軸の方向に延在するコア層を有する半導体メサを含み、前記第２端面は前記第１領域と前記第２領域との境界に位置し、前記第２端面は前記半導体メサを終端させ、前記第１領域は、前記第１軸の方向に延在する接続面を含み、前記接続面は、前記第２端面を前記第１端面に接続する。
【００１３】
量子カスケードレーザによれば、接続面が、第２端面を第１端面に接続するように設けられて、第１軸の方向に、第２端面を第１端面から隔置する。この隔置により、金属膜を、第１端面上に設けることなく、第２端面上に設けて、半導体メサの終端に高反射率を提供できる。
【００１４】
また、第２端面は、第１領域と第２領域との境界に位置して、エピ面を接続面に繋ぐ。第２端面及び接続面は凹部を形成し、この凹部によれば、第１端面及び第２端面を互いに離して配置できると共に半導体メサを第１端面から離れた位置で終端できる。
【００１５】
量子カスケードレーザによれば、半導体メサを終端させる第２端面はその表面への金属膜形成により高反射化されるとともに、半導体メサからの熱の放出に、金属膜による伝搬経路を提供できる。
【００１６】
具体例に係る量子カスケードレーザでは、前記レーザ構造体は、埋込体及び基板を含み、前記第２端面は、前記基板内に底を有し、前記基板は前記埋込体を搭載し、前記埋込体は、前記第２領域において前記半導体メサを埋め込む電流ブロック部を有する。
【００１７】
量子カスケードレーザによれば、基板内に底を有する第２端面及び埋込体は、半導体メサのメサ端面に金属膜を形成することを容易にする、また、埋込体に電流ブロック部を提供して、電流ブロック部は第２領域において半導体メサからの熱の放散を容易にする。
【００１８】
具体例に係る量子カスケードレーザでは、前記接続面は、前記レーザ構造体の一側面から他側面まで延在し、前記絶縁膜及び前記金属膜は、前記接続面上に設けられる。
【００１９】
量子カスケードレーザによれば、第２端面がレーザ構造体の一側面から他側面に延在することを可能にする。半導体メサのメサ端面及びその周辺のエリアを第２端面に提供でき、接続面、メサ端面及びその周辺エリア上に金属膜及び絶縁膜が設けられる。金属膜は、半導体メサの端面から接続面を介して基板への熱伝搬の経路を提供できる。
【００２０】
具体例に係る量子カスケードレーザでは、前記レーザ構造体は、前記埋込体の前記電流ブロック部から延出する第１延在部及び第２延在部を前記第１領域に有し、前記金属膜は、前記第１延在部及び前記第２延在部上に設けられる。
【００２１】
量子カスケードレーザによれば、第１延在部及び第２延在部が電流ブロック部から延出して、絶縁膜及び金属膜が第２端面及び接続面並びに第１延在部及び第２延在部に連続して設けられる。また、第１延在部及び第２延在部は、半導体メサの側面から電流ブロック部を介して基板への熱伝搬の経路を提供できる。
【００２２】
具体例に係る量子カスケードレーザでは、前記第１延在部及び前記第２延在部は、それぞれ、前記第１軸の方向に延在する第１側面及び第２側面を有し、前記第１側面及び前記第２側面は前記第１端面に接続され、前記接続面は、前記第１側面及び前記第２側面を互いに接続し、前記第２端面は、前記第１側面及び前記第２側面を互いに接続し、前記絶縁膜及び前記金属膜は、前記接続面、前記第１側面及び前記第２側面上に設けられる。
【００２３】
量子カスケードレーザによれば、接続面、第１側面及び第２側面は、第１端面を第２端面に接続すると共に、第１端面を第２端面から離す。金属膜は、半導体メサのメサ端面から接続面を延在して基板への熱伝搬の経路を提供できる。
【００２４】
具体例に係る量子カスケードレーザでは、前記絶縁膜は、前記接続面上に設けられ、前記絶縁膜は、前記第１端面の上端から離れており、前記金属膜は、前記接続面上に設けられ、前記金属膜は、前記第１端面の上端から離れ、前記第１端面は、前記基板面を前記接続面に接続する。
【００２５】
量子カスケードレーザによれば、金属膜及び絶縁膜は、量子カスケードレーザの半導体チップを作製する際に生産物に加えられる力を直接に受けない。
【００２６】
具体例に係る量子カスケードレーザでは、前記絶縁膜は、前記接続面上に設けられ、前記絶縁膜は、前記第１端面の上端に到達し、前記金属膜は、前記接続面上に設けられ、前記第１端面は、前記基板面を前記接続面に接続する。
【００２７】
量子カスケードレーザによれば、絶縁膜が半導体を被覆することを可能にする。
【００２８】
具体例に係る量子カスケードレーザでは、前記金属膜は、前記第１端面の上端に到達しない。
【００２９】
量子カスケードレーザによれば、金属膜は、量子カスケードレーザの半導体チップを作製する際に生産物に加えられる力を直接に受けない。
【００３０】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、量子カスケードレーザ、及び量子カスケードレーザを作製する方法に係る実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００３１】
