量子级联激光器的制作方法

1.本公开涉及量子级联激光器。


背景技术：

2.专利文献1公开了具有相互分离地配置的多个台面波导的量子级联激光器。
3.在先技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特表2010
‑
514163号公报
6.发明要解决的课题
7.在量子级联激光器的阵列中，在相互分离配置的多个台面波导的各顶面连接电极。相邻的电极间的距离通常与相邻的台面波导间的距离相同。因此，如果台面波导间的距离缩短，则电极间的距离也缩短。其结果是，可能在相邻的电极间产生放电。


技术实现要素：

8.本公开提供一种能够降低在相邻的电极间产生放电的可能性的量子级联激光器。
9.用于解决课题的方案
10.本公开的一方面的量子级联激光器具备：第一台面波导，设置在基板上，包含第一芯层；第二台面波导，设置在所述基板上，包含第二芯层；第一电极，与所述第一台面波导电连接；第二电极，与所述第二台面波导电连接；及电流阻挡区域，设置在所述基板上，将所述第一台面波导及所述第二台面波导埋入，所述第一台面波导及所述第二台面波导沿第一方向延伸，并在与所述第一方向交叉的第二方向上相互分离，所述电流阻挡区域具有：第一部分，配置在所述第一台面波导与所述第二台面波导之间；及第二部分，设置在所述第一部分上，所述第一电极及所述第二电极分别具有在所述第二方向上彼此相对的端部，所述第二部分以超出基准面的方式突出，所述基准面包含所述第一电极的所述端部的表面且在所述第一方向及所述第二方向上延伸。
11.发明效果
12.根据本公开，能够提供可减少在相邻的电极间产生放电的可能性的量子级联激光器。
附图说明
13.图1是示意性地表示一实施方式的量子级联激光器的俯视图。
14.图2是图1的沿ii
‑
ii线的剖视图。
15.图3是图1的沿iii
‑
iii线的剖视图。
16.图4是示意性地表示另一实施方式的量子级联激光器的剖视图。
17.图5是示意性地表示另一实施方式的量子级联激光器的剖视图。
18.图6是示意性地表示另一实施方式的量子级联激光器的剖视图。
19.图7是示意性地表示另一实施方式的量子级联激光器的剖视图。
20.图8是示意性地表示另一实施方式的量子级联激光器的剖视图。
21.图9是示意性地表示另一实施方式的量子级联激光器的剖视图。
22.图10的(a)、(b)及(c)是表示图2的量子级联激光器的制造方法中的各工序的图。
23.图11的(a)、(b)及(c)是表示图2的量子级联激光器的制造方法中的各工序的图。
具体实施方式
24.[本公开的实施方式的说明]
[0025]
一实施方式的量子级联激光器具备：第一台面波导，设置在基板上，包含第一芯层；第二台面波导，设置在所述基板上，包含第二芯层；第一电极，与所述第一台面波导电连接；第二电极，与所述第二台面波导电连接；及电流阻挡区域，设置在所述基板上，将所述第一台面波导及所述第二台面波导埋入，所述第一台面波导及所述第二台面波导沿第一方向延伸，并在与所述第一方向交叉的第二方向上相互分离，所述电流阻挡区域具有：第一部分，配置在所述第一台面波导与所述第二台面波导之间；及第二部分，设置在所述第一部分上，所述第一电极及所述第二电极分别具有在所述第二方向上彼此相对的端部，所述第二部分以超出基准面的方式突出，所述基准面包含所述第一电极的所述端部的表面且在所述第一方向及所述第二方向上延伸。
[0026]
根据上述量子级联激光器，即使减小第一台面波导与第二台面波导之间的距离，通过电流阻挡区域的第二部分，也能够减少在第一电极与第二电极之间产生放电的可能性。
[0027]
上述量子级联激光器也可以还具备将所述第二部分覆盖的绝缘层。在该情况下，通过绝缘层能够进一步减少在第一电极与第二电极之间产生放电的可能性。
[0028]
也可以是，所述电流阻挡区域具有第三部分、设置在所述第三部分上的第四部分、第五部分、及设置在所述第五部分上的第六部分，所述第一台面波导配置在所述第一部分与所述第三部分之间，所述第二台面波导配置在所述第一部分与所述第五部分之间，所述第四部分及所述第六部分以超出所述基准面的方式突出。在该情况下，在第二方向上，第二部分位于第四部分与第六部分之间。因此，对于第二部分难以施加外力。由此，能够抑制第二部分的损伤。
[0029]
也可以是，所述第一台面波导具有第一侧面及第二侧面，所述第二台面波导具有第三侧面及第四侧面，所述第一侧面、所述第二侧面、所述第三侧面及所述第四侧面沿所述第一方向延伸，所述第二侧面与所述第三侧面相对，所述第二部分在所述第二方向上从所述第二侧面朝向所述第一侧面延伸，并从所述第三侧面朝向所述第四侧面延伸。在该情况下，第二部分的在第二方向上的长度变长，因此能够进一步减少在第一电极与第二电极之间产生放电的可能性。
[0030]
