(57)【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、メサ構造に構成され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、第一の誘電体膜と、前記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のパターンとを有する第一のレジスト膜と、を形成する第一の誘電体膜−レジスト膜形成工程と、
前記第一の誘電体膜−レジスト膜形成工程の後に、前記第２のパターンを覆い、前記第１のパターンを露出するように、第二のレジスト膜を形成する第二のレジスト膜形成工程と、
前記第二のレジスト膜形成工程の後に、前記第二のレジスト膜をマスクとして、前記第１のパターンにおける前記半導体層を除去し、前記メサ構造を形成するメサ構造形成工程と、
を有し、
前記第１のパターンと前記第２のパターンは同一工程により形成され、
前記第一の誘電体膜−レジスト膜形成工程において、前記第一の誘電体膜を形成した後に、前記第一のレジスト膜を形成し、
前記第一の誘電体膜−レジスト膜形成工程の後であって、前記第二のレジスト膜形成工程の前に、前記第一のレジスト膜の上と、前記第１のパターン及び前記第２のパターンにより露出した前記第一の誘電体膜の上に、第二の誘電体膜を形成する第二の誘電体膜形成工程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】
前記第二のレジスト膜形成工程において、
前記第二のレジスト膜は、前記第２のパターンに形成した前記第二の誘電体膜を覆い、かつ前記第１のパターンに形成した前記第二の誘電体膜を露出するように形成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】
前記第二のレジスト膜形成工程の後であって、
前記メサ構造形成工程の前に、前記第二のレジスト膜をマスクとして、前記第１のパターンにおける露出した前記第二の誘電体膜と、
前記第二の誘電体膜の下に配されている第一の誘電体膜とを除去する誘電体膜除去工程を有することを特徴とする請求項２に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項４】
前記メサ構造形成工程において、前記誘電体膜除去工程での前記第一の誘電体膜と第二の誘電体膜の除去によって露出した、前記第１のパターンにおける前記半導体層を除去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】
積層された半導体層の上に表面レリーフ構造を備え、メサ構造に構成され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、第一の誘電体膜と、前記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のパターンとを有する第一のレジスト膜と、を形成する第一の誘電体膜−レジスト膜形成工程と、
前記第一の誘電体膜−レジスト膜形成工程の後に、前記第２のパターンを覆い、前記第１のパターンを露出するように、第二のレジスト膜を形成する第二のレジスト膜形成工程と、
前記第二のレジスト膜形成工程の後に、前記第二のレジスト膜をマスクとして、前記第１のパターンにおける前記半導体層を除去し、前記メサ構造を形成するメサ構造形成工程と、
を有し、
前記第１のパターンと前記第２のパターンは同一工程により形成され、
前記第一の誘電体膜−レジスト膜形成工程において、前記第一のレジスト膜を形成した後に、前記第一のレジスト膜の上と、前記第１のパターン及び前記第２のパターンにより露出した前記半導体層の上に、第一の誘電体膜を形成することを特徴とする面発光レーザの製造方法。
【請求項６】
前記第二のレジスト膜形成工程において、
前記第二のレジスト膜は、前記第２のパターンに形成した前記第一の誘電体膜を覆い、かつ前記第１のパターンに形成した前記第一の誘電体膜を露出するように形成することを特徴とする請求項５に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項７】
前記第二のレジスト膜形成工程の後であって、
前記メサ構造形成工程の前に、前記第二のレジスト膜をマスクとして、前記第１のパターンにおける露出した前記第一の誘電体膜を除去する誘電体膜除去工程を有することを特徴とする請求項６に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項８】
前記メサ構造形成工程において、
前記誘電体膜除去工程での前記第一の誘電体膜の除去によって露出した、前記第１のパターンにおける前記半導体層を除去し、前記メサ構造を形成することを特徴とする請求項７に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項９】
前記メサ構造形成工程の後に、
前記第二のレジスト膜を、前記第一のレジスト膜の上に形成した前記第一の誘電体膜が露出するまで除去する第二のレジスト膜除去工程と、
前記第二のレジスト膜除去工程で露出した前記第一の誘電体膜を除去する工程と、
前記第一の誘電体膜を除去する工程で露出した前記第一のレジスト膜を除去する工程と、
を有することを特徴とする請求項８に記載の面発光レーザの製造方法。
【請求項１０】
前記第一のレジスト膜を除去する工程の後に、