図１は、本実施形態に係る量子カスケードレーザを模式的に示す平面図である。図２は、図１に示されたＩＩ−ＩＩ線に沿って取られた断面を示す図面である。量子カスケードレーザ１１は、レーザ構造体１３、絶縁膜１５、第１電極１７、及び金属膜１９を備える。レーザ構造体１３は、第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂを有する。レーザ構造体１３は、第１端面１３ａを含む第１領域１３ｃと、第２端面１３ｂを含む第２領域１３ｄとを含む。第１領域１３ｃ及び第２領域１３ｄは、第１軸Ａｘ１の方向に配列される。レーザ構造体１３は、エピ面１３ｅ及び基板面１３ｆを有しており、エピ面１３ｅは基板面１３ｆの反対側にある。
【００３２】
絶縁膜１５は、レーザ構造体１３の第２端面１３ｂ及びエピ面１３ｅ上に設けられる。絶縁膜１５は、金属膜１９と第２端面１３ｂ及びエピ面１３ｅとの間に設けられる。第１電極１７は、レーザ構造体１３のエピ面１３ｅ及び絶縁膜１５上に設けられ、絶縁膜１５のコンタクト開口１５ａを介してエピ面１３ｅに接触を成す。金属膜１９は、レーザ構造体１３上に、具体的には、第２端面１３ｂ及びエピ面１３ｅ上に設けられ、第１電極１７及び基板面１３ｆから離れる。絶縁膜１５はレーザ構造体１３を金属膜１９から隔てる。
【００３３】
第２端面１３ｂは、第１領域１３ｃと第２領域１３ｄとの境界に位置する。第１領域１３ｃは、第１軸Ａｘ１の方向に延在する接続面２５を含み、本実施例では、接続面２５は、第２端面１３ｂを第１端面１３ａに接続する。
【００３４】
レーザ構造体１３、具体的には、第２領域１３ｄは、半導体メサ２３を含み、第２端面１３ｂは、半導体メサ２３を終端させて、メサ端面２３ａを形成する。半導体メサ２３は、第１軸Ａｘ１の方向に延在するコア層２４ａを有する。
【００３５】
量子カスケードレーザ１１によれば、接続面２５が、第２端面１３ｂを第１端面１３ａに接続するように設けられて、第１軸Ａｘ１の方向に、第２端面１３ｂを第１端面１３ａから隔置する。この隔置により、金属膜１９は、第１端面１３ａ上に設けられることなく第２端面１３ｂ上に設けられて、半導体メサ２３の終端に高反射率を提供できる。
【００３６】
半導体メサ２３を終端させる第２端面１３ｂは、半導体メサ２３からの熱に金属膜１９による伝搬経路を提供できる。
【００３７】
第２端面１３ｂは、第１領域１３ｃと第２領域１３ｄとの境界に位置して、エピ面１３ｅを接続面２５に繋ぐ。第２端面１３ｂ及び接続面２５は凹部２７を形成し、この凹部２７によれば、第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂを互いに離して配置できると共に半導体メサ２３を第１端面１３ａから離れた位置で終端できる。
【００３８】
図１の（ａ）部、及び図２の（ａ）部に示されるように、レーザ構造体１３は、第３端面１３ｊを含む。第３端面１３ｊは、第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂの反対側にあり、第１端面１３ａ、第２端面１３ｂ、及び第３端面１３ｊは、この順に第１軸Ａｘ１の方向に配列される。レーザ構造体１３は、埋込体３１及び基板３３を含み、第３端面１３ｊは、半導体メサ２３、埋込体３１及び基板３３を終端させる。量子カスケードレーザ１１は第３端面１３ｊにおいて光を出射する。
【００３９】
絶縁膜１５は、凹部２７における半導体表面、具体的には、半導体メサ２３のメサ端面２３ａ、埋込体３１の端面３１ａ、及び近端面３１ｂを覆う。
【００４０】
図１の（ｂ）部に示されるように、第１端面１３ａ及び第２端面１３ｂは、量子カスケードレーザ１１の一側面１３ｈから他側面１３ｉまで延在している。第２端面１３ｂは、半導体メサ２３及び埋込体３１を終端させる。基板３３は、第１端面１３ａで終端する。第２端面１３ｂは、半導体メサ２３のメサ端面２３ａ及び埋込体３１の端面３１ａを含む。絶縁膜１５は、半導体メサ２３のメサ端面２３ａ及び埋込体３１の端面３１ａに接触を成す。
【００４１】
図１の（ｃ）部及び（ｄ）部に示されるように、埋込体３１は、半導体メサ２３のメサ端面２３ａの両側に隣接するそれぞれの近端面３１ｂ、及び近端面３１ｂの両側において外側に位置するそれぞれの遠端面３１ｃを有する。近端面３１ｂ及び遠端面３１ｃは、埋込体３１を終端させる。絶縁膜１５は、凹部２７における半導体表面、具体的には、半導体メサ２３のメサ端面２３ａ、及び埋込体３１の近端面３１ｂを覆う。
【００４２】
図１の（ｃ）部に示されるように、埋込体３１の遠端面３１ｃは、半導体メサ２３のメサ端面２３ａのそれぞれの側に隣接する。第２端面１３ｂは、半導体メサ２３のメサ端面２３ａ並びに埋込体３１の近端面３１ｂ及び遠端面３１ｃを含む。絶縁膜１５は、半導体メサ２３のメサ端面２３ａ及び埋込体３１の近端面３１ｂに接触を成す。金属膜１９は、遠端面３１ｃ並びに絶縁膜１５の上面及び側縁を覆う。本実施例では、金属膜１９は、絶縁膜１５及び埋込体３１の遠端面３１ｃに接触を成して、絶縁膜１５がメサ端面２３ａと金属膜１９との間に設けられる。
