量子级联激光器制造技术

本发明专利技术涉及量子级联激光器。一种量子级联激光器，包括：衬底，所述衬底包括衬底端面；半导体层叠体，所述半导体层叠体具有在轴向方向上延伸的层叠体端面和芯；第一电极，所述第一电极被设置在半导体层叠体上；第二电极，所述第二电极被设置在衬底的背表面上；绝缘膜，所述绝缘膜被设置在层叠体端面和第一电极上；以及第一金属膜，所述第一金属膜被设置在层叠体端面、绝缘膜和第一电极上，绝缘膜位于第一金属膜与半导体层叠体之间。衬底端面和层叠体端面沿着与轴向方向交叉的参考平面延伸。衬底端面具有布置在从衬底的背表面到主表面的方向上的第一区和第二区，并且第一金属膜具有在第二区上的端部。

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The present invention relates to a quantum cascade laser. A quantum cascade laser includes: a substrate, the substrate includes a substrate end surface; a semiconductor laminate, the semiconductor laminate has a laminate end surface and core extending in the axial direction; a first electrode, the first electrode is arranged on the semiconductor laminate; a second electrode, the second electrode is arranged on the back surface of the substrate; and an insulating film. The first metal film is arranged on the end face of the laminate body and the first electrode, and the first metal film is arranged on the end face of the laminate body, the insulating film and the first electrode, and the insulating film is located between the first metal film and the semiconductor laminate body. The end faces of the substrate and the laminate extend along the reference plane intersecting with the axial direction. The substrate end face has a first and a second region arranged in the direction from the back surface of the substrate to the main surface, and the first metal film has an end on the second region.

【技术实现步骤摘要】
量子级联激光器
本专利技术涉及量子级联激光器。本申请要求于2017年6月22日提交的日本专利申请No.2017-122339的优先权的权益，其通过引用整体地并入在本文中。
技术介绍
非专利文献(S.R.Darvish等人"High-power,continuous-waveoperationofdistributed-feedbackquantum-cascadelasersatλ7.8μm",AppliedPhysicsLetters89,251119,2006)公开一种量子级联激光器。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面的量子级联激光器包括：衬底，所述衬底包括主表面、背表面和衬底端面，主表面和背表面被布置在第一方向上，主表面与背表面相反，衬底端面与第二方向交叉，并且第二方向与第一方向交叉；半导体层叠体，所述半导体层叠体被设置在衬底的主表面上，半导体层叠体具有层叠体端面，并且半导体层叠体包括在第二方向上从层叠体端面延伸的芯层和设置在芯层上的包覆层，衬底端面和层叠体端面沿着与第二方向交叉的参考平面延伸；第一电极，所述第一电极被设置在半导体层叠体上；第二电极，所述第二电极被设置在衬底的背表面上；绝缘膜，所述绝缘膜被设置在层叠体端面和第一电极上；以及第一金属膜，所述第一金属膜被设置在层叠体端面、绝缘膜和第一电极上，绝缘膜位于第一金属膜与半导体层叠体之间，半导体层叠体和衬底被设置在第一电极与第二电极之间，衬底端面具有第一区和第二区，第一区和第二区被布置在从衬底的背表面到其主表面的方向上，并且第一金属膜具有在第二区上的端部。