前記第一のレジスト膜除去工程により露出された前記第一の誘電体膜と、
前記積層された半導体層の表面を覆うように、第二の誘電体膜を形成することを特徴とする請求項９に記載の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（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ、以下これをＶＣＳＥＬと記す）が知られている。
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、基板面に垂直な方向に共振器を形成し、基板面から垂直方向に光を出射する。
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。
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ることによって活性層の発光領域を制限することにより、単一横モード化が図られている。
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。
【０００３】
このようなことから、電流狭窄構造以外の横モード制御手段が種々検討されており、その方法の一つとして、特許文献１の面発光レーザでは、光出射領域上に誘電体膜による段差構造が形成されている。このような段差構造により、中央領域を囲む周辺領域の反射率が中央領域の反射率よりも低くなり、高次横モード発振を抑制することを可能としている。
なお、本明細書では、反射率制御のための段差構造だけでなく、段差構造により透過する光に位相差を与えて、近視野像（ＮＦＰ：Ｎｅａｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｐａｔｔｅｒｎ）の波面を制御する段差構造等も表面レリーフ構造と称する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２１０４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記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水平位置合わせが重要となる。
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、損失差を与える表面レリーフ構造と、光のモードを決定する電流狭窄構造の位置合わせを正確にすることが望ましい。
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。
しかしながら、特許文献１に開示されている作製方法においては、電流狭窄構造の中心軸と誘電体レリーフ構造の中心軸を一致させることが困難である。
具体的には、特許文献１では、メサ構造を形成した後に、誘電体成膜、フォトリソグラフィー、エッチングを繰り返して、メサ構造の上部表面に誘電体膜の積層構造からなるレリーフ構造を形成している。このため、メサ構造の中心軸と誘電体レリーフ構造の中心軸を位置合わせすることが難しく、結果として、電流狭窄構造の中心軸と誘電体レリーフ構造の中心軸を位置合わせすることが難しい。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、表面レリーフ構造の中心軸と電流狭窄構造の中心軸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。
また、本発明は、上記面発光レーザの製造方法を用いた面発光レーザアレイの製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の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、メサ構造に構成され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、第一の誘電体膜と、前記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のパターンとを有する第一のレジスト膜と、を形成する第一の誘電体膜−レジスト膜形成工程と、
前記第一の誘電体膜−レジスト膜形成工程の後に、前記第２のパターンを覆い、前記第１のパターンを露出するように、第二のレジスト膜を形成する第二のレジスト膜形成工程と、
前記第二のレジスト膜形成工程の後に、前記第二のレジスト膜をマスクとして、前記第１のパターンにおける前記半導体層を除去し、前記メサ構造を形成するメサ構造形成工程と、
を有し、
前記第１のパターンと前記第２のパターンは同一工程により形成され、
前記第一の誘電体膜−レジスト膜形成工程において、前記第一の誘電体膜を形成した後に、前記第一のレジスト膜を形成し、
前記第一の誘電体膜−レジスト膜形成工程の後であって、前記第二のレジスト膜形成工程の前に、前記第一のレジスト膜の上と、前記第１のパターン及び第２のパターンにより露出した前記第一の誘電体膜の上に、第二の誘電体膜を形成する第二の誘電体膜形成工程を有することを特徴とする。
本発明の面発光レーザの製造方法の別の態様は、積層された半導体層の上に表面レリーフ構造を備え、メサ構造に構成され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、第一の誘電体膜と、前記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のパターンとを有する第一のレジスト膜と、を形成する第一の誘電体膜−レジスト膜形成工程と、
