(57)【要約】【課題】望まれない短絡を回避できる構造を有する量子カスケード半導体レーザを提供する。【解決手段】量子カスケード半導体レーザは、端面を含む第１領域、第２領域及び第３領域を有するレーザ構造体と、前記レーザ構造体の前記第１領域上に設けられた高比抵抗領域と、前記レーザ構造体の前記第３領域上に設けられた金属層と、前記端面及び前記高比抵抗領域上に設けられた誘電体膜と、前記端面、前記高比抵抗領域及び前記誘電体膜上に設けられた金属反射膜と、を備え、前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域は、第１軸の方向に順に配置され、前記レーザ構造体は、前記第２領域と前記第３領域との境界に位置する段差を有し、前記レーザ構造体は、コア層を含む半導体メサ及び前記半導体メサを搭載する半導体基板を含む。【選択図】図１
2019004106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子カスケード半導体レーザであって、
端面を含む第１領域、第２領域及び第３領域を有するレーザ構造体と、
前記レーザ構造体の前記第１領域上に設けられた高比抵抗領域と、
前記レーザ構造体の前記第３領域上に設けられた金属層と、
前記端面及び前記高比抵抗領域上に設けられた誘電体膜と、
前記端面、前記高比抵抗領域及び前記誘電体膜上に設けられた金属反射膜と、
を備え、
前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域は、第１軸の方向に順に配置され、
前記レーザ構造体は、前記第２領域と前記第３領域との境界に位置する段差を有し、
前記レーザ構造体は、コア層を含む半導体メサ及び前記半導体メサを搭載する導電性基板を含み、前記高比抵抗領域は、前記導電性基板の比抵抗より大きい比抵抗を有する、量子カスケード半導体レーザ。
【請求項２】
前記高比抵抗領域は、前記レーザ構造体の前記第１領域上に設けられた無機絶縁層を含み、
前記高比抵抗領域は、前記第１領域と前記第２領域との境界に設けられた縁を有し、
前記金属反射膜は、前記高比抵抗領域の前記縁において終端する、請求項１に記載された量子カスケード半導体レーザ。
【請求項３】
前記無機絶縁層は、シリコン系無機絶縁体を備える、請求項２に記載された量子カスケード半導体レーザ。
【請求項４】
前記レーザ構造体は、前記半導体メサを埋め込む埋込領域を含む、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された量子カスケード半導体レーザ。
【請求項５】
発光装置であって、
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載された量子カスケード半導体レーザと、
前記量子カスケード半導体レーザを搭載する支持体と、
前記量子カスケード半導体レーザを前記支持体に固定するように前記量子カスケード半導体レーザの前記金属層に接合を成す半田材と、
を備える発光装置。
【請求項６】
半導体レーザを作製する方法であって、
素子区画の配列を有するレーザバーを準備する工程と、
前記レーザバーの第１端面に誘電体膜のための原料フラックスを供給する工程と、
前記誘電体膜を堆積した後に、金属反射膜のための原料フラックスを前記第１端面に供給する工程と、
を備え、
前記レーザバーは、前記第１端面を含む第１領域、第２領域、第３領域及び段差を有するレーザ構造体と、前記第１領域上に設けられた高比抵抗領域とを含み、
前記素子区画の各々は、前記第３領域上に設けられた金属層と、
を備え、
前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域は、第１軸の方向に順に配置されると共に、前記第１軸の方向に交差する第２軸の方向に延在し、
前記高比抵抗領域は、前記第２軸の方向に延在し、
前記段差は、前記第２軸の方向に延在しており前記第２領域と前記第３領域との境界に位置する、半導体レーザを作製する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子カスケード半導体レーザ、発光装置、及び半導体レーザを作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１は、量子カスケード半導体レーザを開示する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Manijeh  Razeghi,  "High-Performance  InP-Based  Mid-IR  Quantum  Cascade  Lasers," IEEE  JOURNAL  OF  SELECTEDTOPICS  IN  QUANTUM  ELECTRONICS，VOL.  5,   O. 3,   MAY/JUNE  2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
端面反射膜を有する量子カスケード半導体レーザでは、端面反射膜は、半導体レーザのための複数の導電性半導体層が到達する端面上に設けられる。端面反射膜は、高い反射率を提供できる金属膜を含むことがよい。端面上に直接に設けられた金属膜は、この端面に現れる導電性半導体層を短絡させる。短絡を避けるために、金属膜の成長に先立って誘電体膜を成長して、複合端面膜を形成することができる。複合端面膜は、金属膜の下地に延在する誘電体膜を含み、下地の誘電体膜は、端面上の導電性半導体層が金属膜を経由して短絡することを避けることができる。複合端面膜は、レーザーバーの端面に成長される。発明者の知見によれば、複合端面膜を備える量子カスケード半導体レーザの中には、リーク電流を示すもの、及び動作中にリーク電流を示すようになるものが観察される。発明者の検討によれば、リーク電流は、量子カスケード半導体レーザの短絡によって引き起こされる可能性がある。
【０００５】