附图说明根据参考附图进行的本专利技术的优选实施例的以下详细描述，本专利技术的上述目的及其它目的、特征和优点将变得更显而易见。图1是示出根据实施例的被管芯接合的量子级联半导体激光器的立体图。图2是示出如图1中所示的量子级联半导体激光器的放大立体图。图3是沿着图1中所示的线III-III截取的横截面图。图4A是示出用于制作根据该实施例的图1中所示的量子级联半导体激光器的方法中的主要工艺的示意图。图4B是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。图4C是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。图5A是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。图5B是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。图5C是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。图6是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。图7A是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。图7B是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。图8A是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。图8B是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。图9是示出另一量子级联半导体激光器的立体图。图10是沿着图9中所示的线X-X截取的横截面图。图11是示出根据另一实施例的量子级联半导体激光器的立体图。图12是沿着图11中所示的线XII-XII截取的横截面图。图13A是示出根据另一个实施例的方法中的主要工艺的示意图。图13B是示出根据另一个实施例的方法中的主要工艺的示意图。图14是示出根据再一个实施例的量子级联半导体激光器的立体图。图15是沿着图14中所示的线XV-XV截取的横截面图。图16A是示出根据再一个实施例的方法中的主要工艺的示意图。图16B是示出根据再一个实施例的方法中的主要工艺的示意图。图17是示出根据又一个实施例的量子级联半导体激光器的横截面图。图18A是示出根据又一个实施例的方法中的主要工艺的示意图。图18B是示出根据又一个实施例的方法中的主要工艺的示意图。图18C是示出根据又一个实施例的方法中的主要工艺的示意图。图19是示出根据又一个实施例的量子级联半导体激光器的横截面图。图20A是示出根据又一个实施例的方法中的主要工艺的示意图。图20B是示出根据又一个实施例的方法中的主要工艺的示意图。图20C是示出根据又一个实施例的方法中的主要工艺的示意图。具体实施方式量子级联激光器包括被布置成形成器件结构的下电极、半导体衬底、半导体层叠体和上电极。量子级联激光器还具有用于激光腔的金属膜和在端面上的绝缘膜，其中绝缘膜被设置在金属膜与端面之间。绝缘膜由SiO2制成，并且金属膜由Au制成。此量子级联激光器被用焊料安装在电子组件上。量子级联激光器被提供有包括端面的激光腔，并且可以具有形成在端面上的由金属膜制成的反射膜，从而使在端面处的反射比增强。与包括半导体器件的层的端面的端面直接接触的金属膜在端面处引起短路。量子级联激光器被提供有绝缘膜，所述绝缘膜被设置在端面与金属膜之间，以使金属膜与端面分离。绝缘膜和金属膜是通过向端面供应相应的原材料而顺序地形成在端面上的。在形成这些膜时，其原材料沿着上电极和下电极行进以在这些电极上形成沉积材料，从而在端面上向量子级联激光器提供绝缘膜和金属膜。此量子级联激光器可被例如用焊料安装在电子组件上，使得下电极上的沉积金属材料与焊料接触。使焊料将下电极连接到金属沉积材料的如此安装的量子级联激光器接收施加在上电极与下电极之间以用于产生激光的电压(例如，10伏特或更高的电压)，使得高电压被施加到金属膜。金属膜上的此高电压最终被施加到上电极与该上电极上的沉积金属材料之间的绝缘膜。然而，用于绝缘膜的沉积材料在上电极上具有极小厚度，所述厚度小于端面上的绝缘膜的厚度(例如，与所述厚度的大约几十分之一一样小)。对用于上电极与该上电极上的金属膜之间的绝缘膜的极薄沉积材料施加例如10伏特或更大的高电压可以使在端面附近的极薄沉积材料击穿以形成击穿部分，并且大量电流(被称为侵入电流)流过沉积材料中的击穿部分，从而在级联激光器中导致故障，诸如端面的击穿。