前記第一の誘電体膜−レジスト膜形成工程の後に、前記第２のパターンを覆い、前記第１のパターンを露出するように、第二のレジスト膜を形成する第二のレジスト膜形成工程と、
前記第二のレジスト膜形成工程の後に、前記第二のレジスト膜をマスクとして、前記第１のパターンにおける前記半導体層を除去し、前記メサ構造を形成するメサ構造形成工程と、
を有し、
前記第１のパターンと前記第２のパターンは同一工程により形成され、
前記第一の誘電体膜−レジスト膜形成工程において、前記第一のレジスト膜を形成した後に、前記第一のレジスト膜の上と、前記第１のパターン及び第２のパターンにより露出した前記半導体層の上に、第一の誘電体膜を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、表面レリーフ構造の中心軸と電流狭窄構造の中心軸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を実現することができる。
また、上記面発光レーザの製造方法を用いた面発光レーザアレイの製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の垂直共振器型面発光レーザの製造方法による面発光レーザの構成を説明する模式図。
【図２】実施例１の垂直共振器型面発光レーザの製造方法を説明する図。
【図３】実施例１の垂直共振器型面発光レーザの製造方法を説明する図。
【図４】実施例１の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】実施例１の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膜の模式図。
【図６】実施例２の垂直共振器型面発光レーザの製造方法による面発光レーザの構成を説明する模式図。
【図７】実施例２の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膜の模式図。
【図８】実施例３の垂直共振器型面発光レーザの製造方法による面発光レーザの構成を説明する模式図。
【図９】実施例４の垂直共振器型面発光レーザの製造方法による面発光レーザの構成を説明する模式図。
【図１０】実施例４の垂直共振器型面発光レーザの製造方法を説明する図。
【図１１】実施例４の垂直共振器型面発光レーザの製造方法を説明する図。
【図１２】実施例４の垂直共振器型面発光レーザの製造方法を説明する図。
【図１３】実施例５の垂直共振器型面発光レーザの製造方法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】
【００１０】
本発明を実施するための形態を、以下の実施例により説明する。
【実施例】
【００１１】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１においては、図１を用いて凸型の誘電体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について説明する。
図１（ａ）は光出射領域を説明する断面模式図であり、１２２は光出射領域である。図１（ｂ）は上記光出射領域１２２の周辺を拡大した図である。
図１（ａ）において、１００はｎ側電極、１０２は基板、１０４は下部ＤＢＲ、１０６は活性層、１０８は酸化領域、１１０は非酸化領域である。この酸化領域１０８と非酸化領域１１０とで電流狭窄構造が構成されている。
また、１１２は上部ＤＢＲ、１１４は絶縁膜、１１６はコンタクト層、１１８はｐ側電極（パッド電極）、１２０は表面レリーフ構造である。
また、図１（ｂ）において、１２４は高反射率領域、１２６は低反射率領域、１２８は第一の誘電体膜、１３０は第二の誘電体膜である。
【００１２】
本実施例の垂直共振器型面発光レーザにおいては、誘電体で構成された表面レリーフ構造１２０の中心軸と電流狭窄構造の非酸化領域１１０の中心軸が一致するように配置されている。
このように表面レリーフ構造１２０の中心軸と電流狭窄構造の非酸化領域１１０の中心軸を揃えることにより、より高精度に高次モードの出射抑制等を行うことが可能となる。
【００１３】
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２（ａ）に示す工程（第一の誘電体膜形成工程）において、つぎのように半導体層上に第一の誘電体膜４１６を形成する。
まず、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。
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。この選択酸化層４１０は、その後の酸化処理によって電流狭窄構造となる。
更にその上に、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ−上部ＤＢＲミラー層４１２、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層４１４を、順次成長させる。
このように、基板上に、下部反射ミラー、活性層、選択酸化層、上部反射ミラー、を含む複数の半導体層を順次積層する。
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４１６を形成する。