本発明の一側面は、望まれない短絡を回避できる構造を有する量子カスケード半導体レーザを提供することを目的とする。本発明の別の側面は、量子カスケード半導体レーザを含む発光装置を提供することを目的とする。本発明の更なる別の側面は、望まれない短絡を回避できる構造を有する半導体レーザを作製する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る量子カスケード半導体レーザは、端面を含む第１領域、第２領域及び第３領域を有するレーザ構造体と、前記レーザ構造体の前記第１領域上に設けられた高比抵抗領域と、前記レーザ構造体の前記第３領域上に設けられた金属層と、前記端面及び前記高比抵抗領域上に設けられた誘電体膜と、前記端面、前記高比抵抗領域及び前記誘電体膜上に設けられた金属反射膜と、を備え、前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域は、第１軸の方向に配置され、前記レーザ構造体は、前記第２領域と前記第３領域との境界に位置する段差を有し、前記レーザ構造体は、コア層を含む半導体メサ及び前記半導体メサを搭載する導電性基板を含み、前記高比抵抗領域は、前記導電性基板の比抵抗より大きい比抵抗を有する。
【０００７】
本発明の別の側面に係る発光装置は、量子カスケード半導体レーザと、前記量子カスケード半導体レーザを搭載する支持体と、前記量子カスケード半導体レーザを前記支持体に固定するように前記量子カスケード半導体レーザの前記金属層に接合を成す半田材と、を備える。
【０００８】
本発明の更なる別の側面に係る半導体レーザを作製する方法は、素子区画の配列を有するレーザバーを準備する工程と、前記レーザバーの第１端面に誘電体膜のための原料フラックスを供給する工程と、前記誘電体膜を堆積した後に、金属反射膜のための原料フラックスを前記第１端面に供給する工程と、を備え、前記レーザバーは、前記第１端面を含む第１領域、第２領域、第３領域及び段差を有するレーザ構造体と、前記第１領域上に設けられた高比抵抗領域とを含み、前記素子区画の各々は、前記第３領域上に設けられた金属層と、を備え、前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域は、第１軸の方向に順に配置されると共に、前記第１軸の方向に交差する第２軸の方向に延在し、前記高比抵抗領域は、前記第２軸の方向に延在し、前記段差は、前記第２軸の方向に延在しており前記第２領域と前記第３領域との境界に位置する。
【０００９】
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】
【００１０】
以上説明したように、本発明の一側面によれば、望まれない短絡を回避できる構造を有する量子カスケード半導体レーザが提供される。本発明の別の側面によれば、この量子カスケード半導体レーザを含む発光装置が提供される。本発明の更なる別の側面によれば、望まれない短絡を回避できる構造を有する半導体レーザを作製する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本実施形態に係る量子カスケード半導体レーザを模式的に示す一部破断図である。
【図２】図２は、実施例に係る半導体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３】図３は、実施例に係る半導体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４】図４は、実施例に係る半導体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５】図５は、実施例に係る半導体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６】図６は、実施例に係る半導体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７】図７は、実施例に係る半導体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、実施例に係る半導体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、実施例に係る半導体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、実施例に係る半導体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１１】図１１は、量子カスケード半導体レーザをダイボンドする工程を模式的に示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
いくつかの具体例を説明する。
【００１３】
具体例に係る量子カスケード半導体レーザは、（ａ）端面を含む第１領域、第２領域及び第３領域を有するレーザ構造体と、（ｂ）前記レーザ構造体の前記第１領域上に設けられた高比抵抗領域と、（ｃ）前記レーザ構造体の前記第３領域上に設けられた金属層と、（ｄ）前記端面及び前記高比抵抗領域上に設けられた誘電体膜と、（ｅ）前記端面、前記高比抵抗領域及び前記誘電体膜上に設けられた金属反射膜と、を備え、前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域は、第１軸の方向に順に配置され、前記レーザ構造体は、前記第２領域と前記第３領域との境界に位置する段差を有し、前記レーザ構造体は、コア層を含む半導体メサ及び前記半導体メサを搭載する導電性基板を含み、前記高比抵抗領域は、前記導電性基板の比抵抗より大きい比抵抗を有する。
【００１４】
量子カスケード半導体レーザによれば、誘電体膜及び金属膜が、レーザ構造体の端面上に設けられる。誘電体膜及び金属反射膜の形成の順序から、金属反射膜の下地は誘電体膜になる。発明者の知見によれば、誘電体膜のための堆積物は、レーザ構造体の端面に形成されることに加えて、成膜中に、レーザ構造体を含むレーザバーの側面に回り込んで第１領域上の高比抵抗領域上に形成される。また、金属反射膜のための堆積物も、同様に、レーザ構造体の端面に形成されることに加えて、成膜中に上記側面に回り込んで第１領域上の高比抵抗領域上に形成される。発明者の観察によれば、誘電体膜のための堆積物は、しかしながら、第１領域上の高比抵抗領域上において、レーザ構造体の端面上の誘電体膜の厚さに比べて薄い。レーザ構造体上の高比抵抗領域は、誘電体膜上の金属反射膜及びレーザ構造体の半導体から隔置することを可能にする。レーザ構造体の段差は、高比抵抗領域上の金属反射膜が金属層から離すことを可能にする。