在上电极上形成厚沉积材料使端面上的绝缘膜的厚度变大(例如，比目标厚度大几倍的厚度)。此厚绝缘膜需要长沉积时间，从而导致量子级联激光器的产量降低。另外，端面上的厚绝缘膜可以对端面产生附加应力，从而导致端面质量劣化，并且导致发生绝缘膜的破裂和/或剥离。本专利技术的一个方面的目的是为了提供具有堆叠在端面上的绝缘膜和金属膜、能够减少绝缘膜的击穿的发生的量子级联激光器。将在下面给出根据上述方面的实施例的描述。根据实施例的量子级联激光器包括：(a)衬底，所述衬底包括主表面、背表面和衬底端面，主表面和背表面被布置在第一方向上，主表面与背表面相反，衬底端面与第二方向交叉，并且第二方向与第一方向交叉；(b)半导体层叠体，所述半导体层叠体被设置在衬底的主表面上，半导体层叠体具有层叠体端面，并且半导体层叠体包括在第二方向上从层叠体端面延伸的芯层和设置在芯层上的包覆层，衬底端面和层叠体端面被沿着参考平面布置；(c)第一电极，所述第一电极被设置在半导体层叠体上；(d)第二电极，所述第二电极被设置在衬底的背表面上；(e)绝缘膜，所述绝缘膜被设置在层叠体端面和第一电极上；以及(f)第一金属膜，所述第一金属膜被设置在层叠体端面、绝缘膜和第一电极上。绝缘膜位于第一金属膜与半导体层叠体之间。半导体层叠体和衬底被设置在第一电极与第二电极之间。衬底端面具有第一区和第二区，并且第一区和第二区被布置在从衬底的背表面到其主表面的方向上。第一金属膜具有在第二区上的端部。在量子级联激光器中，第一金属膜被设置在层叠体端面、绝缘膜和第一电极上，并且绝缘膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子级联激光器，包括：衬底，所述衬底包括主表面、背表面和衬底端面，所述主表面和所述背表面被布置在第一方向上，所述主表面与所述背表面相反，所述衬底端面与第二方向交叉，并且所述第二方向与所述第一方向交叉；半导体层叠体，所述半导体层叠体被设置在所述衬底的所述主表面上，所述半导体层叠体具有层叠体端面，并且所述半导体层叠体包括在所述第二方向上从所述层叠体端面延伸的芯层和被设置在所述芯层上的包覆层，所述衬底端面和所述层叠体端面沿着与所述第二方向交叉的参考平面延伸；第一电极，所述第一电极被设置在所述半导体层叠体上；第二电极，所述第二电极被设置在所述衬底的所述背表面上；绝缘膜，所述绝缘膜被设置在所述层叠体端面和所述第一电极上；以及第一金属膜，所述第一金属膜被设置在所述层叠体端面、所述绝缘膜和所述第一电极上，所述绝缘膜位于所述第一金属膜与所述半导体层叠体之间，所述半导体层叠体和所述衬底被设置在所述第一电极与所述第二电极之间，所述衬底端面具有第一区和第二区，所述第一区和所述第二区被布置在从所述衬底的所述背表面到所述衬底的所述主表面的方向上，并且所述第一金属膜具有在所述第二区上的端部。

【技术特征摘要】
2017.06.22 JP 2017-1223391.一种量子级联激光器，包括：衬底，所述衬底包括主表面、背表面和衬底端面，所述主表面和所述背表面被布置在第一方向上，所述主表面与所述背表面相反，所述衬底端面与第二方向交叉，并且所述第二方向与所述第一方向交叉；半导体层叠体，所述半导体层叠体被设置在所述衬底的所述主表面上，所述半导体层叠体具有层叠体端面，并且所述半导体层叠体包括在所述第二方向上从所述层叠体端面延伸的芯层和被设置在所述芯层上的包覆层，所述衬底端面和所述层叠体端面沿着与所述第二方向交叉的参考平面延伸；第一电极，所述第一电极被设置在所述半导体层叠体上；第二电极，所述第二电极被设置在所述衬底的所述背表面上；绝缘膜，所述绝缘膜被设置在所述层叠体端面和所述第一电极上；以及第一金属膜，所述第一金属膜被设置在所述层叠体端面、所述绝缘膜和所述第一电极上，所述绝缘膜位于所述第一金属膜与所述半导体层叠体之间，所述半导体层叠体和所述衬底被设置在所述第一电极与所述第二电极之间，所述衬底端面具有第一区和第二区，所述第一区和所述第二区被布置在从所述衬底的所述背表面到所述衬底的所述主表面的方向上，并且所述第一金属膜具有在所述第二区上的端部。2.根据权利要求1所述的量子级联激光器，其中，所述绝缘膜在所述第二电极上延伸，并且所述量子级联激光器在所述绝缘膜和所述第二电极上不具有金属。3.根据权利要求2所述的量子级联激光器，还包括被设置在所述衬底端面和所述第二电极上的第二金属膜，并且在所述衬底端面上的所述第二金属膜具有远离于所述第一金属膜的端部。4.根据权利要求1所述的量子级联激光器，其中，所述绝缘膜具有在所述第二区上的端部。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：桥本顺一，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP