(57)【要約】【課題】  表面レリーフ構造の中心位置と電流狭窄構造の中心位置とを高精度で位置合わせできる面発光レーザの製造方法を提供する。【解決手段】  積層された半導体層の上に表面レリーフ構造を備えた面発光レーザであって、第一の誘電体膜に、メサ構造を画定するための第１のパターンと前記表面レリーフ構造を画定するための第２のパターンを同一工程により転写する工程を有する。また、前記第１および第２のパターンが転写された前記第一の誘電体膜と前記半導体層の上に、第二の誘電体膜を形成する工程を有する。【選択図】  図４
2010056528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された半導体層の上に表面レリーフ構造を備えた面発光レーザの製造方法であって、
前記半導体層の上に、第一の誘電体膜を形成する工程と、
前記第一の誘電体膜に、メサ構造を画定するための第１のパターンと前記表面レリーフ構造を画定するための第２のパターンを同一工程により転写する工程と、
前記第１および第２のパターンが転写された前記第一の誘電体膜を用いて、前記積層された半導体層の表面に前記第１および前記第２のパターンを転写する工程と、
前記第１および第２のパターンが転写された前記第一の誘電体膜と前記半導体層の上に、第二の誘電体膜を形成する工程と、
前記第１のパターンが転写された半導体層の上に形成された第二の誘電体膜を除去する工程と、
前記第二の誘電体膜が除去された部分からメサ構造を形成する工程とを有することを特徴とする面発光レーザの製造方法。
【請求項２】
前記第二の誘電体膜を形成する工程の後であって、前記第二の誘電体膜を除去する工程の前に、前記第２のパターンが転写された前記第一の誘電体膜の上にレジストを形成する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項３】
前記メサ構造を形成する工程の後に、前記半導体層の一部の層を選択的に酸化することにより、電流狭窄構造を形成する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項４】
前記電流狭窄構造を形成する工程の後に、前記第一の誘電体膜と前記第二の誘電体膜を除去する工程を有することを特徴とする請求項３に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項５】
前記メサ構造を形成する工程の後に、前記第２のパターンが転写された前記半導体層上における前記第二の誘電体膜を残すように前記第一の誘電体膜を除去する工程を有し、
前記第二の誘電体膜の膜厚をｄとするとき、
ｄ＝（Ｎλ）／（２ｎｄ）
の関係を満足させて面発光レーザを製造することを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項６】
前記メサ構造を形成する工程において、該メサ構造の形成がドライエッチングによって行われることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項７】
前記第一の誘電体膜または第二の誘電体膜は、シリコンオキサイド、シリコンナイトライドまたはシリコンオキシナイトライドのいずれかの材料により形成されることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項８】
前記第１および第２のパターンは、該第１のパターンが該第２のパターンよりも大きい径を有する同心円環状のパターンであることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項９】
前記第１のパターンは同心円環状のパターンであり、かつ、前記第２のパターンは前記第１のパターンよりも径が小さい円開口のパターンであることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項１０】
前記第１のパターンは、前記第２のパターンよりも辺の長さが長い同心正方環状のパターンであることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項１１】
前記第１のパターンは同心正方環状のパターンであり、かつ、前記第２のパターンは前記第１のパターンよりも径が小さい円開口のパターンであることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項１２】
前記第１のパターンの中心軸と前記第２のパターンの中心軸とが一致していることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の面発光レーザの製造方法による面発光レーザを複数個配置して製造することを特徴とする面発光レーザアレイの製造方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の面発光レーザアレイの製造方法により製造された面発光レーザアレイと、該面発光レーザアレイからの光によって静電潜像を形成する感光体と、帯電器と、現像器とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
基板上に、下部反射ミラー、活性層、電流狭窄層、上部反射ミラー、を含む複数の半導体層を順次積層し、前記積層された半導体層上に反射率を制御するために施された段差構造による表面レリーフ構造を備えた面発光レーザであって、