【００１５】
具体例に係る量子カスケード半導体レーザでは、前記高比抵抗領域は、前記レーザ構造体の前記第１領域上に設けられた無機絶縁層を含み、前記高比抵抗領域は、前記第１領域と前記第２領域との境界に設けられた縁を有し、前記金属反射膜は、前記高比抵抗領域の前記縁において終端する。
【００１６】
量子カスケード半導体レーザによれば、無機絶縁層は、高比抵抗領域として働く。高比抵抗領域の縁において終端する金属反射膜は、レーザ構造体の半導体から隔置される。
【００１７】
具体例に係る量子カスケード半導体レーザでは、前記無機絶縁層は、シリコン系無機絶縁体を備える。
【００１８】
量子カスケード半導体レーザによれば、シリコン系無機絶縁体は、所望の絶縁性を高比抵抗領域に提供できる。
【００１９】
具体例に係る量子カスケード半導体レーザでは、前記レーザ構造体は、前記半導体メサを埋め込む埋込領域を含む。
【００２０】
量子カスケード半導体レーザによれば、埋込構造を有する量子カスケード半導体レーザの端面に、誘電体膜及び該誘電体膜上の金属反射膜を提供できる。
【００２１】
具体例に係る発光装置は、（ａ）量子カスケード半導体レーザと、（ｂ）前記量子カスケード半導体レーザを搭載する支持体と、（ｃ）前記量子カスケード半導体レーザを前記支持体に固定するように前記量子カスケード半導体レーザの前記金属層に接合を成す半田材と、を備える。
【００２２】
この発光装置によれば、量子カスケード半導体レーザにおける誘電体膜及び金属膜が、レーザ構造体の端面上に設けられる。誘電体膜及び金属反射膜の形成の順序から、金属反射膜の下地は誘電体膜になる。発明者の知見によれば、誘電体膜のための堆積物は、レーザ構造体の端面に形成されることに加えて、成膜中にレーザ構造体の側面に回り込んで第１領域上の高比抵抗領域上に形成される。また、金属反射膜のための堆積物も、同様に、レーザ構造体の端面に形成されることに加えて、成膜中に側面に回り込んで第１領域上の高比抵抗領域上に形成される。発明者の観察によれば、誘電体膜のための堆積物は、第１領域上の高比抵抗領域上において、レーザ構造体の端面上の誘電体膜の厚さに比べて薄い。しかしながら、レーザ構造体上の高比抵抗領域は、誘電体膜上の金属反射膜を及びレーザ構造体の半導体から確実に隔置する。レーザ構造体の段差は、高比抵抗領域上の金属反射膜が金属層から離すことを可能にする。
【００２３】
具体例に係る半導体レーザを作製する方法は、（ａ）素子区画の配列を有するレーザバーを準備する工程と、（ｂ）前記レーザバーの第１端面に誘電体膜のための原料フラックスを供給する工程と、（ｃ）前記誘電体膜を堆積した後に、金属反射膜のための原料フラックスを前記第１端面に供給する工程と、を備え、前記レーザバーは、前記第１端面を含む第１領域、第２領域、第３領域及び段差を有するレーザ構造体と、前記第１領域上に設けられた高比抵抗領域とを含み、前記素子区画の各々は、前記第３領域上に設けられた金属層と、を備え、前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域は、第１軸の方向に順に配置されると共に、前記第１軸の方向に交差する第２軸の方向に延在し、前記高比抵抗領域は、前記第２軸の方向に延在し、前記段差は、前記第２軸の方向に延在しており前記第２領域と前記第３領域との境界に位置する。
【００２４】
この半導体レーザを作製する方法によれば、誘電体膜及び金属膜が、レーザバーの端面上に提供される。誘電体膜のための堆積物は、レーザバーの端面に形成されることに加えて、成膜中にレーザバーの側面に回り込んで第１領域上の高比抵抗領域上に形成される。また、金属反射膜のための堆積物も、同様に、レーザバーの端面に形成されることに加えて、成膜中にレーザバーの側面に回り込んで第１領域上の高比抵抗領域上に形成される。誘電体膜及び金属反射膜の形成の順序から、金属反射膜の下地は誘電体膜になる。発明者の観察によれば、誘電体膜のための堆積物は、第１領域上の高比抵抗領域及び段差の側面上において、レーザバーの端面上の誘電体膜の厚さに比べて薄い。しかしながら、レーザバー上の高比抵抗領域は、誘電体膜上の金属反射膜をレーザ構造体の半導体から隔置することを確実にする。レーザバーの段差は、高比抵抗領域上の金属反射膜が金属層から離すことを可能にする。
【００２５】
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、量子カスケード半導体レーザ、及び量子カスケード半導体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。
【００２６】
図１は、本実施形態に係る量子カスケード半導体レーザを模式的に示す一部破断図である。量子カスケード半導体レーザ１１は、レーザ構造体１３、高比抵抗領域１５、金属層１７、誘電体膜１９、及び金属反射膜２１を備える。レーザ構造体１３は、第１領域１３ａ、第２領域１３ｂ及び第３領域１３ｃを有しており、第１領域１３ａ、第２領域１３ｂ及び第３領域１３ｃは、第１軸Ａｘ１の方向に順に配置される。第１領域１３ａは第１端面Ｅ１Ｆを含み、第３領域１３ｃは第２端面Ｅ２Ｆを含む。高比抵抗領域１５は、レーザ構造体１３の第１領域１３ａ上に設けられる。金属層１７は、レーザ構造体１３の第３領域１３ｃ上に設けられ、本実施例ではレーザ構造体１３の第３領域１３ｃの裏面に接触を成す。誘電体膜１９は、第１端面Ｅ１Ｆ及び高比抵抗領域１５上に設けられ、金属反射膜２１は、第１端面Ｅ１Ｆ、高比抵抗領域１５及び誘電体膜１９上に設けられる。レーザ構造体１３は、導電性基板及び半導体メサ２５を含み、高比抵抗領域１５は、導電性基板の比抵抗より大きい比抵抗を有する。導電性基板は、例えば半導体基板２３であることができる。半導体基板２３の主面２３ａが半導体メサ２５を搭載している。半導体メサ２５は、コア層２５ａを含み、具体的には、上部半導体層２５ｂ、下部半導体領域２５ｃ、及びコンタクト層２５ｄを更に含むことができる。半導体メサ２５は、第１軸Ａｘ１の方向に延在する。本実施例では、レーザ構造体１３は埋込領域２７を更に含み、埋込領域２７は半導体メサ２５を埋め込む。具体的には、コア層２５ａ、上部半導体層２５ｂ、下部半導体領域２５ｃ、及びコンタクト層２５ｄの配列、並びに埋込領域２７が、半導体基板２３の主面２３ａ上に設けられている。半導体メサ２５は、第１領域１３ａ、第２領域１３ｂ及び第３領域１３ｃにそれぞれ含まれる第１部分、第２部分及び第３部分を含む。同様に、埋込領域２７も、第１領域１３ａ、第２領域１３ｂ及び第３領域１３ｃにそれぞれ含まれる第１部分、第２部分及び第３部分を含む。