【００４３】
図１の（ｄ）部に示されるように、埋込体３１の遠端面３１ｃは、第１軸Ａｘ１の方向に埋込体３１の近端面３１ｂから離れている。第２端面１３ｂは、半導体メサ２３のメサ端面２３ａ並びに埋込体３１の近端面３１ｂを含み、第１端面１３ａは遠端面３１ｃを含む。絶縁膜１５は、半導体メサ２３のメサ端面２３ａ及び埋込体３１の近端面３１ｂに接触を成す。金属膜１９は、絶縁膜１５に接触を成して、レーザ構造体１３の半導体から離される。
【００４４】
図２の（ａ）部に示されるように、量子カスケードレーザ１１は、第２電極２１を更に備え、第２電極２１は、レーザ構造体１３の基板面１３ｆ上に設けられる。
【００４５】
第２端面１３ｂは、接続面２５からエピ面１３ｅまでの距離により規定される反射面の高さＨＲＥＦを有しており、この反射面の高さＨＲＥＦは、例えば５〜１０マイクロメートルである。半導体メサ２３は、半導体メサ２３の底２３ｇからエピ面１３ｅまでの距離により規定される高さＨＭＥＳを有しており、この高さＨＭＥＳは、例えば５〜１０マイクロメートルである。本実施例では、接続面２５と基板面１３ｆとの距離Ｈ１Ｓは、半導体メサ２３の底２３ｇと基板面１３ｆとの距離Ｈ２Ｓに等しい又はより小さい。
【００４６】
図２の（ｂ）部、（ｃ）部、及び（ｄ）部に示されるように、第１端面１３ａは、基板面１３ｆを接続面２５に接続する。絶縁膜１５及び金属膜１９は、接続面２５上に設けられる。絶縁膜１５が接続面２５に接触を成す。絶縁膜１５は、第２端面１３ｂ及び接続面２５上の金属膜１９を半導体から絶縁する。また、第１電極１７及び金属膜１９は、エピ面１３ｅ上に設けられ、絶縁膜１５上において隔置される。
【００４７】
第２端面１３ｂには基板３３内に位置する底１３ｇを提供する。本実施例では、底１３ｇは、基板３３の主面３３ａを基準にして、半導体メサ２３の底２３ｇより深い。この深い第２端面１３ｂは、半導体メサ２３及び基板３３の両方に拡がって半導体メサ２３及び基板３３を伝搬して第２端面１３ｂに到達する光を反射することができる。
【００４８】
半導体メサ２３は、コア層２４ａに加えて、上部クラッド層２４ｂ、下部クラッド領域２４ｃ、及び回折格子層２４ｄを含み、必要な場合には、コンタクト層２４ｅを含むことができる。下部クラッド領域２４ｃは、基板３３の半導体支持体の上部を含むことができる。必要な場合には、半導体支持体の上部に加えて、下部クラッド層２４ｆを含むことができ、下部クラッド層２４ｆは、例えば上部クラッド層２４ｂと同じ材料から成ることができる。
【００４９】
図２の（ｂ）部に示されるように、絶縁膜１５は、第１端面１３ａの上端に到達すると共に、金属膜１９は、第１端面１３ａの上端に到達するようにしてもよい。
【００５０】
図２の（ｃ）部に示されるように、絶縁膜１５は、第１端面１３ａの上端に到達する。量子カスケードレーザ１１によれば、絶縁膜１５が接続面２５を被覆することを可能にする。金属膜１９は、接続面２５上に設けられ、本実施例では、第１端面１３ａの上端から離れている。量子カスケードレーザ１１によれば、金属膜１９は、量子カスケードレーザ１１の半導体チップを作製する際に生産物に加えられる力を直接に受けない。
【００５１】
図２の（ｄ）部に示されるように、絶縁膜１５及び金属膜１９は、第１端面１３ａの上端から離れている。量子カスケードレーザ１１によれば、絶縁膜１５及び金属膜１９は、量子カスケードレーザ１１の半導体チップを作製する際に生産物に加えられる力を直接に受けない。
【００５２】
図３の（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部及び（ｄ）部は、それぞれ、図１に示されたＩＩＩａ−ＩＩＩａ線、ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線、ＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線、及びＩＩＩｄ−ＩＩＩｄ線に沿って取られた断面を示す図面である。
【００５３】
図４の（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部及び（ｄ）部は、それぞれ、図１に示されたＩＶａ−ＩＶａ線、ＩＶｂ−ＩＶｂ線、ＩＶｃ−ＩＶｃ線及びＩＶｄ−ＩＶｄ線に沿って取られた断面を示す図面である。
【００５４】
図３の（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部及び（ｄ）部並びに図４の（ａ）部、（ｃ）部及び（ｄ）部に示されるように、埋込体３１及び基板３３は、第１軸Ａｘ１に交差する第２軸Ａｘ２の方向に配列される。基板３３は埋込体３１を搭載する。埋込体３１は、第２領域１３ｄにおいて半導体メサ２３を埋め込む電流ブロック部３５を有する。量子カスケードレーザ１１によれば、埋込体３１に電流ブロック部３５を提供して、電流ブロック部３５は、半導体メサ２３への電流狭窄を可能にするとともに、第２領域１３ｄにおいて半導体メサ２３からの熱の放散を容易にする。