也可以是，上述量子级联激光器还具备：第一接触层，与所述第一台面波导的顶面及所述第一电极电连接；第二接触层，与所述第二台面波导的顶面及所述第二电极电连接，所述第一台面波导具有第一侧面及第二侧面，所述第二台面波导具有第三侧面及第四侧面，所述第一侧面、所述第二侧面、所述第三侧面及所述第四侧面沿所述第一方向延伸，所述第二侧面与所述第三侧面相对，所述第一接触层在所述第二方向上延伸至相对于所述第
一侧面与所述第二侧面相反的一侧的位置，所述第二接触层在所述第二方向上延伸至相对于所述第四侧面与所述第三侧面相反的一侧的位置。在该情况下，能够延长第一接触层及第二接触层的在第二方向上的长度。
[0031]
也可以是，上述量子级联激光器还具备：第一覆盖层，配置在所述第一台面波导的所述顶面与所述第一接触层之间；及第二覆盖层，配置在所述第二台面波导的所述顶面与所述第二接触层之间，所述第一覆盖层在所述第二方向上延伸至相对于所述第一侧面与所述第二侧面相反的一侧的位置，所述第二覆盖层在所述第二方向上延伸至相对于所述第四侧面与所述第三侧面相反的一侧的位置。在该情况下，从第一电极经由第一接触层及第一覆盖层向第一芯层注入电流。当第一接触层及第一覆盖层延伸至比第一侧面靠外侧的位置时，从第一电极向第一台面波导的电阻下降。同样，从第二电极经由第二接触层及第二覆盖层向第二芯层注入电流。当第二接触层及第二覆盖层延伸至比第四侧面靠外侧的位置时，从第二电极向第二台面波导的电阻下降。
[0032]
[本公开的实施方式的详情]
[0033]
以下，参照附图，详细说明本公开的实施方式。在附图的说明中，对于同一或同等的要素使用同一标号，省略重复的说明。在附图中，根据需要而示出相互交叉的x轴方向(第一方向)、y轴方向(第二方向)及z轴方向。x轴方向、y轴方向及z轴方向例如相互正交。
[0034]
图1是示意性地表示一实施方式的量子级联激光器的俯视图。图2是沿图1的ii
‑
ii线的剖视图。图3是沿图1的iii
‑
iii线的剖视图。
[0035]
图1、图2及图3所示的量子级联激光器10使用于例如工业用激光加工装置或者环境分析、工业气体分析、医疗诊断等中的光计测装置。量子级联激光器10是能够在x轴方向上振荡出激光的共振器。激光也可以是例如中红外线等红外线。量子级联激光器10具有在x轴方向上射出激光的出射面110、及在x轴方向上与出射面110相反的一侧的反射面112。出射面110是前端面。反射面112是后端面。出射面110及反射面112分别也可以与x轴方向正交。出射面110及反射面112分别具有例如矩形形状。在出射面110及反射面112也可以分别形成低反射膜及高反射膜。量子级联激光器10具有沿x轴方向及z轴方向延伸的侧面114、116(分别为第五侧面及第六侧面)。侧面114、116分别具有例如矩形形状。量子级联激光器10的形状例如为长方体。量子级联激光器10具有在x轴方向上例如为1mm以上且3mm以下的长度l。
[0036]
量子级联激光器10具备基板20、设置在基板20上的第一台面波导m1、及设置在基板20上的第二台面波导m2。第一台面波导m1及第二台面波导m2单片地集成于基板20。第一台面波导m1及第二台面波导m2沿x轴方向延伸且在y轴方向上相互分离。第一台面波导m1及第二台面波导m2设置在基板20的主面20s上。在基板20上也可以设置三个以上的台面波导。
[0037]
第一台面波导m1及第二台面波导m2分别具有宽度w2(y轴方向的长度)。宽度w2可以为3μm以上，也可以为10μm以下。第一台面波导m1与第二台面波导m2之间的距离w1也可以比宽度w2大。距离w1在y轴方向上是第一台面波导m1与第二台面波导m2之间的最短距离。距离w1也可以在包含第一台面波导m1的顶面m1t及第二台面波导m2的顶面m2t的平面中测定。距离w1可以为2μm以上，可以为50μm以上，可以为100μm以下，可以为30μm以下，也可以为10μm以下。
[0038]
第一台面波导m1具有第一侧面ms1及第二侧面ms2。第二侧面ms2是与第一侧面ms1
相反的一侧的侧面。第二台面波导m2具有第三侧面ms3及第四侧面ms4。第四侧面ms4是与第三侧面ms3相反的一侧的侧面。第一侧面ms1、第二侧面ms2、第三侧面ms3及第四侧面ms4沿x轴方向及z轴方向延伸。第二侧面ms2与第三侧面ms3相对。第二侧面ms2与第三侧面ms3之间的距离相当于上述的距离w1。第一侧面ms1与第二侧面ms2之间的距离及第三侧面ms3与第四侧面ms4之间的距离相当于上述的宽度w2。
[0039]
量子级联激光器10具备将第一台面波导m1及第二台面波导m2埋入的电流阻挡区域40。电流阻挡区域40设置在基板20上。电流阻挡区域40覆盖第一侧面ms1、第二侧面ms2、第三侧面ms3及第四侧面ms4。在该情况下，量子级联激光器10具有埋入异质结构。
[0040]
电流阻挡区域40具有配置在第一台面波导m1与第二台面波导m2之间的第一部分40m和设置在第一部分40m上的第二部分40a。第一部分40m及第二部分40a沿x轴方向延伸。第一部分40m具有距基板20的主面20s的高度h。高度h与第一台面波导m1及第二台面波导m2的高度h相同。
[0041]
量子级联激光器10具有与第一台面波导m1电连接的第一电极e1和与第二台面波导m2电连接的第二电极e2。在基板20的背面(与主面20s相反的一侧的面)设置第三电极e3。
[0042]
第一电极e1连接于第一台面波导m1的顶面m1t。第一电极e1设置在第一台面波导m1的顶面m1t及电流阻挡区域40上。第一电极e1在y轴方向上从第二侧面ms2延伸至量子级联激光器10的侧面114。第一电极e1具有在y轴方向上接近第二电极e2的端部e1e。端部e1e位于第一台面波导m1的顶面m1t上，与电流阻挡区域40的第二部分40a抵接。
[0043]
第二电极e2连接于第二台面波导m2的顶面m2t。第二电极e2设置在第二台面波导m2及电流阻挡区域40上。第二电极e2在y轴方向上从第三侧面ms3延伸至量子级联激光器10的侧面116。第二电极e2具有在y轴方向上接近第一电极e1的端部e2e。端部e2e在y轴方向上与端部e1e相对。端部e2e位于第二台面波导m2的顶面m2t上，与电流阻挡区域40的第二部分40a抵接。
[0044]
第二部分40a以超出基准面ref的方式向上方突出，所述基准面ref包含第一电极e1的端部e1e的表面e1s且在x轴方向及y轴方向上延伸。基准面ref也可以包含第二电极e2的端部e2e的表面e2s。基板20的从主面20s至表面e1s的高度也可以为基板20的从主面20s至表面e2s的高度以下。基准面ref为平面。
[0045]
在本实施方式中，第二部分40a位于第一电极e1与第二电极e2之间。第二部分40a的在y轴方向上的宽度w3与第一电极e1和第二电极e2之间的距离相同。宽度w3可以为2μm以上，也可以为100μm以下。
[0046]
基板20例如是n型inp基板等n型iii
‑
v族化合物半导体基板。
[0047]
第一台面波导m1沿x轴方向延伸并从基板的主面20s沿z轴方向突出。x轴方向是第一台面波导m1的波导方向。第一台面波导m1具有距基板20的主面20s的高度h。高度h也可以为10μm以上。第一台面波导m1是包含沿z轴方向层叠的多个半导体层的层叠体。第一台面波导m1具备：下部覆盖层22a，设置于在基板20的主面20s设置的凸部21a上；芯层24a(第一芯层)，设置在下部覆盖层22a上；衍射光栅层26a，设置在芯层24a上；上部覆盖层28a，设置在衍射光栅层26a上；及接触层30a，设置在上部覆盖层28a上。在z轴方向上，凸部21a、下部覆盖层22a、芯层24a、衍射光栅层26a、上部覆盖层28a及接触层30a顺次地排列。在接触层30a上配置第一电极e1。芯层24a也是发光层。在使中红外光振荡的量子级联激光器中，与通信
用激光器相比，振荡的光的波长为例如3μm以上且20μm以下，较长。因此，光在量子级联激光器的波导中传播时，扩展分布到比芯层的截面宽的范围。为了覆盖光分布的范围而高度h优选为10μm以上，较高，上部覆盖层28a及下部覆盖层22a的厚度优选为例如3μm以上，较厚。
[0048]
第二台面波导m2沿x轴方向延伸并沿z轴方向突出。x轴方向是第二台面波导m2的波导方向。第二台面波导m2具有距基板20的主面20s的高度h。第二台面波导m2是包含沿z轴方向层叠的多个半导体层的层叠体。第二台面波导m2具备：下部覆盖层22b，设置于在基板20的主面20s设置的凸部21b上；芯层24b(第二芯层)，设置在下部覆盖层22b上；衍射光栅层26b，设置在芯层24b上；上部覆盖层28b，设置在衍射光栅层26b上；及接触层30b，设置在上部覆盖层28b上。在z轴方向上，凸部21b、下部覆盖层22b、芯层24b、衍射光栅层26b、上部覆盖层28b及接触层30b顺次地排列。在接触层30b上配置第二电极e2。芯层24b也是发光层。
[0049]
凸部21a、21b包含与基板20相同的材料。
[0050]
下部覆盖层22a、22b及上部覆盖层28a、28b是例如n型inp层等n型iii
‑
v族化合物半导体层。inp相对于中红外线为透明。下部覆盖层22a、22b及上部覆盖层28a、28b的各自的厚度也可以为2μm以上。也可以省略下部覆盖层22a、22b而凸部21a、21b及基板20作为下部覆盖层发挥作用。
[0051]
芯层24a、24b具有交替地层叠有多个活性层及多个注入层而成的结构。活性层及注入层分别具有交替地层叠有多个阱层和多个阻挡层而成的超晶格结构。阱层及阻挡层分别具有几nm的厚度。作为超晶格结构，可以使用例如gainas/alinas或gainasp/alinas等。作为载流子，仅使用电子。通过传导带子带间跃迁，振荡出中红外区域(例如波长3μm以上且20μm以下)的激光。
[0052]
衍射光栅层26a具有沿x轴方向以间距λ周期性地排列的多个凹部。各凹部是沿y轴方向延伸的槽。衍射光栅层26b除了间距λ不同以外具备与衍射光栅层26a相同的结构。间距λ规定激光的振荡波长λ。由此，从第一台面波导m1射出的激光的波长与从第二台面波导m2射出的激光的波长互不相同。通过衍射光栅层26a、26b而量子级联激光器10作为分布反馈型(dfb：distributed feedback)的激光器发挥作用。根据量子级联激光器10，能够进行单模振荡。衍射光栅层26a、26b的凹部由上部覆盖层28a、28b埋入。衍射光栅层26a、26b是例如非故意掺杂或n型的gainas层等iii
‑
v族化合物半导体层。
[0053]
接触层30a、30b是例如n型gainas层等n型iii
‑
v族化合物半导体层。接触层30a与第一电极e1进行欧姆接触。接触层30b与第二电极e2进行欧姆接触。接触层30a、30b的厚度也可以为500nm以下。也可以省略接触层30a、30b而上部覆盖层28a、28b作为接触层发挥作用。
[0054]
也可以在下部覆盖层22a、22b与芯层24a、24b之间设置光限制层。也可以在衍射光栅层26a、26b与芯层24a、24b之间设置光限制层。光限制层是例如非故意掺杂或n型的gainas层等iii
‑
v族化合物半导体层。
[0055]
作为n型的掺杂剂，可以使用例如si、s、sn、se等。
[0056]
电流阻挡区域40也可以是非故意掺杂或半绝缘性的iii
‑
v族化合物半导体区域。电流阻挡区域40相对于电子而具有例如105ωcm以上的高电阻。半绝缘性的iii
‑
v族化合物半导体区域是例如掺杂有fe、ti、cr、co等过渡性金属的inp区域、gainas区域、alinas区域、gainasp区域或algainas区域。
[0057]
第一电极e1、第二电极e2及第三电极e3分别是例如ti/au膜、ti/pt/au膜或ge/au膜等。
[0058]
量子级联激光器10也可以如下进行动作。通过向第一电极e1与第三电极e3之间施加电压而向芯层24a注入电流。其结果是，从第一台面波导m1振荡出具有第一波长的激光。同样，通过向第二电极e2与第三电极e3之间施加电压而向芯层24b注入电流。其结果是，从第二台面波导m2振荡出具有第二波长的激光。具有第二波长的激光的振荡的时间也可以与具有第一波长的激光的振荡的时间不同。向电极施加的电压也可以为10v以上。该施加电压例如比通信用的波长带(1.3μm带、1.55μm带)用的半导体激光器高。高的驱动电压在阵列化时容易使电极间产生放电。在本公开的量子级联激光器10中，能够增大电极间的距离(宽度w3)，因此能够降低产生放电的可能性。
[0059]
根据本实施方式的量子级联激光器10，即使减小第一台面波导m1与第二台面波导m2之间的距离w1，通过电流阻挡区域40的第二部分40a，也能够降低在第一电极e1与第二电极e2之间产生放电的可能性。由此，例如即使在第一电极e1或第二电极e2存在例如突起、缺口、裂纹、杂质的附着等成为放电的起点的异常部位，也能够降低在第一电极e1与第二电极e2之间产生放电的可能性。因此，能够使量子级联激光器10如下动作。例如，在向第一电极e1与第三电极e3之间施加电压且向第二电极e2未施加电压的情况下，从第一台面波导m1射出激光，另一方面，从第二台面波导m2不射出激光。同样，在向第二电极e2与第三电极e3之间施加电压且向第一电极e1未施加电压的情况下，从第二台面波导m2射出激光，另一方面，从第一台面波导m1不射出激光。
[0060]
如果能够减小距离w1，则能够实现量子级联激光器10的小型化。而且，能够将可射出互不相同的波长的激光的多个(例如3个以上)的台面波导排列在基板20上。此外，当距离w1小时，可以共用对于从多个台面波导分别射出的激光进行聚光或准直用的透镜。
[0061]
图4是示意性地表示另一实施方式的量子级联激光器的剖视图。图4所示的量子级联激光器10a除了还具备绝缘层50以外具备与图2的量子级联激光器10相同的结构。绝缘层50覆盖电流阻挡区域40的第二部分40a。在y轴方向上，绝缘层50的一方的端部50a位于第一电极e1上。在y轴方向上，绝缘层50的另一方的端部50b位于第二电极e2上。端部50a在y轴方向上延伸至相对于第一侧面ms1与第二侧面ms2相反的一侧的位置。端部50b在y轴方向上延伸至相对于第四侧面ms4与第三侧面ms3相反的一侧的位置。绝缘层50的材料的例子包括sio2、sion、sin、氧化铝、苯并环丁烯、聚酰亚胺。
[0062]
根据本实施方式的量子级联激光器10a，能得到与量子级联激光器10同样的作用效果。此外，通过绝缘层50能提高第一电极e1与第二电极e2之间的绝缘耐性。由此，能够进一步降低在第一电极e1与第二电极e2之间产生放电的可能性。通过绝缘层50，能够抑制电流阻挡区域40的第二部分40a的氧化。通过绝缘层50而电流阻挡区域40的第二部分40a的机械强度提高。
[0063]
图5是示意性地表示另一实施方式的量子级联激光器的剖视图。图5所示的量子级联激光器10b除了具备形状不同的电流阻挡区域40以外具备与图2的量子级联激光器10相同的结构。本实施方式的电流阻挡区域40除了第一部分40m及第二部分40a之外，还具有第三部分40p、设置在第三部分40p上的第四部分40b、第五部分40q、设置在第五部分40q上的第六部分40c。第一台面波导m1配置在第一部分40m与第三部分40p之间。第二台面波导m2配
置在第一部分40m与第五部分40q之间。第四部分40b及第六部分40c以超出基准面ref的方式向上方突出。第四部分40b及第六部分40c的上表面也可以与第二部分40a的上表面一致。第一电极e1以覆盖第四部分40b的方式设置。第二电极e2以覆盖第六部分40c的方式设置。
[0064]
根据本实施方式的量子级联激光器10b，能得到与量子级联激光器10同样的作用效果。此外，在y轴方向上，第二部分40a位于第四部分40b与第六部分40c之间。因此，难以对于第二部分40a施加外力。由此，能够抑制第二部分40a损伤的情况。例如，存在以量子级联激光器10b的第二部分40a与基底的散热片相对的方式将量子级联激光器10b外延向下安装于散热片的情况。在该情况下，通过第四部分40b及第六部分40c的支承，能够抑制在安装时向量子级联激光器10b施加的载荷集中于第二部分40a的情况。其结果是，安装的成品率提高。
[0065]
图6是示意性地表示另一实施方式的量子级联激光器的剖视图。图6所示的量子级联激光器10c除了取代接触层30a、30b而具备接触层130a、130b，取代第一电极e1及第二电极e2而具备第一电极e1a及第二电极e2a，且具备形状不同的电流阻挡区域40以外，具备与图2的量子级联激光器10相同的结构。在本实施方式中，第一台面波导m1及第二台面波导m2不包含接触层30a、30b。接触层130a、130b除了形状不同以外，具备与接触层30a、30b相同的结构。第一电极e1a及第二电极e2a除了形状不同以外，具备与第一电极e1及第二电极e2相同的结构。
[0066]
接触层130a(第一接触层)设置在第一台面波导m1的顶面m1t及电流阻挡区域40上。第一电极e1a设置在接触层130a上。由此，接触层130a电连接于第一台面波导m1的顶面m1t及第一电极e1a。接触层130a在y轴方向上向外侧延伸至相对于第一侧面ms1与第二侧面ms2相反的一侧的位置。接触层130a在y轴方向上从第二侧面ms2延伸至量子级联激光器10c的侧面114。
[0067]
接触层130b(第二接触层)设置在第二台面波导m2的顶面m2t及电流阻挡区域40上。第二电极e2a设置在接触层130b上。由此，接触层130b电连接于第二台面波导m2的顶面m2t及第二电极e2a。接触层130b在y轴方向上向外侧延伸至相对于第四侧面ms4与第三侧面ms3相反的一侧的位置。接触层130b在y轴方向上从第三侧面ms3延伸至量子级联激光器10c的侧面116。
[0068]
第一电极e1a在y轴方向上从比第一侧面ms1靠外侧的位置延伸至量子级联激光器10c的侧面114。第一电极e1a具有在y轴方向上接近于第二电极e2a的端部e1ae。基准面ref包括第一电极e1a的端部e1ae的表面e1as。
[0069]
第二电极e2a在y轴方向上从比第四侧面ms4靠外侧的位置延伸至量子级联激光器10c的侧面116。第二电极e2a具有在y轴方向上接近于第一电极e1a的端部e2ae。端部e2ae在y轴方向上与端部e1ae相对。基准面ref也可以包括第二电极e2a的端部e2ae的表面e2as。
[0070]
本实施方式的电流阻挡区域40除了取代第二部分40a而具有第二部分40d以外，具备与图2的电流阻挡区域40相同的结构。第二部分40d在y轴方向上从第二侧面ms2朝向第一侧面ms1延伸，并从第三侧面ms3朝向第四侧面ms4延伸。第二部分40d在接触层130a上到达第一电极e1a的端部e1ae，在接触层130b上到达第二电极e2a的端部e2ae。第二部分40d的在y轴方向上的宽度w3与第一电极e1a和第二电极e2a之间的距离相同。宽度w3比第一侧面ms1与第四侧面ms4之间的距离大。
[0071]
根据本实施方式的量子级联激光器10c，能得到与量子级联激光器10同样的作用效果。此外，能够增大第一电极e1a与第二电极e2a之间的距离(第二部分40d的宽度w3)。例如，通过延长接触层130a、130b的在y轴方向上的长度，能够增大第一电极e1a与第二电极e2a之间的距离(第二部分40d的宽度w3)。而且，通过增大第二部分40d的宽度w3而第一电极e1a与第二电极e2a之间的绝缘耐性进一步提高。