第一の誘電体膜４１６の厚さは、反射率を制御する場合には、例えば（２ｘ−１）λ／４ｎ１（ｘ：１以上の整数、λ：発振波長、ｎ１：第一の誘電体膜の屈折率）である。なお、段差構造を反射率制御以外の用途、例えば波面制御に用いる場合には、第一の誘電体膜４１６の厚さは適宜設定することもできる。第一の誘電体層４１６の材料としては、例えばシリコンオキサイド、シリコンナイトライド、シリコンオキシナイトライドなどを用いることができる。
【００１４】
続いて、図２（ｂ）に示す工程（第一のレジスト膜形成工程）において、第一の誘電体膜４１６上にレジスト膜を形成し、リソグラフィ技術を用いて、パターニングされた第一のレジスト膜４１８を形成する。
図５に、以上のようにして第一の誘電体膜上に形成された第一のレジスト膜４１８の模式図を示す。図５（ａ）は面発光レーザの斜視図、図５（ｂ）はその平面図、図５（ｃ）は斜視図のｙ−ｙ´断面図である。
図５に示すように、第一のレジスト膜４１８には、第一の誘電体膜４１６上に中心軸が同一である第１のパターン４２０と、この第１のパターンとは径が異なる第２のパターン４２２とが開口するように形成されている。
なお、図５に示された構成では、大きい径の円環状のパターンと、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などとしてもよい。
なお、この工程において、第１及び第２のパターンは、リソグラフィ技術により、第一の誘電体膜４１６上に一括で形成されるため、前記第１のパターン及び第２のパターンの相対位置関係が規定されることになる。
小さい径の円開口パターン（第２のパターン４２２）によって表面レリーフ構造（段差構造）が画定され、大きい径の円環状の開口パターン（第１のパターン４２０）によってメサ構造の径が決定される。電流狭窄構造はメサ構造の側面から酸化を行うことにより形成するため、メサ構造の径が決定されれば、電流狭窄構造の非酸化領域の位置も決定されることになる。
この結果、電流狭窄構造と表面レリーフ構造（段差構造）の位置関係を精度よく設定することができる。
【００１５】
次に、図２（ｃ）に示す工程（第二の誘電体膜形成工程）において、第二の誘電体膜４２４を形成する。
第二の誘電体膜４２４の厚さは、例えば（２ｙ−１）λ／４ｎ２（ｙ：１以上の整数、λ：発振波長、ｎ２：第二の誘電体膜の屈折率）である。なお、第二の誘電体膜４２４の厚さは、適宜設定することが可能である。第二の誘電体膜４２４の材料としては、例えばシリコンオキサイド、シリコンナイトライド、シリコンオキシナイトライドなどを用いることができる。
また、第一の誘電体膜４１６の厚さを発振波長の四分の一の厚さの奇数倍とし、第二の誘電体膜４２４の厚さを発振波長の四分の一の厚さの奇数倍としてもよい。この場合、第二の誘電体膜４２４の屈折率ｎ２は、第一の誘電体層４１６の屈折率ｎ１に比べて大きい屈折率となるように形成する。
例えば、第一の誘電体層を屈折率１．５のシリコンオキサイド層（λ／４の光学膜厚）、第二の誘電体層を屈折率１．９のシリコンナイトライド層（λ／４の光学膜厚）とすることができる。
【００１６】
次に、図２（ｄ）に示す工程（第二のレジスト膜形成工程）において、リソグラフィ技術を用いて、第二のレジスト膜４２６を形成する。
この際に、第二のレジスト膜４２６は、第二の誘電体膜４２４を有した第２のパターン４２２を完全に覆うように形成する。
次に、図２（ｅ）に示す工程（誘電体膜除去工程）において、第二のレジスト膜４２６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１のパターンにおける第一の誘電体膜４１６、及び第二の誘電体膜４２４を除去する。
次に、図３（ｆ）に示す工程（メサ構造形成工程）において、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４２８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、電流狭窄構造を形成する選択酸化層４１０が露出し、後の工程の酸化（図３（ｉ））に支障をきたさなければ、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。
【００１７】
次に、図３（ｇ）に示す工程（第二のレジスト膜除去工程）において、酸素プラズマアッシング技術を用いて、第一のレジスト膜４１８上に形成した第二の誘電体膜４２４が完全に露出するまで、第二のレジスト膜４２６を除去する。
次に、図３（ｈ）に示す工程（レジスト膜除去工程）において、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、第一のレジスト膜４１８上に形成した第二の誘電体膜４２４を除去する。
その後、レジスト除去技術（剥離液、酸素プラズマアッシング等）を用いて、第一のレジスト膜４１８及び第二のレジスト膜４２６を完全に除去する。
次に、図３（ｉ）に示す工程（電流狭窄構造の形成工程）において、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４３０）を形成する。
この際に、トレンチ４２８以外の積層された半導体層の表面は第一の誘電体膜４１６あるいは第二の誘電体膜４２４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ができる。