前記積層された半導体層上に、第一の誘電体膜を形成する工程と、
前記第一の誘電体膜上に、メサ構造を画定するための第１のパターンと前記表面レリーフ構造を画定するための第２のパターンを有する第一のレジストパターンを形成する工程と、
前記第一のレジストパターンを用いて、前記第一の誘電体膜に前記第１および第２のパターンを転写する工程と、
前記第１および第２のパターンを転写した後に、前記第一のレジストパターンを除去し、該第１および第２のパターンが転写された該第一の誘電体膜を用いて、前記積層された半導体層の表面に該第１および第２のパターンを転写する工程と、
前記第１および第２のパターンが転写された前記第一の誘電体膜を含む前記半導体層上に、第二の誘電体膜を形成する工程と、
前記第２のパターンが転写された前記半導体層上における前記第二の誘電体膜が形成された領域に、第二のレジストパターンを形成する工程と、
前記第二のレジストパターンを用いて、前記第１のパターンが転写された領域における前記半導体層上に形成された前記第二の誘電体膜を除去する工程と、
前記第二の誘電体膜を除去した後に、前記第二のレジストパターンと、前記第２のパターンが転写された前記半導体層上における前記第一の誘電体膜を含む前記第二の誘電体膜と、を用いて、
前記第１のパターンが転写された領域の前記積層された半導体層を除去して前記メサ構造を形成する工程と、
前記メサ構造を形成した後に、前記第二のレジストパターンを除去する工程と、
を有することを特徴とする面発光レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザの製造方法及び面発光レーザアレイの製造方法、該製造方法による面発光レーザアレイを備えている光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光レーザの一つの構成として、垂直共振器型面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ、以下これをＶＣＳＥＬと記す。）が知られている。
【０００３】
この面発光レーザは、活性領域の両側を二つの反射鏡で挟み、基板に対して垂直な方向に共振器を形成し、基板に対して垂直方向に光を出射する。
【０００４】
ところで、このような面発光レーザにおいて、発振する横モードの制御は重要な課題であり、通信などへの応用を考えると、横モード出力は単一モード（シングルモード）であることが求められる。
【０００５】
このため、面発光レーザでは素子内部に選択酸化による電流狭窄構造を設け、これにより活性層の発光領域を制限することによって、単一横モード化が図られている。
【０００６】
しかし、この電流狭窄構造だけで単一横モード化しようとすると、狭窄径を小さくしなければならず、狭窄径を小さくすると、発光領域が小さくなり大きなレーザ出力を得ることが難しい。
【０００７】
このようなことから、従来において、基本横モードと高次横モード間に損失差を意図的に導入することで、電流狭窄構造だけで単一横モード化を図る場合よりも、ある程度広い発光領域を保ちながら、単一横モード発振を可能にする方法が検討されている。
【０００８】
その方法の一つとして、特許文献１および非特許文献１では、いわゆる表面レリーフという方法が開示されている。
【０００９】
これは、面発光レーザ素子の表面に反射率を制御するための段差加工を施すことで、高次横モードへの損失を基本横モードの損失よりも増大させる方法である。
【００１０】
なお、本明細書では、上記したように反射鏡の光出射面の光出射領域に、反射率を制御するために施された段差構造を、以下において表面レリーフ構造と称する。
【００１１】
つぎに、図２を用いて上記した従来例における表面レリーフ構造について説明する。
【００１２】
図２において、２００は低屈折率層、２０２は高屈折率層、２０４は高反射率領域、２０６は低反射率領域、２０８は基本横モードの光分布、及び２１０は高次モードの光分布である。
【００１３】
ＶＣＳＥＬに用いるミラーとしては、一般的に低屈折率層と高屈折率層を各々レーザ発振波長λの１／４の光学的厚さで交互に複数ペア積層する多層膜反射鏡が用いられる。
【００１４】
通常この多層膜反射鏡は、高屈折率層で終端しており、空気（屈折率＝１）との最終界面の反射も利用して９９％以上の高反射率を得ている。
【００１５】
ここで、まず図２（ａ）に示される凸型の表面レリーフ構造について説明する。このような凸型の表面レリーフ構造については、非特許文献１にも開示されている。
【００１６】
図２（ａ）に示される低反射率領域２０６のように、最終層である高屈折率層２０２の一部をλ／４厚除去することにより、多層膜反射鏡は低屈折率層２００で終端することとなる。これにより、凸型の表面レリーフ構造が得られる。
【００１７】
このような凸型の表面レリーフ構造によれば、低屈折率層２００と、該低屈折率層２００よりも屈折率の低い空気との界面での反射による光の位相は、その下に存在する多層膜反射鏡の全ての反射光の位相とπずれることになる。
【００１８】
その結果、低反射率領域２０６では、反射率が９９％以下にまで低下し、高反射率領域２０４と比べ反射損失を高めることができる。
【００１９】
この原理を用い、基本横モードと高次横モード間に損失差を導入するために、低反射率領域２０６と高次横モード光分布２１０との重なりが大きくなるように、低反射率領域２０６を光出射部周辺部に形成する。