[0072]
图7是示意性地表示另一实施方式的量子级联激光器的剖视图。图7所示的量子级联激光器10d除了取代接触层30a、30b而具备接触层130a、130b，取代上部覆盖层28a、28b而具备上部覆盖层128a、128b以外，具备与图2的量子级联激光器10相同的结构。在本实施方式中，第一台面波导m1及第二台面波导m2不包括接触层30a、30b及上部覆盖层28a、28b。上部覆盖层128a、128b除了形状不同以外，具备与上部覆盖层28a、28b相同的结构。
[0073]
上部覆盖层128a(第一覆盖层)设置在第一台面波导m1的顶面m1t及电流阻挡区域40上。在上部覆盖层128a上设置接触层130a。由此，上部覆盖层128a配置在第一台面波导m1的顶面m1t与接触层130a之间。上部覆盖层128a在y轴方向上向外侧延伸至相对于第一侧面ms1与第二侧面ms2相反的一侧的位置。上部覆盖层128a在y轴方向上从第二侧面ms2延伸至量子级联激光器10d的侧面114。在y轴方向上，上部覆盖层128a的长度也可以与接触层130a不同。
[0074]
上部覆盖层128b(第二覆盖层)设置在第二台面波导m2的顶面m2t及电流阻挡区域40上。在上部覆盖层128b上设置接触层130b。由此，上部覆盖层128b配置在第二台面波导m2的顶面m2t与接触层130b之间。上部覆盖层128b在y轴方向上向外侧延伸至相对于第四侧面ms4与第三侧面ms3相反的一侧的位置。上部覆盖层128b在y轴方向上从第三侧面ms3延伸至量子级联激光器10d的侧面116。在y轴方向上，上部覆盖层128b的长度也可以与接触层130b不同。
[0075]
根据本实施方式的量子级联激光器10d，能得到与量子级联激光器10同样的作用效果。在量子级联激光器10d中，从第一电极e1经由接触层130a及上部覆盖层128a向芯层24a注入电流。当接触层130a及上部覆盖层128a延伸至比第一侧面ms1靠外侧的位置时，从第一电极e1向第一台面波导m1的经由接触层130a及上部覆盖层128a的电阻下降。同样，从第二电极e2经由接触层130b及上部覆盖层128b向芯层24b注入电流。当接触层130b及上部覆盖层128b延伸至比第四侧面ms4靠外侧的位置时，从第二电极e2向第二台面波导m2的经由接触层130b及上部覆盖层128b的电阻下降。由此，能够降低量子级联激光器10d的消耗电力。
[0076]
图8是示意性地表示另一实施方式的量子级联激光器的剖视图。图8所示的量子级联激光器10e除了取代接触层130a、130b而具备接触层230a、230b以外，具备与图6的量子级联激光器10c相同的结构。接触层230a、230b除了形状不同以外，具备与接触层130a、130b相同的结构。
[0077]
接触层230a除了在y轴方向上从第二侧面ms2延伸至量子级联激光器10e的侧面114与第一侧面ms1之间的位置以外，具备与接触层130a相同的结构。第一电极e1a在从量子级联激光器10e的侧面114与第一侧面ms1之间的位置至侧面114的区域中与电流阻挡区域40接触。
[0078]
接触层230b除了在y轴方向上从第三侧面ms3延伸至量子级联激光器10e的侧面
116与第四侧面ms4之间的位置以外，具备与接触层130b相同的结构。第二电极e2a在从量子级联激光器10e的侧面116与第四侧面ms4之间的位置至侧面116的区域中与电流阻挡区域40接触。
[0079]
电流阻挡区域40的第二部分40d在y轴方向上从第二侧面ms2朝向第一侧面ms1延伸，从第三侧面ms3朝向第四侧面ms4延伸。第二部分40d在接触层230a上到达至第一电极e1a的端部e1ae，在接触层230b上到达至第二电极e2a的端部e2ae。第二部分40d的在y轴方向上的宽度w3与第一电极e1a和第二电极e2a之间的距离相同。宽度w3比第一侧面ms1与第四侧面ms4之间的距离大。
[0080]
根据本实施方式的量子级联激光器10e，能得到与量子级联激光器10c同样的作用效果。此外，在通过劈开来形成量子级联激光器10e的侧面114、116的情况下，接触层230a、230b未被切断。因此，能够降低劈开造成的接触层230a、230b的损伤。
[0081]
图9是示意性地表示另一实施方式的量子级联激光器的剖视图。图9所示的量子级联激光器10f除了取代上部覆盖层28a、28b而具备上部覆盖层228a、228b以外，具备与图8的量子级联激光器10e相同的结构。在本实施方式中，第一台面波导m1及第二台面波导m2不包括上部覆盖层28a、28b。上部覆盖层228a、228b除了形状不同以外，具备与上部覆盖层28a、28b相同的结构。
[0082]
