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：具有主表面、背表面和衬底端面的衬底，所述衬底端面沿着和与所述第一方向交叉的第二方向交叉的参考平面延伸；具有沿着所述参考平面延伸的层叠体端面的半导体层叠体；设置在所述半导体层叠体上的第一电极；设置在所述衬底上的第二电极；设置在所述层叠体端面和所述第一电极上的第一绝缘膜；设置在所述第一绝缘膜、所述层叠体端面，所述衬底端面和所述第二电极上的金属膜；以及，设置在所述第一电极上的第二绝缘膜，所述第二绝缘膜具有在所述金属膜和所述半导体层叠体之间的所述第一电极上的部分。在所述第一电极上，所述第二绝缘膜具有大于所述第一绝缘膜的厚度的厚度。

qcl

The present invention relates to a quantum cascade laser. A quantum cascade laser includes: a substrate having a main surface, a back surface and a substrate end surface extending along a reference plane intersecting with the second direction intersecting with the first direction; a semiconductor laminate having a laminated end surface extending along the reference plane; a first electrode disposed on the semiconductor laminate; and a device disposed on the substrate. The second electrode; the first insulating film on the laminated end surface and the first electrode; the first insulating film, the laminated end surface, the substrate end surface and the metal film on the second electrode; and the second insulating film on the first electrode, the second insulating film having the relationship between the metal film and the semiconductor layer. The part on the first electrode. On the first electrode, the second insulating film has a thickness greater than the thickness of the first insulating film.

【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2017年6月22日提交的日本专利申请第2017-122339号和2017年6月27日提交的日本专利申请第2017-125264号的优先权，其通过引用整体并入在此。
技术介绍
非专利文献(S.R.Darvish,etal."High-power,continuous-waveoperationofdistributed-feedbackquantum-cascadelasersatλ7.8μm",AppliedPhysicsLetters89,251119,2006)公开了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：具有主表面、背表面和衬底端面的衬底，所述主表面和所述背表面沿着第一方向布置，所述主表面与所述背表面相反，所述衬底端面沿着与第二方向交叉的参考平面延伸，并且所述第二方向与所述第一方向交叉；被设置在所述衬底的所述主表面上的半导体层叠体，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层，并且所述层叠体端面沿着所述参考平面延伸；被设置在所述半导体层叠体上的第一电极，所述半导体层叠体被设置在所述第一电极和所述衬底之间；被设置在所述衬底的所述背表面上的第二电极；被设置在所述层叠体端面、所述衬底端面和所述第一电极上的第一绝缘膜；被设置在所述第一绝缘膜上、所述层叠体端面上、所述衬底端面上以及所述第一电极上的金属膜；以及，被设置在所述第一电极上的第二绝缘膜，所述第二绝缘膜具有在所述第一电极上的部分，并且所述第二绝缘膜的所述部分位于所述金属膜和所述半导体层叠体之间。在所述第一电极上，所述第二绝缘膜在所述第一方向上的厚度大于所述第一绝缘膜的厚度。附图说明从下面参照附图对本专利技术的优选实施例的详细描述中，本专利技术的上述目的和其他目的、特征和优点将变得更加明显。图1是示出根据实施例的芯片接合的量子级联半导体激光器的透视图。图2是示出图1所示的量子级联半导体激光器的透视图。图3是沿着图3中所示的线III-III截取的截面图。图4A是示出在用于制造根据该实施例的图1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6A是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。图6B是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。图6C是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。图7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是示出根据该实施例的方法中的主要工艺的示意图。图10是示出另一量子级联半导体激光器的透视图。图11是沿着图10中所示的线XI-XI截取的截面图。图12是示出根据另一实施例的量子级联半导体激光器的透视图。图13A是示出根据又一实施例的方法中的主要工艺的示意图。图13B是示出根据又一实施例的方法中的主要工艺的示意图。图13C是示出根据又一实施例的方法中的主要工艺的示意图。图14是示出根据又一实施例的量子级联半导体激光器的截面图。图15A是示出根据又一实施例的方法中的主要工艺的示意图。图15B是示出根据又一实施例的方法中的主要工艺的示意图。图15C是示出根据又一实施例的方法中的主要工艺的示意图。图16是示出又一实施例的量子级联半导体激光器的截面图。图17A是示出根据又一实施例的方法中的主要工艺的示意图。图17B是示出根据又一实施例的方法中的主要工艺的示意图。图17C是示出根据又一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设置成以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以及在端面上的绝缘膜，绝缘膜被设置在金属膜和端面之间。绝缘膜由SiO2构成，并且金属膜由金(Au)构成。这个量子级联激光器被安装在具有焊接材料的电子部件上。量子级联激光器被设置有与端面相关联的激光腔，并且可以具有在端面上形成的由金属膜制成的反射膜，从而增强了在端面处的反射率。与包括半导体器件的半导体层的端面的端面直接接触的金属膜引起端面处的短路。量子级联激光器被设置有绝缘膜，该绝缘膜被设置在端面和金属膜之间，以将金属膜与端面分离。通过向端面供应各原材料，在端面上依次形成绝缘膜和金属膜。在形成这些膜时，其一部分原料错过端面沿着上电极和下电极行进，从而在这些电极上形成沉积材料，使得量子级联激光器在端面上被设置有绝缘和金属膜。这种量子级联激光器可以例如用焊接材料安装在电子部件上，使得下电极上沉积的金属材料与焊接材料接触。将量子级联激光器安装在电子部件上导致焊接材料将下电极连接到金属沉积材料，使得金属沉积材料接收施加在上电极和下电极之间用于激光发射的高电压(例如，10伏特或更高的电压)。高电压被施加到金属膜上。金属膜上的这个高电压最终施加到上电极和上电极上沉积的金属材料之间的绝缘膜上。然而，用于绝缘膜的沉积材料在上电极上具有非常小的厚度，该厚度小于端面上的绝缘膜的厚度(例如，小至例如其约几十分之一)。向在上电极与上电极上的金属膜之间的绝缘膜的极薄的沉积材料上施加诸如10V或更大的高电压有可能使极薄的沉积材料在端面附近击穿以形成击穿部分，使在沉积材料中的击穿部分流过大量的电流(称为涌入电流)，导致在量子级联激光器中的故障，例如端面的击穿。在上电极上形成厚的沉积材料使得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)。形成厚的绝缘膜使得沉积时间长，导致量子级联激光器的生产率降低。此外，端面上的厚绝缘膜可能对端面产生额外的应力，导致端面质量劣化，例如，发生绝缘膜的裂纹和/或剥离。本专利技术的一个方面的目的是提供一种量子级联激光器，其具有堆叠在端面上的绝缘膜和金属膜，能够减少绝缘膜击穿的发生。下面将给出根据以上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)具有主表面、背表面和衬底端面的衬底，该主表面和该背表面沿着第一方向布置，该主表面与该背表面相反，该衬底端面沿着与第二方向交叉的参考平面延伸，并且该第二方向与该第一方向交叉；(b)被设置在该衬底的该主表面上的半导体层叠体，该半导体层叠体具有层叠体端面，并且该半导体层叠体包括在该第二方向上从该层叠体端面延伸的芯层和被设置在该芯层上的包层，并且该层叠体端面沿着该参考平面延伸；(c)被设置在该半导体层叠体上的第一电极，该半导体层叠体被设置在该第一电极和该衬底之间；(d)被设置在该衬底的该背表面上的第二电极；(e)被设置在该层叠体端面、该衬底端面和该第一电极上的第一绝缘膜；(f)被设置在该第一绝缘膜上、该层叠体端面上、该衬底端面上以及该第一电极上的金属膜；以及(g)被设置在该第一电极上的第二绝缘膜，该第二绝缘膜具有在该第一电极上的部分，并且该第二绝缘膜的该部分位于该金属膜和该半导体层叠体之间。在该第一电本文档来自技高网...