【００２０】
一方、基本横モードの光分布２０８は、高屈折率層２０２である最終層が残っている高反射率領域２０４との重なりが大きくなるように設定される。
【００２１】
このように表面レリーフ構造を形成することにより、高次横モードへの反射損を大きくすることが可能となり、高次横モードでの発振を抑制できる。この結果、基本横モードのみによる単一モード発振を得ることが可能となる。
【００２２】
また、図２（ｂ）に示すように、最終層である高屈折率層２０２の上にλ／４厚の低屈折率層２００を付加することにより、低反射率領域２０６を形成して凹型の表面レリーフ構造を構成することも可能である。このような凹型の表面レリーフ構造は、特許文献１にも開示されている。
【００２３】
このように凹型の表面レリーフ構造によっても、凸型の表面レリーフ構造と同じ原理により反射率を低下させることが可能であり、基本横モードのみによる単一モード発振を得ることが可能となる。
【００２４】
ところで、表面レリーフ構造を形成する際には、表面レリーフ構造と電流狭窄構造の面内方向に関する位置合わせが重要となる。
【００２５】
すなわち、基本横モードによる単一モード発振を効率良く得るためには、表面レリーフ構造と、光強度分布を決定する電流狭窄構造とを正確に位置合わせをすることが望ましい。
【００２６】
例えば、表面レリーフ構造と電流狭窄構造の中心軸がずれていると、発振させたいモード（例えば、基本横モード）に意図しない損失を導入することとなる。
【００２７】
このような位置合わせを正確に行うため、非特許文献１には、セルフアライメントプロセスと呼ばれる手法が開示されている。
【００２８】
これは、表面レリーフ構造とメサ構造との位置決めパターニングを同一マスクで行い、これらを精度よく作製するというものである。
【００２９】
以下に、図３を用いて上記した非特許文献１におけるセルフアライメントプロセスについて、更に説明する。
【００３０】
図３に示されるように、半導体層３０４の上にレジストを形成し、フォトリソグラフィでパターニングすることにより、第一のレジストパターン３００が形成される。
【００３１】
ここで、第一のレジストパターン３００の外周は、メサ構造形成のためのマスクとして用いられ、内側の環状パターンは表面レリーフ構造形成のためのマスクとして用いられる。この第一のレジストパターン３００はフォトリソグラフィで形状が画定されていることから、この内側の環状パターンにより表面レリーフ構造３０２を精度よく作製することができる。
【００３２】
また、第一のレジストパターン３００の外周を用いてウエットエッチングによりメサ構造を作製する際も、メサ構造の大きさを精度良く作製することができる。具体的には、上記した表面レリーフ構造３０２を形成した後、その上に保護層として第二のレジストパターン３０６を形成する。
【００３３】
そして、第一のレジストパターン３００の外周を用いることによってメサ構造を形成する。
【００３４】
さらに、メサ構造の側面から酸化を行い、電流狭窄構造を形成する。
このように同一マスクを用いて、表面レリーフ構造とメサ構造との位置決めパターニングを行うことで、表面レリーフ構造とメサ構造とを精度良く形成できる。この結果、メサ構造の形状を反映する電流狭窄構造と表面レリーフ構造も精度良く作製することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特開２００１−２８４７２２号公報
【非特許文献】
【００３６】
【非特許文献１】Ｈ．Ｊ．Ｕｎｏｌｄ  ｅｔ  ａｌ．，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  Ｖｏｌ．３５  Ｎｏ．１６（１９９９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
上記した従来例における非特許文献１の製造方法によれば、凸型の表面レリーフ構造の中心軸と電流狭窄構造の非酸化領域の中心軸を合わせることができ、単一横モード発振し得る素子を形成することが可能となる。
【００３８】
ここで、非特許文献１にて開示されている製造方法では、ウエットエッチングによりメサ形成（トレンチ形成）を行っている。
【００３９】
しかし、メサ構造の形成をドライエッチングで行うことが必要となる場合には、レジストはドライエッチングに対する耐性が低い。そのため、ある程度の高さがあるメサ構造の形成を行う場合には、加工精度の点で問題を生じる。
【００４０】
特に、短波長ＶＣＳＥＬ（例：６８０ｎｍ帯）においては、上部ミラーとしての多層膜反射鏡のペア数が多いことから、メサ構造を高く形成するため、ウエットエッチングの代わりにドライエッチングを使用することになる。したがって、非特許文献１に記載の手法では、加工精度の点で問題が生じる。
【００４１】
本発明は、上記課題に鑑み、表面レリーフ構造と電流狭窄構造とを高精度で位置合わせすることができる面発光レーザの製造方法の提供を目的とする。
【００４２】
また、本発明は、上記方法を用いた面発光レーザアレイの製造方法による面発光レーザアレイを備えている光学機器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】
【００４３】
本願発明に係る面発光レーザの製造方法は、積層された半導体層の上に表面レリーフ構造を備えた面発光レーザの製造方法であって、前記半導体層の上に、第一の誘電体膜を形成する工程と、前記第一の誘電体膜に、メサ構造を画定するための第１のパターンと前記表面レリーフ構造を画定するための第２のパターンを同一工程により転写する工程と、前記第１および第２のパターンが転写された前記第一の誘電体膜を用いて、前記積層された半導体層の表面に前記第１および前記第２のパターンを転写する工程と、前記第１および第２のパターンが転写された前記第一の誘電体膜と前記半導体層の上に、第二の誘電体膜を形成する工程と、前記第１のパターンが転写された半導体層の上に形成された第二の誘電体膜を除去する工程と、前記第二の誘電体膜が除去された部分からメサ構造を形成する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、表面レリーフ構造の中心位置と電流狭窄構造の中心位置とを高精度で位置合わせすることができる。また、本発明によれば、上記面発光レーザの製造方法による面発光レーザで構成される面発光レーザアレイを備えている光学機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例１における垂直共振器型面発光レーザの構成を説明する模式図。
【図２】従来例である非特許文献１及び特許文献１における表面レリーフ構造について説明する概略図。
【図３】従来例である非特許文献１におけるセルフアライメントプロセスについて説明する図。
【図４】本発明の実施例１における垂直共振器型面発光レーザの製造方法を説明する図。
【図５】本発明の実施例１における垂直共振器型面発光レーザの製造方法を説明する図。
【図６】本発明の実施例１における垂直共振器型面発光レーザの製造方法を説明する図。
【図７】本発明の実施例１における垂直共振器型面発光レーザの製造方法において形成された第一のレジストパターンの模式図。
【図８】本発明の実施例２における垂直共振器型面発光レーザの構成を説明する模式図。
【図９】本発明の実施例２における垂直共振器型面発光レーザの製造方法において形成された第一のレジストパターンの模式図。
【図１０】本発明の実施例３における垂直共振器型面発光レーザによるレーザアレイを実装した電子写真記録方式の画像形成装置を説明する概略図。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
上記のように、メサ構造の形成をウエットエッチングではなくドライエッチングにより行う場合、上記非特許文献１ではメサ構造を形成するためのマスクがレジストにより構成されていることから、エッチング耐性が低く、メサ構造の形状を精度良く形成することができない。
【００４７】
そこで、本発明者らは、メサ構造と表面レリーフ構造を規定する第１のマスクを誘電体膜で構成し、表面レリーフ構造を保護する第２のマスクをレジストで構成することにより、ドライエッチング耐性を向上させることを検討した。
【００４８】
しかしながら、本発明者らが、第１のマスクとして誘電体層（例えば、酸化シリコン）、第２のマスクとしてレジストを用いて、塩素系ドライエッチングによりメサ構造の形成を行ったところ更なる課題に至った。
【００４９】
すなわち、第２のマスクとしてのレジストが塩素系ガスによるドライエッチングにより変質し、この変質したレジストを除去する際には、酸素プラズマによるアッシングが必要となる。しかし、このアッシングのための酸素プラズマにより、第１のマスクによって形成されていた表面レリーフ構造がエッチングされてしまう。
【００５０】
これにより、設計値からの膜厚減少や表面構造にあれが生じ、損失差を十分に与えることができなくなり、単一モード発振特性に影響を与えることとなる。
【００５１】
そこで、本発明者らは、表面レリーフ構造を第二の誘電体膜４２６で保護することで（図５（ａ）参照）、レジストを除去するための酸素プラズマアッシングを実施しても、表面レリーフ構造表面への損傷を低減するようにする構成を見出した。
【実施例】
【００５２】
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００５３】
［実施例１］
実施例１においては、凸型の表面レリーフ構造を有する垂直共振器型面発光レーザの製造方法等について説明する。
【００５４】
図１に、本実施例における垂直共振器型面発光レーザの構成を説明する模式図を示す。
【００５５】
図１（ａ）は本実施例における面発光レーザの断面模式図であり、１００はｎ側電極、１０２は基板、１０４は下部ＤＢＲ、１０６は活性層、１０８は電流狭窄部（酸化領域）、１１０は非酸化領域である。
【００５６】
また、１１２は上部ＤＢＲ、１１４は絶縁膜、１１６はｐ側電極（パッド電極）、１１８は表面レリーフ構造、１２０は光出射領域である。
【００５７】
図１（ｂ）は光出射領域１２０周辺の拡大図であり、１２２は高反射率領域、１２４は低反射率領域である。
【００５８】
本実施例の垂直共振器型面発光レーザにおいては、表面レリーフ構造の中心軸と電流狭窄構造の非酸化領域（発光領域）の中心軸が設計値と合うように配置されている。例えば、両者の中心軸を一致させる。
【００５９】
例えば、非酸化領域１１０の直径が７μｍ以下の場合では、表面レリーフ構造１１８における高反射率領域１２２の直径が、非酸化領域の直径の半分±１μｍ、望ましくは非酸化領域の直径の半分±０．５μｍとなるように形成する。また、表面レリーフ構造における低反射率領域の幅が３．５μｍとなるように形成する。これにより、高出力かつ単一横モード発振が可能となる。