【００２７】
レーザ構造体１３は、第２領域１３ｂと第３領域１３ｃとの境界に位置する段差１３ｄを有する。レーザ構造体１３の段差１３ｄは、半導体基板２３の裏面２３ｂ（主面２３ａの反対側の面）に設けられ、第１軸Ａｘ１の方向に交差する第２軸Ａｘ２の方向に延在する。半導体基板２３は、第１領域１３ａ、第２領域１３ｂ及び第３領域１３ｃにそれぞれ含まれる第１部分、第２部分及び第３部分を含む。段差１３ｄは半導体基板２３の第２部分と第３部分との境界に位置し、金属層１７は、半導体基板２３の第３部分に設けられる。
【００２８】
量子カスケード半導体レーザ１１によれば、誘電体膜１９及び金属反射膜２１が、レーザ構造体１３の第１端面Ｅ１Ｆ上に設けられる。誘電体膜１９及び金属反射膜２１の形成の順序から、金属反射膜２１の下地は誘電体膜１９になる。発明者の知見によれば、誘電体膜１９のための堆積物は、レーザ構造体１３の第１端面Ｅ１Ｆに形成されることに加えて、成膜中にレーザーバーの側面（レーザ構造体１３の上面及び下面）に回り込んでレーザ構造体の第１領域１３ａ上の高比抵抗領域１５上に形成される。また、金属反射膜２１のための堆積物も、同様に、レーザ構造体１３の第１端面Ｅ１Ｆに形成されることに加えて、成膜中にレーザバーの側面（レーザ構造体１３の上面及び下面）に回り込んで第１領域１３ａ上の高比抵抗領域１５上に形成される。
【００２９】
しかしながら、発明者の観察によれば、誘電体膜１９のための堆積物の厚さは、第１領域１３ａの半導体メサ２５上において、レーザ構造体１３の第１端面Ｅ１Ｆ上の誘電体膜１９に比べて薄く、金属反射膜２１のための堆積物の厚さは、第１領域１３ａの半導体メサ２５上において、レーザ構造体１３の第１端面Ｅ１Ｆ上の金属反射膜２１に比べて薄い。
【００３０】
また、発明者の観察によれば、誘電体膜１９のための堆積物の厚さは、第１領域１３ａ上の高比抵抗領域１５上において、レーザ構造体１３の第１端面Ｅ１Ｆ上の誘電体膜１９に比べて薄く、金属反射膜２１のための堆積物の厚さは、第１領域１３ａ上の高比抵抗領域１５上において、レーザ構造体１３の第１端面Ｅ１Ｆ上の金属反射膜２１に比べて薄い。第１領域１３ａ上の高比抵抗領域１５における膜厚は、レーザ構造体１３の第１端面Ｅ１Ｆ上の膜厚の０．２倍程度になる。具体的には、第１領域１３ａ上の高比抵抗領域１５の第１面１５ａ上の誘電体膜１９の厚さＴ１９Ｈ２は、第１端面Ｅ１Ｆ上の誘電体膜１９の厚さＴ１９Ｈ１より小さく、第１領域１３ａ上の高比抵抗領域１５の第１面１５ａ上の金属反射膜２１の厚さＴ２１Ｈ２は、第１端面Ｅ１Ｆ上の金属反射膜２１の厚さＴ２１Ｈ１より小さい。第１領域１３ａ上の高比抵抗領域１５は、誘電体膜１９上の金属反射膜２１をレーザ構造体１３の半導体から確実に隔置できる。レーザ構造体１３の段差１３ｄによれば、高比抵抗領域１５上の金属反射膜２１が金属層から離されることを可能にする。高比抵抗領域１５は第１面１５ａに反対側の第２面を有し、この第２面は第１領域１３ａに接合を成す。
【００３１】
量子カスケード半導体レーザ１１は、半導体メサ２５及び埋込領域２７上に設けられたパッシベーション膜３１と、パッシベーション膜３１の開口を介して半導体メサ２５の上面に接触を成すオーミック電極３３とを更に備えることができる。オーミック電極３３は、第１領域１３ａ、第２領域１３ｂ及び第３領域１３ｃ上に設けられ、本実施例では、第１端面Ｅ１Ｆの上縁から第２端面Ｅ２Ｆの上縁まで延在する。第３領域１３ｃ上において、厚膜電極３５（メッキ電極）がオーミック電極３３に接触を成す。必要な場合には、本実施例のように、厚膜電極３５を第１端面Ｅ１Ｆの上縁から隔置することができる。
【００３２】
本実施例では、レーザ構造体１３の段差１３ｄは、レーザ構造体１３の一対の側面のうち一側面１３ｅから他側面１３ｆまで延在する。また、段差１３ｄは、金属層１７が延在する第３領域１３ｃの裏面を基準にして窪部１３ｇを形成し、窪部１３ｇは第１領域１３ａ及び第２領域１３ｂに設けられる。窪部１３ｇにおいて、高比抵抗領域１５は、第１端面Ｅ１Ｆの下縁から第１軸Ａｘ１の方向に延在して、第１領域１３ａと第２領域１３ｂとの境界で終端する。高比抵抗領域１５は、第１領域１３ａの裏面を覆い、第２領域１３ｂの裏面を覆わない。高比抵抗領域１５の終端は、窪部１３ｇの底面を基準にして小段差１５ｄを形成する。窪部１３ｇの底面は、第１端面Ｅ１Ｆの上縁に到達する。誘電体膜１９及び金属反射膜２１は、高比抵抗領域１５の小段差１５ｄの上縁において終端して、第２領域１３ｂ上には設けられない。高比抵抗領域１５の小段差１５ｄは、誘電体膜１９及び金属反射膜２１の成膜中に回り込む堆積物を遮蔽して、誘電体膜１９及び金属反射膜２１の回り込み堆積物の延在を制限する。誘電体膜１９及び金属反射膜２１の断片は、段差１３ｄの側面１３ｈに設けられることもある。また、レーザ構造体１３の段差１３ｄは、誘電体膜１９及び金属反射膜２１の成膜中に回り込む堆積物ＤＰ２を遮蔽して、誘電体膜１９及び金属反射膜２１の回り込み堆積物ＤＰ２の延在を制限する。段差１３ｄは、小段差１５ｄより大きい。段差１３ｄは、半導体基板２３の裏面に接触を成す金属層１７を、第１領域１３ａ上の誘電体膜１９及び金属反射膜２１からから隔置する。高比抵抗領域１５の端部（小段差１５ｄ）は、段差１３ｄから離れている。第２領域１３ｂは、高比抵抗領域１５の第１面１５ａを基準にして窪んで、第３領域１３ｃ及び高比抵抗領域１５の間において溝２９を形成する。
【００３３】
高比抵抗領域１５は、半導体メサ２５内の半導体の導電率より小さい導電性を有し、高比抵抗を示す。高比抵抗領域１５は、半導体基板２３の半導体の導電率より小さい導電性を有し、高比抵抗を示す。高比抵抗領域１５は、シリコン系無機絶縁体といった無機絶縁膜であることができ、本実施例では、ＳｉＯＮ膜を含む。
量子カスケード半導体レーザ１１の例示。