【００５５】
基板３３は、半導体支持体を含み、半導体支持体は基板面１３ｆを提供する。本実施例では、半導体支持体は、例えばコア層２４ａの屈折率より小さい屈折率を有する。半導体メサ２３は、基板３３内に底２３ｇを有する。背の高い半導体メサ２３がレーザ構造体１３に提供される。
【００５６】
図４の（ｄ）部を参照すると、基板３３は、第１領域１３ｃの凹部２７において第１厚Ｈ１Ｓと、第２領域１３ｄの半導体メサ２３において第２厚Ｈ２Ｓとを有する。第１厚Ｈ１Ｓは第２厚Ｈ２Ｓより薄く、この薄い基板厚は、第１領域１３ｃにおける基板３３を介して熱放散を容易にする。
【００５７】
図３の（ａ）部を参照すると、第１電極１７が、第２端面１３ｂから離れた位置では、レーザ構造体１３の半導体メサ２３の上面及び埋込体３１の上面に絶縁膜１５のコンタクト開口１５ａを介して接触を成している。
【００５８】
図３の（ｂ）部を参照すると、絶縁膜１５の開口が終端して、絶縁膜１５がレーザ構造体１３のエピ面１３ｅ、具体的には半導体メサ２３の上面及び埋込体３１の上面に接触を成す。絶縁膜１５がレーザ構造体１３の一側面１３ｈから他側面１３ｉまで延在しており、半導体メサ２３及び埋込体３１の上面に接触を成す。第１電極１７が、絶縁膜１５の上面に接触を成す。
【００５９】
図３の（ｃ）部を参照すると、第１電極１７が終点して、絶縁膜１５が、半導体メサ２３及び埋込体３１の上面上においてレーザ構造体１３の一側面１３ｈから他側面１３ｉまで延在している。
【００６０】
図３の（ｄ）部を参照すると、エピ面１３ｅ上の絶縁膜１５が、第２端面１３ｂの上縁を経由して第２端面１３ｂ上を延在すると共に、レーザ構造体１３の一側面１３ｈから他側面１３ｉまで延在していることがよい。金属膜１９が第２端面１３ｂ上を延在して第２端面１３ｂの上縁に到達し、引き続きレーザ構造体１３のエピ面１３ｅ上を延在する。金属膜１９は絶縁膜１５上において終端する。
【００６１】
金属膜１９及び第１電極１７は、絶縁膜１５上で隔置されるように絶縁膜１５上において終端する。金属膜１９は、第１電極１７から１０〜１００マイクロメートルの距離で離される。
【００６２】
（エピ構造１）
図１の（ｂ）部及び（ｃ）部並びに図４の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるように、第１領域１３ｃにおいて、接続面２５は、レーザ構造体１３の一側面１３ｈから他側面１３ｉまで延在することができる。量子カスケードレーザ１１によれば、第２端面１３ｂがレーザ構造体１３の一側面１３ｈから他側面１３ｉに延在することを可能にする。半導体メサ２３のメサ端面２３ａ及びその周辺のエリアを第２端面１３ｂに提供できる。
【００６３】
図１の（ｂ）部及び（ｃ）部に示されるように、半導体メサ２３のメサ端面２３ａ及びその周辺エリアは、絶縁膜１５及び金属膜１９によって覆われる。また、絶縁膜１５及び金属膜１９は、接続面２５上に設けられる。金属膜１９は、半導体メサ２３のメサ端面２３ａから接続面２５を介して基板３３への熱伝搬の経路を提供できる。本実施例では、絶縁膜１５及び金属膜１９は、接続面２５上において、レーザ構造体１３の一側面１３ｈから他側面１３ｉに延在する。
【００６４】
具体的には。図１の（ｂ）部に示されるように、絶縁膜１５及び金属膜１９は、レーザ構造体１３の一側面１３ｈから他側面１３ｉに延在するようにしてもよい。絶縁膜１５は、第２端面１３ｂ上において、メサ端面２３ａ及び埋込体３１と金属膜１９との間に設けられる。本実施例では、絶縁膜１５は、メサ端面２３ａ及び第２端面１３ｂにおける埋込体３１に接触を成す。
【００６５】
具体的には。図１の（ｃ）部に示されるように、絶縁膜１５は、第２端面１３ｂの一部分、具体的には第２端面１３ｂにおけるメサ端面２３ａの全て及びその近傍の埋込体３１に接触を成すと共に、金属膜１９は、メサ端面２３ａ上の絶縁膜１５及び第２端面１３ｂの埋込体３１に接触を成すようにしてもよい。絶縁膜１５は、メサ端面２３ａの幅より大きな幅を有しており、本実施例では、金属膜１９は、絶縁膜１５の幅より大きな幅を有する。本実施例では、金属膜１９は、レーザ構造体１３の一側面１３ｈから他側面１３ｉに延在する。
【００６６】
（エピ構造２）
図１の（ｄ）部、並びに図４の（ｄ）部に示されるように、レーザ構造体１３は、第１延在部３７及び第２延在部３９を第１領域１３ｃに有する。第１延在部３７及び第２延在部３９は、埋込体３１の電流ブロック部３５から延出する。第１延在部３７及び第２延在部３９は、半導体メサ２３の一側面２３ｂ及び他側面２３ｃから電流ブロック部３５を介して基板３３への熱伝搬の経路を提供できる。
【００６７】