【００６０】
すなわち、表面レリーフ構造の中心軸と電流狭窄構造の非酸化領域の中心軸を揃え、且つ非酸化領域の直径と表面レリーフ構造における高反射率領域３２２の直径の関係を適切に設定することにより、高出力かつ基本モードによる単一横モード発振が可能となる。
【００６１】
次に、本実施例の面発光レーザの製造方法について説明する。
図４から図６に、本実施例における垂直共振器型面発光レーザの製造方法を説明する図を示す。
【００６２】
まず、図４（ａ）に示すように、基板上に、下部反射ミラー、活性層、選択酸化層（電流狭窄層）、上部反射ミラー、を含む複数の半導体層を順次積層する。
【００６３】
具体的には、ＭＯＣＶＤ結晶成長技術を用いて、ｎ型ＧａＡｓ基板４００上に、バッファー層（不図示）を介して、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ−下部ＤＢＲミラー層４０２を成長させる。
更にその上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰスペーサー層４０４、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ−ＭＱＷ活性層４０６を、順次成長させる。
【００６４】
そして、この活性層４０６上に、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰスペーサー層４０８、ｐ型Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ選択酸化層４１０を成長させる。
【００６５】
更にその上に、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ−上部ＤＢＲミラー層４１２、ｐ型ＡｌＩｎＧａＰエッチングストップ層４１４、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層／ｐ型ＡｌＧａＡｓ層４１６を、順次成長させる。
【００６６】
そして、これらの積層された半導体層上に第一の誘電体膜４１８を形成する。下記で説明するように、第一の誘電体膜４１８はメサ構造をエッチングにより形成するためのマスクとなる。そのため、上部反射ミラーを厚く設計する場合には、第一の誘電体膜４１８も厚く設ける必要がある。例えば、第一の誘電体膜４１８を１μｍの厚さで形成する。
【００６７】
第１の誘電体層４１８の材料としては、シリコンオキサイド、シリコンナイトライドまたはシリコンオキシナイトライド等を用いることができる。
【００６８】
続いて、４１８の第一の誘電体膜上にリソグラフィ技術を用いて、第一のレジストパターン４２０を形成する。
【００６９】
図７に、以上のようにして形成された第一のレジストパターン４２０の模式図を示す。図７（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は斜視図におけるｙ−ｙ’断面図である。図７に示すように、第一のレジストパターン４２０は、第一の誘電体膜４１８上に中心軸が略同一である大小異なる環状のパターン（第１のパターン４２２、第２のパターン４２４）が開口するように形成されている。
【００７０】
小さい環状の開口パターン（第２のパターン４２４）は段差構造である表面レリーフ構造を画定するためのパターンであり、大きい環状の開口パターン（第１のパターン４２２）はメサ構造の径を画定するためのパターンである。
【００７１】
このようにリソグラフィ技術を用いて、第１及び第２のパターンを第一の誘電体膜４１８上に一括形成するため、表面レリーフ構造とメサ構造の位置を精度良く作製することができる。この結果、酸化狭窄構造と表面レリーフ構造の位置関係も精度よく設定することができる。
【００７２】
なお、この図７に示された構成では、第１のパターン４２２と第２のパターン４２４は、径の異なる大小二つの同心円環状のパターンで構成されているが、このような構成に限定されるものではない。
【００７３】
例えば、大小二つの環状のパターンは、一辺の長さの異なる大小二つの同心正方環状のパターンで構成するようにしてもよい。
【００７４】
次に、図４（ｂ）に示すように、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）を用いたウエットエッチングにより、第一のレジストパターン４２０を第一の誘電体膜４１８に転写する。
【００７５】
なお、この転写はウエットエッチングによるだけでなく、ドライエッチングによって行ってもよい。
【００７６】
この際に、第一の誘電体膜４１８には、中心軸が同一である大小二つの異なる環状の開口パターンによる前記第１のパターンと第２のパターンが形成されるように転写される。
【００７７】
上記バッファードフッ酸を用いたウエットエッチングを行った後に、第一のレジストパターン４２０を除去する。
【００７８】
第一のレジストパターン４２０を除去後、前記第１のパターン４２２及び第２のパターン４２４を有した第一の誘電体膜４１８をマスクとし、ウエットエッチングによりｐ型ＧａＡｓコンタクト層／ｐ型ＡｌＧａＡｓ層４１６にパターンを転写する。
【００７９】
具体的には、エッチングストップ層４１４（例えばＡｌＧａＩｎＰ層）を最表面からλ／４ｎの位置に１０ｎｍ厚で導入しておく。
【００８０】