レーザ構造体１３は半導体からなる。
第１領域１３ａの長さ（第１軸Ａｘ１の方向の長さ）Ｌ１：５〜１００マイクロメートル。
第２領域１３ｂの長さ（第１軸Ａｘ１の方向の長さ）Ｌ２：５〜５０マイクロメートル。
段差１３ｄの深さＤ２：２０〜３０マイクロメートル。
第２領域１３ｂにおける半導体の厚さ（半導体基板の裏面から半導体メサの上面までの距離）：８０マイクロメートル以上。
高比抵抗領域１５：ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、厚さ：２００〜４００ナノメートル。
小段差１５ｄの深さＤ１：２００〜４００ナノメートル。
誘電体膜１９：アルミナ、窒化アルミニウム、厚さ：１００〜３００ナノメートル。
金属反射膜２１：金、厚さ：５０〜３００ナノメートル。
本実施例では、誘電体膜１９及び金属反射膜２１が端面反射膜２０を形成する。しかしながら、端面反射膜２０は、これら２層の組み合わせに限定されることはない。
コア層２５ａ：量子カスケードを発生可能に配列される超格子、ＡｌＩｎＡｓ／ＧａＩｎＡｓ。
上部半導体層２５ｂ：ｎ型ＩｎＰ（クラッド層２５ｅ）及びｎ型ＩｎＧａＡｓ（回折格子層２５ｆ）。
下部半導体領域２５ｃ：ｎ型ＩｎＰ（クラッド層）。
コンタクト層２５ｄ：ｎ型ＩｎＧａＡｓ。
半導体基板２３：ｎ型ＩｎＰ。
埋込領域２７：アンドープ及び／又は半絶縁性ＩＩＩ−Ｖ化合物半導体、例えばＦｅドープＩｎＰ。
共振器長：１〜３ｍｍ。
金属層１７：裏面電極として働くＡｕＧｅＮｉ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ。
パッシベーション膜３１：ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ。
オーミック電極３３：Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ。
厚膜電極３５：メッキＡｕ。
【００３４】
図１を参照すると、発光装置４１が描かれている。発光装置４１は、量子カスケード半導体レーザ１１、支持体４３、及び半田材４５を含む。量子カスケード半導体レーザ１１は、支持体４３の絶縁性ベース４３ａ上の電極層４３ｂに半田材４５を介して固定されている。半田材４５は、量子カスケード半導体レーザ１１の第３領域１３ｃの金属層１７に接合を成すと共に、段差１３ｄによって第３領域１３ｃから区切られた第２領域１３ｎ及び第１領域１３ａにおいては、第１領域１３ａ上の高比抵抗領域１５上の断片ＤＰ１及び第２領域１３ｎの半導体から離間している。この離間により、金属反射膜２１の電位は、絶縁性ベース４３ａ上の電極層４３ｂの電気から独立する。本実施例では、半田材４５は、例えばＡｕＳｎを含む。
【００３５】
この発光装置４１によれば、量子カスケード半導体レーザ１１における誘電体膜１９及び金属反射膜２１が、レーザ構造体１３の第１端面Ｅ１Ｆ上に設けられる。誘電体膜１９及び金属反射膜２１の形成の順序から、金属反射膜２１の下地は誘電体膜１９になる。発明者の知見によれば、誘電体膜１９のための堆積物は、レーザ構造体１３の第１端面Ｅ１Ｆに形成されることに加えて、レーザ構造体１３を提供するレーザバーの上面及び下面に成膜中に回り込んで第１領域１３ａ上の高比抵抗領域１５のための高比抵抗領域上に形成される。また、金属反射膜２１のための堆積物も、同様に、レーザ構造体の端面に形成されることに加えて、レーザバーの上面及び下面に成膜中に回り込んで高比抵抗領域上に形成される。発明者の観察によれば、誘電体膜１９のための堆積物は、高比抵抗領域上において、レーザバーの端面（レーザ構造体１３の第１端面Ｅ１Ｆ）上の誘電体膜１９の厚さに比べて薄い。レーザ構造体１３上の高比抵抗領域１５は、誘電体膜１９上の金属反射膜２１及びレーザ構造体１３の半導体から隔置することを確実にする。レーザ構造体１３の段差１３ｄは、高比抵抗領域１５上の金属反射膜２１が金属層１７から離すことを可能にする。
【００３６】
図２〜図１０を参照しながら、半導体レーザを作製する方法における主要な工程を説明する。引き続く説明において、可能な場合には、理解を容易にするために、図１を参照する記述において用いられた参照符号を用いる。
【００３７】
図２の（ａ）部、（ｂ）部及び（ｃ）部を参照しながら、工程Ｓ１０１を説明する。図２の（ａ）部は、実施例に係る量子カスケード半導体レーザを作製する方法における主要な工程の平面図を示す。図２の（ｂ）部は、図２の（ａ）部に示されたＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿ってとられた断面を示す。図２の（ｃ）部は、図２の（ｂ）部に示されたＩＩｃ−ＩＩｃ線に沿ってとられた断面を示す。工程Ｓ１０１では、半導体生産物ＳＰ１を準備する。半導体生産物ＳＰ１は、半導体基板２３と、半導体基板２３上に設けられる半導体メサ２５と、半導体メサ２５を埋め込む埋込領域２７を備える。半導体メサ２５は、コア層２５ａ、回折格子層２５ｆ、クラッド層２５ｅ及びコンタクト層２５ｄのための半導体領域と半導体基板２３とを含むエピタキシャル基板を、無機絶縁膜（例えばＳｉＮ）の第１マスクＭ１を用いてエッチングすることによって形成される。埋込領域２７は、半導体メサ２５を形成した後に、第１マスクＭ１を用いて高抵抗半導体を選択成長することによって形成される。選択成長の後に、第１マスクＭ１を除去する。
【００３８】
具体的には、ｎ型ＩｎＰ基板上に、ｎ型下部クラッド層（ｎ−ＩｎＰ）、コア層（ＱＣＬ活性層）、回折格子層（ＩｎＧａＡｓ）をエピタキシャル成長する。回折格子層にフォトリソとエッチングで回折格子を形成し、ｎ型上部クラッド層（ｎ−ＩｎＰ）、ｎ型コンタクト層（ｎ−ＩｎＧａＡｓ）をエピタキシャル成長する。ＣＶＤ及びフォトリソグラフィにより、ストライプ状ＳｉＮマスクをコンタクト層上に形成する。ＳｉＮマスクを用いてコンタクト層からＩｎＰ基板までドライエッチングにより加工してメサを形成する。メサ形成のために形成したＳｉＮマスクを用いて、半導体埋め込み層（Ｆｅ−ＩｎＰ）をＩｎＰ基板上にエピタキシャルに成長する。Ｆｅ−ＩｎＰの上面がメサ上のＳｉＮマスクの上面と同程度になるようにＦｅ−ＩｎＰを成長する。この成長の後に、ＳｉＮマスクを除去する。
【００３９】