【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，所述衬底端面沿着与第二方向交叉的参考平面延伸，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层，并且所述层叠体端面沿着所述参考平面延伸；第一电极，所述第一电极被设置在所述半导体层叠体上，所述半导体层叠体被设置在所述第一电极和所述衬底之间；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；第一绝缘膜，所述第一绝缘膜被设置在所述层叠体端面、所述衬底端面和所述第一电极上；金属膜，所述金属膜被设置在所述第一绝缘膜上、在所述层叠体端面上、在所述衬底端面上以及在所述第一电极上；以及第二绝缘膜，所述第二绝缘膜被设置在所述第一电极上，所述第二绝缘膜具有在所述第一电极上的一部分，并且所述第二绝缘膜的所述一部分位于所述金属膜和所述半导体层叠体之间，在所述第一电极上，所述第二绝缘膜在所述第一方向上的厚度大于所述第一绝缘膜的厚度。...

【技术特征摘要】
2017.06.22 JP 2017-122339;2017.06.27 JP 2017-125261.一种量子级联激光器，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，所述衬底端面沿着与第二方向交叉的参考平面延伸，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层，并且所述层叠体端面沿着所述参考平面延伸；第一电极，所述第一电极被设置在所述半导体层叠体上，所述半导体层叠体被设置在所述第一电极和所述衬底之间；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；第一绝缘膜，所述第一绝缘膜被设置在所述层叠体端面、所述衬底端面和所述第一电极上；金属膜，所述金属膜被设置在所述第一绝缘膜上、在所述层叠体端面上、在所述衬底端面上以及在所述第一电极上；以及第二绝缘膜，所述第二绝缘膜被设置在所述第一电极上，所述第二绝缘膜具有在所述第一电极上的一部分，并且所述第二绝缘膜的所述一部分位于所述金属膜和所述半导体层叠体之间，在所述第一电极上，所述第二绝缘膜在所述第一方向上的厚度大于所述第一绝缘膜的厚度。2.根据权利要求1所述的量子级联激光器，其中，所述主表面具有第一区和第二区，所述主表面的所述第一区和所述第二区被布置在所述第二方向上，所述主表面的所述第二区被设置在所述层叠体端面和所述主表面的所述第一区之间，所述第一电极在所述主表面的所述第一区上具有第一厚度，并且在所述主表面的所述第二区上具有第二厚度，并且在所述第一电极中，所述第二厚度小于所述第一厚度。3.根据权利要求1所述的量子级联激光器，其中，所述主表面具有第一区和第二区，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：桥本顺一，吉永弘幸，辻幸洋，
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