そして、最表面からλ／４ｎ厚さのｐ型ＧａＡｓコンタクト層／ｐ型ＡｌＧａＡｓ層４１６を、リン酸系エッチャントにより選択的にウエットエッチングする。この際のエッチング深さは例えばλ／４ｎ（λ：発振波長、ｎ：エッチングする半導体層の屈折率）とする。
これにより、表面レリーフ構造が形成される。
【００８１】
なお、エッチングストップ層４１４はエッチングを選択的に止めることができるためエッチング深さの正確な制御が可能となる。また、エッチングストップ層を用いずに、時間制御によってエッチング深さを調整しても良い。
【００８２】
また、表面への損傷の影響を考慮するとウエットエッチングが好ましいが、ドライエッチングによって行っても良い。
【００８３】
次に、図４（ｃ）に示すように、第１のパターン４２２及び第２のパターン４２４が形成された第一の誘電体膜４１８を有した積層された半導体層上に、ＣＶＤ成膜技術を用いて第二の誘電体膜４２６を成膜する。この第二の誘電体膜４２６は、表面レリーフ構造を保護するための層であり、例えば２３０ｎｍで形成する。
【００８４】
第二の誘電体膜４２６としては、例えばシリコンオキサイド膜、シリコンナイトライド膜、シリコンオキシナイトライド膜が挙げられる。
【００８５】
このように、本実施例では、表面レリーフ構造は第二の誘電体膜４２６で保護されているため、後の工程（図５（ａ））でレジストを除去するための酸素プラズマアッシングを実施しても、表面レリーフ構造表面への損傷を低減することができる。
【００８６】
ところで、この工程においては、第一の誘電体膜４１８に形成した第１のパターン４２２を覆うように第二の誘電体膜４２６が形成され、フォトリソグラフィにより決定したパターン形状が変化してしまうことになる。
【００８７】
しかし、第二の誘電体膜４２６は例えばプラズマＣＶＤ法を用いて成膜するため、第二の誘電体膜４２６は第一の誘電体膜４１８に形成した第１のパターン４２２の側壁に均一な厚さで成膜される。
【００８８】
このため、メサ構造を画定するための第１のパターン４２２の幅は狭まるが、均一な膜厚の第二の誘電体膜４２６が等方的に成膜されることから、後の工程（図４（ｆ））のメサ構造の形成に際し、ドライエッチングにおいて支障をきたすことは少ない。
【００８９】
次に、図４（ｄ）に示すように、リソグラフィ技術を用いて、第二のレジストパターン４２８を形成する。
【００９０】
この際に、第二のレジストパターン４２８は、第二の誘電体膜４２６を有した第２のパターン４２４を覆うように形成する。
【００９１】
次に、図４（ｅ）に示すように、第二のレジストパターン４２８をマスクとして、バッファードフッ酸を用いたウエットエッチングにより、第二の誘電体膜４２６の一部を除去する。なお、第二の誘電体膜４２６は表面レリーフ構造を保護するための層であり、前記第一の誘電体膜４１８よりも薄い膜厚で形成することが望ましい。仮に厚く形成すると、第二の誘電体膜４２６の一部を除去する際にエッチング時間が長く必要になり、第一の誘電体膜４１８に対するサイドエッチング量が増すこととなり、当初の設計値からずれる可能性があるからである。
【００９２】
次に、図４（ｆ）に示すように、ドライエッチングにより、下部ＤＢＲミラー層４０２が露出するように、トレンチ４３０を形成することにより、メサ構造のポストが作製される。なお、表面レリーフを画定する第２のパターン４２４に形成した第二のレジストパターン４２８は、ドライエッチング後にも残存するように形成することが望ましい。仮にレジストがなくなると、第二の誘電体膜４２６がドライエッチング中に除去されることとなり、先に形成した表面レリーフ構造にダメージを与える可能性があるからである。
【００９３】
なお、図４（ｆ）では、下部ＤＢＲミラー層４０２が露出するまでドライエッチングを行っている。しかし、電流狭窄構造を形成する選択酸化層４１０が露出するまでエッチングすれば良く、必ずしも下部ＤＢＲミラー層４０２が露出するまでドライエッチングする必要はない。
【００９４】
次に、図５（ａ）に示すように、酸素プラズマアッシング技術を用いて、第二のレジストパターン４２８を除去する。
【００９５】
この際に表面レリーフ構造は第二の誘電体膜４２６で保護されているため、表面レリーフ構造表面への損傷を防止することができる。
【００９６】
次に、図５（ｂ）に示すように、例えば基板温度４５０℃にて、水蒸気雰囲気下でｐ型Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ層４１０を選択的に酸化し、電流狭窄構造（酸化領域４３２、非酸化領域４３４）を形成する。
【００９７】
この際に、トレンチ４３０以外の積層された半導体層の表面は第一の誘電体膜４１８あるいは第二の誘電体膜４２６で覆われているため、積層された半導体層の表面を酸化工程から保護することもできる。
【００９８】
このため、後の工程（図６（ｃ））で形成する電極をコンタクト抵抗が良好な状態で形成することが可能となる。
【００９９】
次に、図５（ｃ）に示すように、バッファードフッ酸を用いたウエットエッチングにより、第二の誘電体膜４２６及び第一の誘電体膜４１８を除去する。
【０１００】
なお、本実施例では、第二の誘電体膜４２６及び第一の誘電体膜４１８を完全に除去したが、必ずしも除去する必要はなく、両層とも残しても良い。
【０１０１】
また、表面レリーフ構造上にのみ第二の誘電体膜４２６を残しても良い。
例えば、前記第二の誘電体膜４２６の膜厚をｄとするとき、