上部覆盖层228a(第一覆盖层)设置在第一台面波导m1的顶面m1t及电流阻挡区域40上。在上部覆盖层228a上设置接触层230a。由此，上部覆盖层228a配置于第一台面波导m1的顶面m1t与接触层230a之间。上部覆盖层228a在y轴方向上向外侧延伸至相对于第一侧面ms1与第二侧面ms2相反的一侧的位置。上部覆盖层228a在y轴方向上从第二侧面ms2延伸至量子级联激光器10f的侧面114与第一侧面ms1之间的位置。
[0083]
上部覆盖层228b(第二覆盖层)设置在第二台面波导m2的顶面m2t及电流阻挡区域40上。在上部覆盖层228b上设置接触层230b。由此，上部覆盖层228b配置在第二台面波导m2的顶面m2t与接触层230b之间。上部覆盖层228b在y轴方向上向外侧延伸至相对于第四侧面ms4与第三侧面ms3相反的一侧的位置。上部覆盖层228b在y轴方向上从第三侧面ms3延伸至量子级联激光器10f的侧面116与第四侧面ms4之间的位置。
[0084]
根据本实施方式的量子级联激光器10f，能得到与量子级联激光器10e同样的作用效果。在量子级联激光器10f中，从第一电极e1a经由接触层230a及上部覆盖层228a向芯层24a注入电流。当接触层230a及上部覆盖层228a延伸至比第一侧面ms1靠外侧的位置时，从第一电极e1a向第一台面波导m1的电阻下降。同样，从第二电极e2a经由接触层230b及上部覆盖层228b向芯层24b注入电流。当接触层230b及上部覆盖层228b延伸至比第四侧面ms4靠外侧的位置时，从第二电极e2a向第二台面波导m2的电阻下降。由此，能够减少量子级联激光器10f的消耗电力。此外，在通过劈开来形成量子级联激光器10f的侧面114、116的情况下，接触层230a、230b及上部覆盖层228a、228b未被切断。因此，能够减少因劈开造成的接触层230a、230b及上部覆盖层228a、228b的损伤。
[0085]
以下，参照图10及图11，说明图2的量子级联激光器10的制造方法的例子。图10的(a)、(b)及(c)以及图11的(a)、(b)及(c)是表示图2的量子级联激光器10的制造方法中的各工序的图。
[0086]
首先，如图10的(a)所示，在基板20上依次形成下部覆盖层22a、22b用的半导体层
22、芯层24a、24b用的半导体层24、衍射光栅层26a、26b用的半导体层26、上部覆盖层28a、28b用的半导体层28、及接触层30a、30b用的半导体层30。各半导体层例如通过分子束外延法或有机金属生长(omvpe)法等能生长。半导体层26具有以间距λ(参照图3)周期性地排列的多个槽。槽例如能通过光刻及蚀刻形成。在形成了半导体层26的槽之后，半导体层28以将半导体层26的槽埋入的方式生长。
[0087]
接下来，在半导体层30上形成第一台面波导m1用的掩模mk1和第二台面波导m2用的掩模mk2。掩模mk1、mk2通过例如光刻及蚀刻而能够形成。掩模mk1、mk2例如包含绝缘材料。绝缘材料的例子包括sin、sion、sio2、氧化铝等。干刻的深度为例如10μm以上。
[0088]
接下来，如图10的(b)所示，使用掩模mk1、mk2，通过对半导体层30、28、26、24、22及基板20的一部分进行蚀刻，而形成第一台面波导m1及第二台面波导m2。蚀刻的例子包括干刻或湿刻。干刻的例子包含使用了蚀刻气体的反应性离子蚀刻。
[0089]
接下来，使用掩模mk1、mk2，通过电流阻挡区域140的生长将第一台面波导m1及第二台面波导m2埋入。在埋入的第一台面波导m1及第二台面波导m2之间的深度为10μm以上而较深的情况下，通过将两个波导间的距离w1设为2μm以上，能够使用例如omvpe法良好地形成电流阻挡区域140。
[0090]
在除去了掩模mk1、mk2之后，如图10的(c)所示，在第一台面波导m1、第二台面波导m2及电流阻挡区域140上形成电流阻挡区域142。接下来，在电流阻挡区域142上形成电流阻挡区域40的第二部分40a用的掩模mk3。掩模mk3在y轴方向上位于第一台面波导m1与第二台面波导m2之间。
[0091]
接下来，如图11的(a)所示，使用掩模mk3对电流阻挡区域142进行蚀刻，由此从电流阻挡区域142形成第二部分40a。其结果是，形成具有第一部分40m及第二部分40a的电流阻挡区域40。
[0092]
在除去了掩模mk3之后，如图11的(b)所示，在第二部分40a上形成抗蚀剂图案r。
[0093]
接下来，在第一台面波导m1、第二台面波导m2、电流阻挡区域40及抗蚀剂图案r上形成第一电极e1及第二电极e2用的金属膜e。金属膜e例如通过蒸镀或溅射等而能够形成。
[0094]
接下来，如图11的(c)所示，通过提离法将抗蚀剂图案r及抗蚀剂图案r上的金属膜e除去，由此形成第一电极e1及第二电极e2。
[0095]