第１延在部３７、凹部２７及び第２延在部３９は、第１軸Ａｘ１及び第２軸Ａｘ２に交差する第３軸Ａｘ３の方向に配列される。第２端面１３ｂは、第１延在部３７及び第２延在部３９の根元で終端して、レーザ構造体１３の一側面１３ｈ及び他側面１３ｉに到達しない。第１延在部３７と第２延在部３９との間隔は、半導体メサ２３の一側面２３ｂ及び他側面２３ｃの間隔（「メサ幅」として参照する）より大きく、第２端面１３ｂにおいて、半導体メサ２３中の導波光を高反射率にて反射するために、半導体メサ２３のメサ幅の２倍以上の長さであることができる。
【００６８】
図４の（ｄ）部に示されるように、本実施例では、絶縁膜１５及び金属膜１９は、第１延在部３７及び第２延在部３９上に設けられることができる。第１延在部３７及び第２延在部３９上の金属膜１９は、半導体メサ２３のメサ端面２３ａからの熱の放出に役立つ。
【００６９】
第１延在部３７及び第２延在部３９が電流ブロック部３５から延出して、絶縁膜１５及び金属膜１９が第２端面１３ｂ及び接続面２５並びに第１延在部３７及び第２延在部３９に連続して設けられることがよい。
【００７０】
絶縁膜１５及び金属膜１９は、接続面２５、第１側面３７ａ及び第２側面３９ａ上に設けられる。
【００７１】
図４の（ｄ）部に示されるように、第１延在部３７及び第２延在部３９は、それぞれ、第１側面３７ａ及び第２側面３９ａを有し、第１側面３７ａ及び第２側面３９ａは、第１軸Ａｘ１の方向に延在する。接続面２５は、第１側面３７ａを第２側面３９ａに接続する。第１側面３７ａ及び第２側面３９ａは、第１端面１３ａを第２端面１３ｂに接続し、第２端面１３ｂは、第１側面３７ａを第２側面３９ａに接続する。第２端面１３ｂ、第１側面３７ａ、第２側面３９ａ、及び接続面２５は、凹部２７を規定する。第１側面３７ａ及び第２側面３９ａは、基板３３内に位置する第１底３７ｂ及び第２底３９ｂを有する。
【００７２】
量子カスケードレーザ１１によれば、接続面２５、第１側面３７ａ及び第２側面３９ａは、第１端面１３ａを第２端面１３ｂに接続すると共に、第１端面１３ａを第２端面１３ｂから離す。金属膜１９は、半導体メサ２３のメサ端面２３ａから接続面２５を介した基板３３への熱伝搬の経路を提供できる。
【００７３】
図２の（ｂ）部、（ｃ）部、及び（ｄ）部に示される量子カスケードレーザは、図１の（ｂ）部、（ｃ）部、及び（ｄ）部に示されるエピ構造のいずれかを含むことができる。
【００７４】
図５の（ａ）部は、図１に示されたＶａ−Ｖａ線にそって取られた断面を示す。接続面２５は、半導体メサ２３の底２３ｇより深い凹部２７を形成する。第２端面１３ｂも、半導体メサ２３の底２３ｇより深い位置に下端１３ｇを有する。金属膜１９は第２端面１３ｂ上に設けられて、半導体メサ２３及び基板３３内を伝搬するレーザ光を反射する。
【００７５】
図５の（ｂ）部は、図１に示されたＶｂ−Ｖｂ線にそって取られた断面を示す。接続面２５は、第１延在部３７及び第２延在部３９の間において第１端面１３ａから第２端面１３ｂまで延在する。接続面２５は、半導体メサ２３の底２３ｇより深い凹部２７を形成する。第２端面１３ｂも、半導体メサ２３の底２３ｇより深い位置に下端（１３ｇ）を有する。金属膜１９は第２端面１３ｂ上に設けられて、半導体メサ２３及び基板３３内を伝搬するレーザ光を反射する。
【００７６】
図５の（ａ）部及び（ｂ）部に示される量子カスケードレーザは、図２の（ｂ）部、（ｃ）部、及び（ｄ）部、並びに図１の（ｂ）部、（ｃ）部、及び（ｄ）部に示される絶縁膜１５及び金属膜１９の構造のいずれかを含むことができる。
【００７７】
図２の（ａ）部〜（ｄ）部、図４の（ｄ）部及び図５の（ａ）部に示されるように、絶縁膜１５は、メサ端面２３ａ及び近端面３１ｂを含む第２端面１３ｂ、接続面２５、第１延在部３７の第１側面３７ａ、並びに第２延在部３９の第２側面３９ａを覆う。或いは、絶縁膜１５は、第２端面１３ｂ及び接続面２５を覆う。接続面２５は、メサ端面２３ａ、更には近端面３１ｂ、第１側面３７ａ及び第２側面３９ａといった半導体面に出会ってそれぞれの縁線を形成する。縁線の各々では、接続面２５は、直角又は直角に近い角度で他方の半導体面と角度を成しており、このような角度の縁線の近傍では、絶縁膜１５は、所望の厚さより薄く、又は膜質より劣ることがある。絶縁膜１５は、縁線の近傍でも金属膜１９に覆われている。
【００７８】
量子カスケードレーザ１１は、第１電極１７と第２電極２１との間に、約十数ボルトの電圧を受ける。金属膜１９は、第１電極１７及び第２電極２１から離れており、金属膜１９は、量子カスケードレーザ１１への印加電圧を受けない。
【００７９】
図６は、本実施形態に係る量子カスケードレーザ装置を概略的に示す図面である。量子カスケードレーザ装置５１は、本実施形態に係る量子カスケードレーザ１１、サブマウント５３、及び半田材５５を含み、量子カスケードレーザ１１は、半田材５５によりサブマウント５３に固定される。半田材５５は、サブマウント５３の導電層５３ａに量子カスケードレーザ１１の第２電極２１を接着する。半田材５５は、第２端面１３ｂ及び接続面２５上の金属膜１９から隔置されており、この隔置により、金属膜１９は半田材５５に電気的に接続されない。