ｄ＝（Ｎλ）／（２ｎｄ）
の関係を満足させるように構成すれば、表面レリーフ構造上に残したとしても反射率を低下させることはない。
但し、λは発振波長、ｎｄは第二の誘電体膜の屈折率であり、Ｎは１以上の自然数である。
【０１０２】
次に、図５（ｄ）に示すように、素子全体を覆うように、ＣＶＤ成膜技術を用いてシリコンオキサイドからなる絶縁膜４３６を成膜する。
【０１０３】
次に、図５（ｅ）に示すように、リソグラフィ技術を用いて、第３のレジストパターン４３８を形成する。
【０１０４】
次に、図５（ｆ）に示すように、バッファードフッ酸を用いたウエットエッチングにより、絶縁膜４３６を除去し、第１のパターンが転写されたコンタクト層４１６を露出させる。
【０１０５】
なお、本実施例では、絶縁膜４３６を完全に除去したが、必ずしも除去する必要はなく、表面保護のために光出射領域（表面レリーフ構造を含む）に絶縁膜４３６を残しても良い。
例えば、前記絶縁膜４３６の膜厚をａとするとき、
ａ＝（Ｎλ）／（２ｎａ）
の関係を満足させるように構成すれば、表面レリーフ構造上に絶縁膜を残したとしても反射率を低下させることはない。
但し、λは発振波長、ｎａは絶縁膜の屈折率であり、Ｎは１以上の自然数である。
その後、第３のレジストパターン４３８を除去する。
【０１０６】
次に、図６（ａ）に示すように、リソグラフィ技術を用いて、光出射領域をふさぐように第４のレジストパターン４４０を形成する。
【０１０７】
次に図６（ｂ）に示すように、金属蒸着技術を用いて第４のレジストパターン４４０を含む表面にＴｉ／Ａｕからなる金属膜４４２を蒸着する。
【０１０８】
次に図６（ｃ）に示すように、リフトオフ技術により、光出射領域が開くようにパッド電極４４４を形成する。
【０１０９】
次に、図６（ｄ）に示すように、金属蒸着技術を用いてｎ型ＧａＡｓ基板裏面にｎ側電極（ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ）４４６を形成する。
【０１１０】
以上説明した本実施例の工程によれば、位置精度の高いフォトリソグラフィ技術を用いて、互いの中心軸が一致した大小二つの異なる環状の開口パターンが形成される。
【０１１１】
そして、この小さい環状の開口パターンによって反射率の高低を制御した表面レリーフ構造が画定され、大きい環状の開口パターンによってメサ構造の外径が画定され電流狭窄構造の非酸化領域が画定される。
【０１１２】
したがって、表面レリーフ構造の中心軸と、電流狭窄構造の非酸化領域の中心軸とを高い位置精度で制御することができる。
【０１１３】
また、大きい環状の開口パターンを用いて、ドライエッチングにてメサ構造を形成する際には、小さい環状の開口パターンに形成されている表面レリーフ構造を誘電体膜とレジストにて保護しており、表面レリーフ構造が外部に露出することがない。
【０１１４】
また、ドライエッチング後のレジスト除去の際にも、表面レリーフ構造を誘電体膜が保護しており、表面レリーフ構造が露出することがない。
【０１１５】
なお、本実施例では、６８０ｎｍ帯面発光レーザについて述べたがこれに限定されるものではなく、例えば８５０ｎｍ帯（ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ活性層系）などの面発光レーザにも適用可能である。
【０１１６】
また、本実施例において示した、成長、リソグラフィ、エッチング、アッシング及び蒸着に用いた手法（装置）は記述手法（装置）に限るものではなく、同様の効果が得られるのであればいかなる手法（装置）であっても良い。
【０１１７】
また、本実施例では、単素子の面発光レーザの製造方法について説明したが、この単素子の面発光レーザを複数個配置したアレイにも上述の製造方法を適用することができる。
【０１１８】
［実施例２］
実施例２においては、凹型の表面レリーフ構造を有する垂直共振器型面発光レーザの製造方法等について説明する。
【０１１９】
図８に、本実施例における垂直共振器型面発光レーザの構成を説明する模式図を示す。
図８（ａ）は光出射領域を説明する断面模式図であり、９２０は光出射領域である。図８（ｂ）は上記光出射領域９２０の拡大図である。
【０１２０】
図８では、実施例１の構成を示す図１と同一の構成については同一の符号が用いられていることから、重複する部分の説明は省略する。
【０１２１】
実施例１では高反射率領域９２２が凸状になっていたが、本実施例では、低反射率領域９２４が凸状になっており、凹型の表面レリーフ構造が形成されている。
【０１２２】
次に、本実施例の面発光レーザの製造方法について説明する。
実施例１における製造方法との違いは、第一のレジストパターンにおける第２のパターン部分である。
【０１２３】
その他の工程は、実施例１と同様である。
図９に、実施例１における第一のレジストパターン（図７）との違いを説明するための、本発明の実施例２における面発光レーザの製造方法において形成された第一のレジストパターンを模式図を示す。
【０１２４】
図９（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は斜視図におけるｙ−ｙ’断面図である。図９において、１０１８は第一の誘電体膜、１０２０は第一のレジストパターン、１０２２は第１のパターン、及び１０２４は第２のパターンである。
【０１２５】