図３の（ａ）部、（ｂ）部及び（ｃ）部を参照しながら、工程Ｓ１０２を説明する。図３の（ａ）部は、本実施形態に係る量子カスケード半導体レーザを作製する方法における主要な工程の平面図を示す。図３の（ｂ）部は、図３の（ａ）部に示されたＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線に沿ってとられた断面を示す。図３の（ｃ）部は、図３の（ｂ）部に示されたＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線に沿ってとられた断面を示す。工程Ｓ１０２では、パッシベーション膜３１を形成する。パッシベーション膜３１のための保護膜を成長する。フォトリソグラフィ及びエッチングをより第２マスクＭ２を形成する。第２マスクＭ２は、ストライプ形状の開口Ｍ２ＯＰを有しており、開口Ｍ２ＯＰは半導体メサ２５上を延在する。この第２マスクＭ２を用いたエッチングにより保護膜に開口をして、パッシベーション膜３１を形成する。パッシベーション膜３１の開口３１ａには、半導体メサ２５の上面（コンタクト層２５ｄ）が現れている。
【００４０】
具体的には、ウエハ上の半導体メサ２５及び埋込領域２７上にＣＶＤ法でＳｉＯＮ膜（厚さ、３００ｎｍ）を形成する。フォトリソグラフィ及びドライエッチングによりＳｉＯＮ膜にストライプ状の開口を形成する。この開口には、コンタクト層のＩｎＧａＡｓの上面が現れる。
【００４１】
図４の（ａ）部、（ｂ）部及び（ｃ）部を参照しながら、工程Ｓ１０３を説明する。図４の（ａ）部は、実施例に係る量子カスケード半導体レーザを作製する方法における主要な工程の平面図を示す。図４の（ｂ）部は、図４の（ａ）部に示されたＩＶｂ−ＩＶｂ線に沿ってとられた断面を示す。図４の（ｃ）部は、図４の（ｂ）部に示されたＩＶｃ−ＩＶｃ線に沿ってとられた断面を示す。工程Ｓ１０３では、オーミック電極３３を形成する。パッシベーション膜３１上に、リフトオフのための第３マスクＭ３を形成する。第３マスクＭ３は、半導体メサ２５上に開口Ｍ３ＯＰを有する。第３マスクＭ３を形成した後に、オーミック電極３３のための金属膜の堆積を行う。この堆積では、第３マスクＭ３の開口Ｍ３ＯＰ内及び第３マスクＭ３上に金属膜の堆積物ＤＰが形成される。堆積の後に、第３マスクＭ３を除去すると、オーミック電極３３のための金属層が残される。
【００４２】
具体的には、ウエハ上に、フォトリソグラフィによりレジストのリフトオフマスクを形成する。リフトオフマスクは、後の工程により形成されるメッキ電極の下地を提供する。リフトオフマスクを形成した後に、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる蒸着膜を形成すると共にリフトオフによりリフトオフマスク及びリフトオフマスク上の堆積物ＤＰを除去して、オーミック電極を形成する。オーミック電極のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕはコンタクト層に接合を成し、オーミック電極のＴｉ／Ｐｔ／ＡｕはＳｉＯＮ膜と接触する。
【００４３】
図５の（ａ）部、（ｂ）部及び（ｃ）部を参照しながら、工程Ｓ１０４を説明する。図５の（ａ）部は、実施例に係る量子カスケード半導体レーザを作製する方法における主要な工程の平面図を示す。図５の（ｂ）部は、図５の（ａ）部に示されたＶｂ−Ｖｂ線に沿ってとられた断面を示す。図５の（ｃ）部は、図５の（ｂ）部に示されたＶｃ−Ｖｃ線に沿ってとられた断面を示す。工程Ｓ１０４では、メッキ法により厚膜電極３５を形成する。パッシベーション膜３１及びオーミック電極３３上に、リフトオフのための第４マスクＭ４を形成する。第４マスクＭ４は、オーミック電極３３上に開口Ｍ４ＯＰを有する。第４マスクＭ４を形成した後に、厚膜電極３５のための金属をメッキする。このメッキでは、第４マスクＭ４の開口Ｍ４ＯＰ内のオーミック電極３３上のメッキ析出物が形成される。メッキのための通電の後に、第４マスクＭ４を除去すると、厚膜電極３５のための金属厚膜が残される。
【００４４】
具体的には、ウエハ上に、フォトリソグラフィによりレジストからなるメッキマスクを形成する。メッキマスクは、例えばオーミック電極３３上に開口を有する。メッキマスクを用いて金（Ａｕ）メッキを行う。メッキのために通電の後に、メッキマスクを除去する。メッキ電極の形成により、基板生産物ＳＰ２を得る。
【００４５】
図６の（ａ）部、（ｂ）部及び（ｃ）部を参照しながら、工程Ｓ１０５を説明する。図６の（ａ）部は、実施例に係る量子カスケード半導体レーザを作製する方法における主要な工程を示す底面図である。図６の（ｂ）部は、図６の（ａ）部に示されたＶＩｂ−ＶＩｂ線に沿ってとられた断面を示す。図６の（ｃ）部は、図６の（ｂ）部に示されたＶＩｃ−ＶＩｃ線に沿ってとられた断面を示す。工程Ｓ１０５では、レーザ構造体１３のための段差１３ｄを規定する溝５１を形成する。基板生産物ＳＰ２の裏面に第５マスクＭ５を形成する。必要な場合には、基板生産物ＳＰ２の裏面を研磨して基板生産物ＳＰ２の厚さを薄くした後に、第５マスクＭ５を形成するようにしてもよい。第５マスクＭ５は、レーザ構造体１３のための段差１３ｄを規定する溝５１のための開口Ｍ５ＯＰを有する。溝５１は、無機絶縁膜（例えばＳｉＮ）の第５マスクＭ５を用いて基板生産物ＳＰ２の半導体基板２３をエッチングすることによって形成される。溝５１は、量子カスケード半導体レーザのための素子区画ＳＥＣＴを横切って、オーミック電極３３が延在する方向に交差する方向に延在する。エッチングの後に、第５マスクＭ５を除去する。
【００４６】
具体的には、ウエハの裏面を研磨することにより、３５０マイクロメートルから１１０マイクロメートルの厚さに減厚する。研磨された裏面に、ＣＶＤ法とフォトリソグラフィによりＳｉＮからなる絶縁膜マスクを形成する。絶縁膜マスクは、共振器端面を形成すべき素子区画の境界にそって延在するストライプ開口と素子区画の内側を覆うストライプパターンとを有する。絶縁膜マスクを用いて裏面をドライエッチングして、２０〜３０マイクロメートルの深さを有する窪みを裏面に形成する。生産物の機械的な強度を維持するために、素子区画の境界付近の生産物の残厚は８０マイクロメートル以上であることがよい。エッチングの後に、絶縁膜マスクを除去する。ＩｎＰ基板の裏面に溝が形成される。溝の幅は、例えば１００マイクロメートルである。
【００４７】
図７の（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部及び（ｄ）部を参照しながら、工程Ｓ１０６を説明する。図７の（ａ）部は、実施例に係る量子カスケード半導体レーザを作製する方法における主要な工程を示す底面図である。図７の（ｂ）部は、図７の（ａ）部に示されたＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線に沿ってとられた断面を示す。図７の（ｃ）部は、図７の（ｂ）部に示されたＶＩＩｃ−ＶＩＩｃ線に沿ってとられた断面を示す。図７の（ｄ）部は、図７の（ｂ）部に示されたＶＩＩｄ−ＶＩＩｄ線に沿ってとられた断面を示す。工程Ｓ１０６では、高比抵抗領域１５のための絶縁膜５３を形成する。フォトリソグラフィ及びエッチングをより第６マスクＭ６を形成する。第６マスクＭ６は、溝５１内に延在するストライプパターンと、ストライプパターンを規定するストライプ形状の開口Ｍ６ＯＰとを有する。ストライプパターンは、共振器端面を形成すべき素子区画境界上を延在する。開口Ｍ６ＯＰは、溝５１の縁（段差１３ｄ）上に位置する。この第６マスクＭ６を用いたエッチングにより、高比抵抗領域１５のための絶縁膜５３をエッチングする。このエッチングの後に、絶縁膜５３により覆われていた溝５１の縁（段差１３ｄ）が現れる。高比抵抗領域１５は、共振器端面を形成すべき素子区画の境界に沿って溝５１の底面上を延在する。
【００４８】
具体的には、ウエハの裏面全面に、ＣＶＤ法により３００ｎｍの厚さＳｉＯＮ膜を堆積する。このＳｉＯＮ膜上にレジストマスクを形成する。レジストマスクは、後端面を形成すべきライン近傍においてストライプ状のエリアを覆う。レジストマスクを用いてＳｉＯＮ膜をドライエッチングして、上記エリアに、ストライプ状のＳｉＯＮ膜を残す。ＳｉＯＮストライプの幅は５０マイクロメートルである。
【００４９】
図８の（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部及び（ｄ）部を参照しながら、工程Ｓ１０７を説明する。図８の（ａ）部は、実施例に係る量子カスケード半導体レーザを作製する方法における主要な工程を示す底面図である。図７の（ｂ）部は、図８の（ａ）部に示されたＶＩＩＩｂ−ＶＩＩＩｂ線に沿ってとられた断面を示す。図８の（ｃ）部は、図８の（ｂ）部に示されたＶＩＩＩｃ−ＶＩＩＩｃ線に沿ってとられた断面を示す。図８の（ｄ）部は、図８の（ｂ）部に示されたＶＩＩＩｄ−ＶＩＩＩｄ線に沿ってとられた断面を示す。工程Ｓ１０７では、裏面電極のための金属層１７を形成する。半導体基板２３の裏面上に、リフトオフのための第７マスクＭ７を形成する。第７マスクＭ７は、金属層１７上に開口Ｍ７ＯＰを有する。第７マスクＭ７を形成した後に、ＡｕＧｅＮｉ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる蒸着膜を形成すると共に、リフトオフにより第７マスクＭ７及び第７マスクＭ７上の堆積物を除去して、金属層１７を形成する。金属層１７のＡｕＧｅＮｉ／Ｔｉ／Ｐｔ／ＴｉＡｕは半導体基板２３と電気的に接合する。金属層１７のＴｉ／Ｐｔ／ＴｉＡｕは、溝５１から離れている。裏面金属の形成により、生産物ＳＰ３が形成される。
【００５０】
具体的には、ウエハの裏面に、フォトリソグラフィによりレジストからなる裏面マスクを形成する。裏面マスクは、溝５１及び高比抵抗領域１５から離れた半導体基板２３の裏面に開口を有する。金属の蒸着及び裏面マスクを用いたリフトオフにより、ＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ／ＴｉＡｕから裏面電極を形成する。
【００５１】
図９の（ａ）部、（ｂ）部、及び（ｃ）部を参照しながら、工程Ｓ１０８を説明する。図９の（ａ）部は、実施例に係る量子カスケード半導体レーザを作製する方法における主要な工程を示す平面図である。図９の（ｂ）部は、図９の（ａ）部に示されたＩＸｂ−ＩＸｂ線に沿ってとられた断面を示す。図８の（ｃ）部は、レーザバーを示す平面図である。工程Ｓ１０８では、レーザバーＬＤＢを準備する。レーザバーＬＤＢは、生産物ＳＰ３をへき開線に沿って分離することによって作製される。この分離により、量子カスケード半導体レーザ１１における第１端面Ｅ１Ｆ及び第２端面Ｅ２Ｆを有するレーザバーＬＤＢが形成される。本実施例では、第１端面Ｅ１Ｆ及び第２端面Ｅ２Ｆの各々は、へき開面を備える。レーザバーＬＤＢは、量子カスケード半導体レーザ１１のための素子区画ＳＥＣＴの配列を備える。素子区画ＳＥＣＴは、第２軸Ａｘ２の方向に配列される。各素子区画ＳＥＣＴは、図１に示されるように、レーザ構造体１３、高比抵抗領域１５、及び金属層１７を備える。レーザ構造体１３及び高比抵抗領域１５は、素子区画ＳＥＣＴにわたって連続して延在する。レーザ構造体１３は、第１領域１３ａ、第２領域１３ｂ及び第３領域１３ｃを有しており、第１領域１３ａ、第２領域１３ｂ及び第３領域１３ｃは、第１軸Ａｘ１の方向に順に配置される。第１領域１３ａは第１端面Ｅ１Ｆを含み、第３領域１３ｃは第２端面Ｅ２Ｆを含む。レーザ構造体１３は、第２領域１３ｂと第３領域１３ｃとの境界に位置する段差１３ｄを有する。レーザ構造体１３の段差１３ｄは、半導体基板２３の裏面２３ｂ（主面２３ａの反対側の面）に設けられ、第２軸Ａｘ２の方向に素子区画ＳＥＣＴにわたって連続して延在する。高比抵抗領域１５は、レーザ構造体１３の第１領域１３ａ上に設けられる。金属層１７は、レーザ構造体１３の第３領域１３ｃ上に設けられ、レーザ構造体１３の第３領域１３ｃの裏面に接触を成す。レーザ構造体１３は、半導体基板２３及び半導体メサ２５を含み、半導体基板２３の主面２３ａが半導体メサ２５を搭載している。半導体メサ２５は、コア層２５ａを含み、具体的には、上部半導体層２５ｂ、下部半導体領域２５ｃ、及びコンタクト層２５ｄを更に含むことができる。半導体メサ２５は、第１軸Ａｘ１の方向に延在する。本実施例では、レーザ構造体１３は埋込領域２７を更に含む。
【００５２】