【００８０】
絶縁膜１５は、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＮ、アルミナ、ＢＣＢ、ポリイミドのうちの少なくともいずれかを含むことができる。上記の誘電体膜を絶縁膜１５に使用可能である。これらの誘電体膜は、優れた耐久性及び絶縁性を提供できる。これらの誘電体膜はスパッタやＣＶＤ、スピンコートといった成膜法を用いて容易に形成されることができる。絶縁膜１５は、エピ面１３ｅ上において１０〜５０ｎｍの範囲の厚さを有することができる。絶縁膜１５は、メサ端面２３ａにおいて半導体メサ２３の各側面から、例えば５マイクロメートル以上のマージンで横方向に広い横幅を有しており、可能な場合には、量子カスケードレーザ１１の一側面１３ｈ及び他側面１３ｉに到達することがよい。半導体メサ２３のＡｘ３軸方向の幅は、例えば３〜１０マイクロメートルの範囲にあることができる。
【００８１】
また、金属膜１９は金、Ｐｔ、Ｔｉ等を含むことができる。金属膜１９に金を使用可能である。金膜は、例えば蒸着により形成されることができる。量子カスケードレーザ１１の発振波長（例えば３〜２０マイクロメートル）の波長範囲において所望の反射率を得るために、金属膜１９は、第２端面１３ｂ上において例えば２０〜２００ｎｍの範囲の厚さを有することができる。
【００８２】
（実施例）
実施例に係る量子カスケードレーザ１１を説明する。基板３３は、導電性を有しており、例えばｎ型ＩｎＰ基板を備えることができる。中赤外のレーザ光を放出する量子カスケードレーザの半導体層の半導体材料は、ＩｎＰに近い格子定数を有する。ＩｎＰの半導体基板は、これらの半導体層に良好な結晶品質を提供できる。ＩｎＰは、中赤外光を透過可能であって、このＩｎＰ基板は下部クラッドとして使用可能である。半導体基板は、分子線エピタキシー及び有機金属気相成長といった成長法による結晶成長に用いられる。
【００８３】
上部クラッド層２４ｂ及び下部クラッド層２４ｆは、中赤外光を透過可能なｎ−ＩｎＰを備えることができ。上部クラッド層２４ｂ及び下部クラッド層２４ｆのＩｎＰは、ＩｎＰ基板に格子整合する。また、ＩｎＰは２元混晶であって、ＩｎＰ基板上に良好な結晶成長を提供できる。更に、ＩｎＰの熱伝導性は、中赤外の量子カスケートレーザに使用可能な半導体材料の中で最も大きく、ＩｎＰのクラッド層は、コア層２４ａからの良好な放熱を可能にして、量子カスケートレーザに向上された温度特性を提供できる。
【００８４】
コア層２４ａは、活性層及び注入層を含む単位構造の積層を用いており、具体的には、交互に多段に接続された活性層及び注入層を備える。活性層及び注入層の各々は、超格子構造を含み、超格子構造は、交互に積層された複数の量子井戸層及び複数のバリア層を含む。各量子井戸層は、数ナノメートル厚を有する薄膜であって、各バリア層は、量子井戸層よりも高いバンドギャップ及び数ナノメートル厚を有する薄膜である。量子カスケードレーザは、単一のキャリア、例えば電子を用いて、活性層内の伝導帯における電子のサブバンド上準位から下準位へのサブバンド間遷移によって放出される中赤外光を共振器で増幅する。サブバンド間遷移は、中赤外波長の光を提供できる。既に説明したように、コア層２４ａは、交互に配置された、超格子構造の活性層及び注入層から成り、注入層を経由することで、上流の活性層の伝導帯におけるサブバンド間遷移による発光をもたらした電子が、下流の活性層へスムーズに注入されて、各活性層におけるサブバン間遷移による発光が連続的に生じ、その結果、ＱＣＬとしての発振が可能になる。量子井戸層は、例えばＧａＩｎＡｓ及びＧａＩｎＡｓＰを備えることができ、バリア層はＡｌＩｎＡｓを備えることができる。これらの材料を量子井戸層及びバリア層に含む活性層の超格子構造は、例えば３〜２０μｍの中赤外波長の遷移を提供する伝導帯サブバンドの上準位と下準位とのエネルギー差を提供できる。
【００８５】
コンタクト層２４ｅは、必要な場合に使用される。コンタクト層２４ｅは、第１電極１７に良好なオーミックコンタクトを提供できる低いバンドギャップを有すると共に、ＩｎＰ基板に格子整合可能な材料を備え、例えばｎ−ＧａＩｎＡｓを含むことができる。
【００８６】
回折格子層２４ｄは、量子カスケードレーザ１１に分布帰還構造を提供する。回折格子層２４ｄは、第１軸Ａｘ１の方向に延在するようにエッチングにより形成された回折格子構造を有する。回折格子構造は、図２の（ａ）部に示される周期Ｐに対応したブラッグ波長の単一モード発振を提供できる。回折格子層２４ｄは、大きい結合係数を提供できる高屈折率の半導体、例えばアンドープ又はｎ型のＧａＩｎＡｓを含むことができる。
【００８７】
埋込体３１は、量子カスケードレーザ１１に埋込ヘテロ構造を提供する。埋込体３１は、高抵抗のアンドープ又は半絶縁半導体を含む電流ブロック層として機能し、半導体メサ２３にキャリアを閉じ込める。半絶縁性半導体は、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏといった遷移金属を添加したＩＩＩ−Ｖ化合物半導体であって、特にＦｅのドーパントを備えることが好ましい。遷移金属の添加によれば、半絶縁半導体は、電子に対して例えば１０５（Ωｃｍ）以上の高抵抗を提供できる。可能な場合には、半絶縁半導体に替えて、アンドープＩＩＩ−Ｖ化合物半導体を電流ブロック層に使用してもよい。アンドープまたは半絶縁の半導体埋込層は、ＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓといった化合物半導体によって提供される。これら半導体はＩｎＰに格子整合する。
【００８８】
第１電極１７及び第２電極２１は、例えばＴｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、又はＧｅ／Ａｕを備えることができる。
【００８９】
必要な場合には、コア層２４ａの上に、下に、又は上下に、光閉じ込め領域を設けて、コア層２４ａへの導波光の閉じ込めを強化することができる。光閉じ込め領域は、ＩｎＰに格子整合可能な高屈折率の半導体、例えばアンドープ、ｎ型のＧａＩｎＡｓを備えることができる。
【００９０】
半導体へのｎ型導電性付与は、Ｓｉ、Ｓ、Ｓｎ、Ｓｅといったｎ型ドーパントの添加により実現される。
【００９１】
図７〜図１０は、本実施形態に係る量子カスケードレーザ１１を作製する方法における主要な工程を示す図面である。図７〜図１０において、座標系Ｓを描く。座標系Ｓは、個々の工程における生産物の向きを示す。
【００９２】
工程Ｓ１０１では、図７の（ａ）部に示されるように、エピタキシャル基板ＥＰを準備する。エピタキシャル基板ＥＰは以下のように作製される。半導体ウエハ６１を準備する。積層体６３を半導体ウエハ６１上に有機金属気相成長又は分子線エピタキシーにより成長する。具体的には、半導体ウエハ６１上に、下部クラッド層２４ｆ、コア層２４ａ、回折格子層２４ｄのための半導体膜６３ａ、６３ｂ、６３ｃを成長すると共に、回折格子層２４ｄのための半導体膜６３ｃの表面にフォトリソグラフィ及びエッチングを適用して、回折格子のための周期構造を形成する。半導体膜６３ｃ上に、上部クラッド層２４ｂ、及びコンタクト層２４ｅのための残りの半導体膜（６３ｄ、６３ｅ）に成長して、積層体６３を形成する。積層体６３は、量子カスケードレーザのための半導体膜、具体的には下部クラッド層２４ｆ、コア層２４ａ、回折格子層２４ｄ、上部クラッド層２４ｂ、及びコンタクト層２４ｅのための半導体膜（６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ、６３ｅ）を含む。
【００９３】
例示的なエピタキシャル基板ＥＰ。
半導体ウエハ６１：ｎ型ＩｎＰ基板。
積層体６３。
半導体膜６３ａ（下部クラッド層２４ｆ）：ｎ型ＩｎＰ。
半導体膜６３ｂ（コア層２４ａ）：例えば、ＧａＩｎＡｓ／ＡｌＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ／ＡｌＩｎＡｓから成る超格子構造。
半導体膜６３ｃ（回折格子層２４ｄ）：ｎ型ＩｎＧａＡｓ。
半導体膜６３ｄ（上部クラッド層２４ｂ）：ｎ型ＩｎＰ。
半導体膜６３ｅ（コンタクト層２４ｅ）：ｎ型ＩｎＧａＡｓ。
【００９４】
工程Ｓ１０２では、図７の（ｂ）部に示されるように、エピタキシャル基板ＥＰ上に第１マスクＭ１を形成する。第１マスクＭ１は、量子カスケードレーザ１１の半導体メサ２３を規定するパターンを有する。第１マスクＭ１は、例えばシリコン酸化物又はシリコン窒化物といった誘電体絶縁膜を含むことができる。第１マスクＭ１を用いてエピタキシャル基板ＥＰをエッチングして、半導体ストライプ６４を含む第１生産物ＳＰ１を形成する。半導体ストライプ６４は、半導体ウエハ６１内に底を有しており、第１軸Ａｘ１の方向に延在する。
【００９５】
工程Ｓ１０３では、図７の（ｃ）部に示されるように、第１マスクＭ１を用いて、半導体ストライプ６４を埋め込む埋込領域６７を第１生産物ＳＰ１上に成長する。埋込領域６７を形成した後に、第１マスクＭ１を除去して、一又は複数の半導体ストライプ６４及び埋込領域６７を含む第２生産物ＳＰ２を得る。半導体ストライプ６４及び埋込領域６７は、半導体ウエハ６１上において、第３軸Ａｘ３の方向に交互に配列されて、埋込領域６７は、半導体ストライプ６４の間に設けられて、半導体ストライプ６４の両側面を埋め込む。
【００９６】
工程Ｓ１０４では、図８の（ａ）部に示されるように、第１マスクＭ１を除去した後、第２生産物ＳＰ２上に第２マスクＭ２を形成する。第２マスクＭ２は、量子カスケードレーザ１１における凹部２７を規定するストライプ開口Ｍ２ＡＰを有するパターンを有する。第２マスクＭ２は、半導体ストライプ６４に沿って延在すると共に第３軸Ａｘ３の方向に配列される複数のストライプ開口Ｍ２ＡＰを規定する。ストライプ開口Ｍ２ＡＰは、個々の半導体ストライプ６４毎に設けられることができ、必要な場合には、第３軸Ａｘ３の方向に延在するように、両隣のストライプ開口Ｍ２ＡＰが繋がることができる。本実施例では、ストライプ開口Ｍ２ＡＰは、第３軸Ａｘ３の方向に延在するストライプ形状を有する。第２マスクＭ２は、シリコン酸化物又はシリコン窒化物といった誘電体絶縁膜を含むことができる。
【００９７】
第２マスクＭ２を用いて第２生産物ＳＰ２をエッチングして、図８の（ｂ）部に示される第３生産物ＳＰ３を形成する。このエッチングにより、半導体ストライプ６４から半導体メサ２３及び埋込領域６７から埋込体３１が作製され、また、凹部２７（詳細には、量子カスケードレーザ１１の凹部２７の２倍に長さを有する）が作製される。凹部２７は、第２端面１３ｂのためのエッチングされた端面２７ａを第３生産物ＳＰ３に提供する。
【００９８】
凹部２７は、半導体ウエハ６１内に底を有しており、この底は、半導体メサ２３の底より深い。本実施例では。凹部２７は、素子区画を越えて、第３軸Ａｘ３の方向に延在する。
【００９９】
工程Ｓ１０５では、第２マスクＭ２を除去後に、図９の（ａ）部に示されるように、第３生産物ＳＰ３上に絶縁膜６９を堆積する。絶縁膜６９は、シリコン酸化物又はシリコン窒化物といった誘電体絶縁膜を含むことができる。絶縁膜６９は、第３生産物ＳＰ３における凹部２７の側面（第２端面１３ｂ）及び底面（接続面２５）、並びに半導体メサ２３及び埋込体３１上に接触を成す。
【０１００】
工程Ｓ１０６では、図９の（ａ）部に示されるように、絶縁膜６９上にレジストから成る第３マスクＭ３を形成することで、第４生産物ＳＰ４を得る。第３マスクＭ３は、第１電極１７のためにコンタクト開口を規定するパターンを有する。本実施例では、このパターンは、素子区画を横切って第３軸Ａｘ３の方向に延在して、半導体メサ２３及び埋込体３１上に位置する開口Ｍ３ＡＰを規定する。
【０１０１】
工程Ｓ１０７では、第３マスクＭ３を用いて絶縁膜６９をエッチングして絶縁膜１５を形成した後、第３マスクＭ３を除去することで、図９の（ｂ）部に示されるように、第５生産物ＳＰ５を得る。このエッチングは、ウエットエッチング又はドライエッチングであることができる。絶縁膜１５は、コンタクト開口１５ａを有し、半導体メサ２３及び埋込体３１上に位置すると共に第３軸Ａｘ３の方向に延在する。
【０１０２】
工程Ｓ１０８では、図１０の（ａ）部に示されるように、第５生産物ＳＰ５上にレジストから成る第４マスクＭ４を形成する。第４マスクＭ４は、リフトオフにより、単一の金属堆積膜７０から第１電極１７及び金属膜１９を形成するためのパターンを有する。該パターンは、半導体メサ２３及び埋込体３１上の絶縁膜１５上において素子区画を横切って第３軸Ａｘ３の方向に延在すると共に、素子区画の配列の外に到達する。パターンは、互いに離された第１開口Ｍ４ＡＰ１及び第２開口Ｍ４ＡＰ２を規定する。第１開口Ｍ４ＡＰ１は、凹部２７及び第２端面１３ｂから離れると共に半導体メサ２３及び埋込体３１上に位置しており、第２開口Ｍ４ＡＰ２は、凹部２７及び第２端面１３ｂの全体上に位置する。第４マスクＭ４が形成された半導体ウエハ表面上に単一の金属堆積膜７０を堆積して、図１０の（ａ）部に示される第６生産物ＳＰ６が得られる。
【０１０３】
工程Ｓ１０９では、金属堆積膜７０の堆積の後に、第４マスクＭ４をリフトオフで除去して、図１０の（ｂ）部に示されるように、第１電極１７及び金属膜１９を形成する。必要な場合には、第１電極１７及び金属膜１９を別の製造工程において形成するようにしてもよい。その後、半導体ウエハ６１の裏面上に第２電極２１のための金属膜７１を形成して、第７生産物ＳＰ７を得る。
【０１０４】
金属膜７１を形成した後に、矢印ＣＴ１、ＣＴ２で示される位置で第７生産物ＳＰ７を分割して、量子カスケードレーザ１１を得る。矢印ＣＴ１における分割により、第１端面１３ａが形成される。矢印ＣＴ２における分割により、量子カスケードレーザ１１の第３端面１３ｊが形成される。
【０１０５】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
以上説明したように、本実施形態によれば、レーザバーへの堆積を用いる該金属膜の堆積を回避できると共に反射端面上に金属膜を配置できる構造を有する量子カスケードレーザを提供できる。
【符号の説明】
【０１０７】
１１…量子カスケードレーザ、１３…レーザ構造体、１５…絶縁膜、１７…第１電極、１９…金属膜、１３ａ…第１端面、１３ｂ…第２端面、１３ｃ…第１領域、１３ｄ…第２領域、１３ｅ…エピ面、１３ｆ…基板面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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