図９に示すように、第一のレジストパターン１０２０は、第一の誘電体膜１０１８上に中心軸が同一である大小異なるパターン（第１のパターン１０２２、第２のパターン１０２４）が開口するように形成されている。
【０１２６】
この第１のパターン１０２２はメサ構造を形成するためのパターンとなり、第２のパターン１０２４は表面レリーフ構造を形成するためのパターンとなる。
【０１２７】
なお、この図９に示された構成では、中心軸を同じとする、形状の異なるパターンが、大きい径の円環状パターンと小さい径の円開口パターンで構成されているが、このような構成に限定されるものではない。
例えば、大きい環状のパターンを正方環状のパターン等としても良い。
【０１２８】
［実施例３］
実施例３として、上記実施例の製造方法により作製した垂直共振器型面発光レーザを用いて構成した光学機器の構成例について説明する。
【０１２９】
ここでは、光学機器として、上記面発光レーザによるレーザアレイを用いて構成した画像形成装置の構成例について説明する。
【０１３０】
図１０に、本実施例における垂直共振器型面発光レーザによるレーザアレイを実装した電子写真記録方式の画像形成装置を説明する概略図を示す。
【０１３１】
図１０（ａ）は画像形成装置の平面図であり、図１０（ｂ）は同装置の側面図である。
【０１３２】
図１０において、１１００は感光ドラム（感光体）、１１０２は帯電器、１１０４は現像器、１１０６は転写帯電器、１１０８は定着器、１１１０は回転多面鏡、１１１２はモータである。また、１１１４は面発光レーザアレイ、１１１６は反射鏡、１１１８はコリメータレンズ及び１１２０はｆ−θレンズである。
【０１３３】
本実施例においては、図１０に示されるモータ１１１２によって、回転多面鏡１１１０が回転駆動するように構成されている。
【０１３４】
面発光レーザアレイ１１１４は、記録用光源となるものであり、レーザドライバ（図示せず）により画像信号に応じて点灯または消灯するように構成されている。
【０１３５】
こうして光変調されたレーザ光は、面発光レーザアレイ１１１４からコリメータレンズ１１１８を介し回転多面鏡１１１０に向けて照射される。
【０１３６】
回転多面鏡１１１０は矢印方向に回転していて、面発光レーザアレイ１１１４から出力されたレーザ光は、回転多面鏡１１１０の回転に伴い、その反射面で連続的に出射角度を変える偏向ビームとして反射される。
【０１３７】
この反射光は、ｆ−θレンズ１１２０により歪曲収差の補正等を受け、反射鏡１１１６を経て感光ドラム１１００に照射され、感光ドラム１１００上で主走査方向に走査される。このとき、回転多面鏡１１１０の１面を介したビーム光の反射により、感光ドラム１１００の主走査方向に面発光レーザアレイ１１１４に対応した複数のライン分の画像が形成される。
【０１３８】
本実施例においては、４×８の面発光レーザアレイ１１１４を用いており、３２ライン分の画像が形成される。
【０１３９】
感光ドラム１１００は、予め帯電器１１０２により帯電されており、レーザ光の走査により順次露光され、静電潜像が形成される。
【０１４０】
また、感光ドラム１１００は矢印方向に回転していて、形成された静電潜像は現像器１１０４により現像され、現像された可視像は転写帯電器１１０６により、転写紙に転写される。
【０１４１】
可視像が転写された転写紙は、定着器１１０８に搬送され、定着を行った後に機外に排出される。
【０１４２】
なお、上記説明では、光学機器として画像形成装置を構成した例について説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。
【０１４３】
例えば、本発明の垂直共振器型面発光レーザを適用して構成した光源を用い、該光源からの光を画像表示体上に入射させ、画像の表示をするようにしてプロジェクションディスプレイ等の光学機器を構成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１４４】
４００  ｎ型ＧａＡｓ基板
４０２  下部反射ミラーを構成する下部ＤＢＲミラー層
４０４  ｎ型スペーサー層
４０６  活性層
４０８  ｐ型スペーサー層
４１０  ｐ型選択酸化層
４１２  上部反射ミラーを構成する上部ＤＢＲミラー層
４１４  エッチングストップ層
４１６  ｐ型コンタクト層／ｐ型ＡｌＧａＡｓ層
４１８  第一の誘電体膜
４２０  第一のレジストパターン
４２２  第１のパターン
４２４  第２のパターン
４２６  第二の誘電体膜
４２８  第二のレジストパターン
４３０  トレンチ（溝）
４３２  酸化領域
４３４  非酸化領域
４３６  絶縁膜
４３８  第３のレジストパターン
４４０  第４のレジストパターン
４４２  金属膜（Ｔｉ／Ａｕ）
４４４  パッド電極
４４６  ｎ側電極（ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ）
【図１】
2010056528.tif 000003
【図２】
2010056528.tif 000004
【図３】
2010056528.tif 000005
【図４】
2010056528.tif 000006
【図５】
2010056528.tif 000007
【図６】
2010056528.tif 000008
【図７】
2010056528.tif 000009
【図８】
2010056528.tif 000010
【図９】
2010056528.tif 000011
【図１０】
2010056528.tif 000012