図１０の（ａ）部、（ｂ）部、（ｃ）部及び（ｄ）部を参照しながら、工程Ｓ１０９を説明する。図１０の（ａ）部及び（ｂ）部は、実施例に係る量子カスケード半導体レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。図１０の（ｃ）部及び（ｄ）部は、本実施形態に係る量子カスケード半導体レーザを作製する方法における主要な工程を模式的に示す図面である。工程Ｓ１０９では、準備されたレーザバーＬＤＢの第１端面Ｅ１Ｆ上に誘電体膜１９及び金属反射膜２１を順に形成する。図１０の（ａ）部及び（ｂ）部に示されるように、レーザバーＬＤＢの第１端面Ｅ１Ｆ上に誘電体膜１９の成膜を行う。本実施例では、堆積装置ＤＥＰ１を用いて、誘電体膜１９を堆積する。堆積装置ＤＥＰ１は、レーザバーＬＤＢの第１端面Ｅ１Ｆに原料フラックスＦ１を供給する。原料フラックスＦ１はレーザバーＬＤＢの上面及び下面に回り込んで、誘電体膜１９の堆積物が、上面のオーミック電極３３上に堆積されると共に下面の高比抵抗領域１５及び段差１３ｄの側面上に形成される。誘電体膜１９の堆積物は、高比抵抗領域１５の縁で終端する。この後に、図１０の（ｃ）部及び（ｄ）部に示されるように、レーザバーＬＤＢの第１端面Ｅ１Ｆの誘電体膜１９上に金属反射膜２１の成膜を行う。本実施例では、堆積装置ＤＥＰ２を用いて、金属反射膜２１を堆積する。堆積装置ＤＥＰ２は、レーザバーＬＤＢの第１端面Ｅ１Ｆに原料フラックスＦ２を供給する。原料フラックスＦ１はレーザバーＬＤＢの上面及び下面に回り込んで、金属反射膜２１の堆積物が、上面のオーミック電極３３上に堆積されると共に下面の高比抵抗領域１５及び段差１３ｄの側面上に堆積される。金属反射膜２１の堆積物は、高比抵抗領域１５の縁で終端する。
【００５３】
レーザバーＬＤＢの第１端面Ｅ１Ｆ上に誘電体膜１９及び金属反射膜２１を順に形成した後の工程において、レーザバーＬＤＢの分離により、チップ状の量子カスケード半導体レーザ１１を形成する。これらの工程により、量子カスケード半導体レーザ１１が完成する。
【００５４】
図１１の（ａ）部及び（ｂ）部を参照しながら、ダイボンド工程を説明する。図１１の（ａ）部は、実施例に係る発光装置を作製する方法におけるダイボンド工程を模式的に示す図面である。図１を参照しながら既に説明したように、本実施形態に係る量子カスケード半導体レーザ１１は、ダイボンド工程において、第１端面Ｅ１Ｆに形成された誘電体膜１９及び金属反射膜２１は、半田材４５に触れない。ダイボンド工程に先立って、量子カスケード半導体レーザ１１を準備する。導電性接着剤といった半田を用いて、量子カスケード半導体レーザ１１を支持体にダイボンドする。さらに、支持体上の量子カスケード半導体レーザ１１にボンディングワイヤを接続する。
【００５５】
図１１の（ｂ）部は、実施例に係る量子カスケード半導体レーザと異なる端面反射膜の構造を有する量子カスケード半導体レーザをダイボンドする工程を模式的に示す図面である。図１１の（ｂ）部に示される量子カスケード半導体レーザＣ１１は、レーザ構造体Ｃ１３の端面上に設けられた誘電体膜Ｃ１９及び金属反射膜Ｃ２１を備える。半導体基板Ｃ２３の厚さが素子の全体にわたって同じ厚みであるので、誘電体膜Ｃ１９及び金属反射膜Ｃ２１が半導体基板Ｃ２３の裏面に回り込んで、裏面の金属層Ｃ１７の近くにまで及んでいる。量子カスケード半導体レーザＣ１１をダイボンドすると、半導体基板Ｃ２３の裏面に回り込んだ誘電体膜Ｃ１９及び金属反射膜Ｃ２１が半田材に触れる。誘電体膜Ｃ１９及び金属反射膜Ｃ２１は、レーザ構造体Ｃ１３の上面に回り込んでオーミック電極Ｃ３３上に堆積する。レーザ構造体Ｃ１３の上面及び得下面上の薄い誘電体膜Ｃ１９及び金属反射膜Ｃ２１が、短絡の原因になっている。
【００５６】
この量子カスケード半導体レーザ１１を作製する方法によれば、誘電体膜１９及び金属反射膜２１が、レーザバーＬＤＢの第１端面Ｅ１Ｆ上に提供される。誘電体膜１９のための堆積物は、レーザバーＬＤＢの第１端面Ｅ１Ｆに形成されることに加えて、レーザバーＬＤＢの上面及び下面に成膜中に回り込んで第１領域１３ａ上の高比抵抗領域１５上に形成される。また、金属反射膜２１のための堆積物も、同様に、レーザバーＬＤＢの第１端面Ｅ１Ｆに形成されることに加えて、第１領域１３ａに成膜中に回り込んで第１領域１３ａ上の高比抵抗領域１５上に形成される。誘電体膜１９及び金属反射膜２１の形成の順序から、金属反射膜２１の下地は誘電体膜１９になる。発明者の観察によれば、誘電体膜１９のための堆積物は、第１領域１３ａ上の高比抵抗領域１５上において、レーザバーＬＤＢの第１端面Ｅ１Ｆ上の誘電体膜１９の厚さに比べて薄い。しかしながら、レーザバーＬＤＢ上の高比抵抗領域１５は、誘電体膜１９上の金属反射膜２１をレーザバーＬＤＢの半導体から隔置することを確実にする。レーザバーＬＤＢの段差１３ｄは、高比抵抗領域１５上の金属反射膜２１が金属層１７から離すことを可能にする。
【００５７】
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】
【００５８】
以上説明したように、本実施形態によれば、望まれない短絡を回避できる構造を有する量子カスケード半導体レーザ、この量子カスケード半導体レーザを含む発光装置、及び半導体レーザを作製する方法を提供できる。
【符号の説明】
【００５９】
１１…量子カスケード半導体レーザ、１３…レーザ構造体、１３ａ…第１領域、１３ｂ…第２領域、１３ｃ…第３領域、１３ｄ…段差、１５…高比抵抗領域、１５ｄ…小段差、１７…金属層、１９…誘電体膜、２１…金属反射膜、Ｅ１Ｆ…第１端面、Ｅ２Ｆ…第２端面、２５…半導体メサ、２７…埋込領域、２５ａ…コア層。
【図１】
2019004106.tif 000003
【図２】
2019004106.tif 000004
【図３】
2019004106.tif 000005
【図４】
2019004106.tif 000006
【図５】
2019004106.tif 000007
【図６】
2019004106.tif 000008
【図７】
2019004106.tif 000009
【図８】
2019004106.tif 000010
【図９】
2019004106.tif 000011
【図１０】
2019004106.tif 000012
【図１１】
2019004106.tif 000013