接下来，通过例如研磨等减薄基板20。减薄的基板20的厚度例如为100μm以上且200μm以下。然后，在基板20的背面形成第三电极e3。此外，通过将基板20劈开，能得到图2的量子级联激光器10。
[0096]
关于量子级联激光器10a、10b、10c、10d、10e、10f也同样能够制造。例如，在制造图4的量子级联激光器10a时，在形成了第一电极e1及第二电极e2之后，例如通过光刻及蚀刻来形成绝缘层50。
[0097]
在制造图5的量子级联激光器10b时，在形成掩模mk3时，在如下区域也形成掩模mk3：在y轴方向上从第一台面波导m1的第一侧面ms1向外侧分离的区域和在y轴方向上从第二台面波导m2的第四侧面ms4向外侧分离的区域。通过使用掩模mk3对电流阻挡区域142进行蚀刻，而从电流阻挡区域142形成第二部分40a、第四部分40b及第六部分40c。
[0098]
在制造图6的量子级联激光器10c时，在形成掩模mk1、mk2之前未形成半导体层30，使用掩模mk1、mk2形成第一台面波导m1及第二台面波导m2。在通过电流阻挡区域140的生长
而将第一台面波导m1及第二台面波导m2埋入之后，除去掩模mk1、mk2而形成半导体层30。然后，通过例如光刻及蚀刻而从半导体层30形成接触层130a、130b。然后，在接触层130a、130b上形成电流阻挡区域142。电流阻挡区域142也形成在第一台面波导m1与第二台面波导m2之间的电流阻挡区域140上。然后，使用具有宽度w3的掩模mk3对电流阻挡区域142进行蚀刻，从电流阻挡区域142形成第二部分40d。
[0099]
在制造图7的量子级联激光器10d时，在形成掩模mk1、mk2之前未形成半导体层28、30，使用掩模mk1、mk2形成第一台面波导m1及第二台面波导m2。通过电流阻挡区域140将第一台面波导m1及第二台面波导m2埋入之后，将掩模mk1、mk2除去，使半导体层28、30生长。接下来，通过例如光刻及蚀刻，将第一台面波导m1与第二台面波导m2之间的电流阻挡区域140上的半导体层28、30除去而形成空隙，由此形成上部覆盖层128a、128b及接触层130a、130b。然后，通过电流阻挡区域140的追加生长，将空隙部埋入。此外，形成电流阻挡区域142。然后，使用掩模mk3从电流阻挡区域142形成第二部分40a。
[0100]
在制造图8的量子级联激光器10e时，在形成掩模mk1、mk2之前未形成半导体层30，使用掩模mk1、mk2形成第一台面波导m1及第二台面波导m2。通过电流阻挡区域140的生长而将第一台面波导m1及第二台面波导m2埋入之后，除去掩模mk1、mk2而形成半导体层30。然后，通过例如光刻及蚀刻，将第一台面波导m1与第二台面波导m2之间的电流阻挡区域140上的半导体层30除去而形成了空隙之后，将电流阻挡区域142形成于元件整面。电流阻挡区域142也形成于第一台面波导m1与第二台面波导m2之间的空隙部。然后，使用具有宽度w3的掩模mk3对电流阻挡区域142进行蚀刻，由此从电流阻挡区域142形成第二部分40d。然后，仅在y轴方向上从侧面114与第一侧面ms1之间的位置至侧面114的区域和在y轴方向上从侧面116与第四侧面ms4之间的位置至侧面116的区域，使用具有沿x轴方向延伸的开口部的掩模，对该开口部的半导体层30进行蚀刻。由此，形成接触层230a、230b。
[0101]
在制造图9的量子级联激光器10f时，在形成掩模mk1、mk2之前未形成半导体层28、30，使用掩模mk1、mk2形成第一台面波导m1及第二台面波导m2。然后，通过电流阻挡区域140将第一台面波导m1及第二台面波导m2埋入之后，除去掩模mk1、mk2而形成半导体层28、30。然后，通过例如光刻及蚀刻，除去第一台面波导m1与第二台面波导m2之间的电流阻挡区域140上的半导体层28及30而形成了空隙部之后，在空隙部使电流阻挡区域140追加生长并进行埋入。进而，将电流阻挡区域142形成于元件整面。然后，使用具有宽度w3的掩模mk3对电流阻挡区域142进行蚀刻，由此从电流阻挡区域142形成第二部分40d。然后，仅在y轴方向上从侧面114与第一侧面ms1之间的位置至侧面114的区域和在y轴方向上从侧面116与第四侧面ms4之间的位置至侧面116的区域，使用具有沿x轴方向延伸的开口部的掩模，对该开口部的半导体层28、30进行蚀刻，由此形成上部覆盖层228a、228b及接触层230a、230b。
[0102]
以上，详细说明了本公开的优选的实施方式，但是本公开没有限定为上述实施方式。
[0103]
也可以将各实施方式的构成要素相互组合。例如，各量子级联激光器10b、10c、10d、10e、10f也可以具备绝缘层50。
[0104]
各量子级联激光器10、10a、10b、10c、10d、10e、10f也可以不具备衍射光栅层26a、26b。在该情况下，各量子级联激光器不是分布反馈型而是作为法布里－佩洛型的激光器进行动作。