このため、後の工程（図４（ｏ））で形成する電極（金属膜４４４）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。
【００１８】
次に、図３（ｊ）に示す工程において、リソグラフィ技術を用いて、少なくとも第二の誘電体膜４２４を覆うように、第三のレジスト膜４３４を形成する。
次に、図３（ｋ）に示す工程において、第三の誘電体膜４３６を形成する。
例えば、第三の誘電体層の材料４３６としては、例えば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などを用いることができる。
次に、図３（ｌ）に示す工程において、リフトオフ技術を用いて、出射口を形成する。
なお、第三の誘電体膜４３６の厚さを（２ｚ）λ／４ｎ３（ｚ：１以上の整数、λ：発振波長、ｎ３：第三の誘電体膜の屈折率）とし、かつｎ３≧ｎ２＞ｎ１とする場合は、図３（ｊ）に示す第三のレジスト膜４３４を形成する工程を省略できる。この場合、完成した素子の構造は図４（ｒ）に示すようになる。
次に、図３（ｍ）に示す工程において、リソグラフィ技術を用いて、パターニングされた第四のレジスト膜４４０を形成する。
その後、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、第一の誘電体膜４１６を除去し、コンタクト層４１４の一部を露出させる。
【００１９】
次に、図４（ｎ）に示す工程において、出射口部を覆い、かつコンタクト層４１４を露出するように、第五のレジスト膜４４２を形成する。
次に、図４（ｏ）に示す工程において、金属蒸着技術を用いて表面にＴｉ／Ａｕからなる金属膜４４４を蒸着する。
次に、図４（ｐ）に示す工程において、リフトオフ技術により、出射口が開くようにパッド電極４４６を形成する。
次に、図４（ｑ）に示す工程において、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）４４８を形成する。
【００２０】
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ー技術を用いて、互いの中心軸が一致した、形状の異なる二つの開口パターンが形成される（大きい径の円環状の開口パターンと、小さい径の円開口パターン）。そして、この小さい円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、大きい円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。
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。
また、大きい円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、小さい円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。
【００２１】
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。
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。
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。
【００２２】
［実施例２］
実施例２においては、図６を用いて凹型の誘電体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について説明する。
図６（ａ）は光出射領域を説明する断面模式図であり、９２２は光出射領域である。図６（ｂ）は上記光出射領域９２２の周辺を拡大した図である。９２４は高反射率領域、９２６は低反射率領域である。
図６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、重複する説明は省略する。
実施例１では高反射領域１２４が凸状になっていたが、本実施例では高反射率領域９２４が凹状になっている表面レリーフ構造が形成されている。
【００２３】
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、第一のレジスト膜における第２のパターン部分である。
また、第一の誘電体膜４１６の厚さは、例えば２ｘλ／４ｎ１（ｘ：１以上の整数、λ：発振波長、ｎ１：第一の誘電体膜の屈折率）、第二の誘電体膜４２４の厚さは、例えば（２ｙ−１）λ／４ｎ２（ｙ：１以上の整数、λ：発振波長、ｎ２：第二の誘電体膜の屈折率）である。なお、これらの膜の厚さは適宜設定することが可能である。
また、第一の誘電体膜４１６の厚さを発振波長の二分の一の厚さにおける１以上の整数倍とし、第二の誘電体膜４２４の厚さを発振波長の四分の一の厚さの奇数倍としてもよい。この場合、第二の誘電体膜４２４の屈折率ｎ２は、第一の誘電体膜４１６の屈折率ｎ１に比べ大きい屈折率となるように形成する。
例えば、第一の誘電体層を屈折率１．５のシリコンオキサイド層（λ／２の光学膜厚）、第二の誘電体層を屈折率１．９のシリコンナイトライド層（λ／４の光学膜厚）とすることができる。
その他の工程は、実施例１と同様である。
【００２４】
図７に、実施例１における第一のレジスト膜（図５）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膜の模式図を示す。
図７（ａ）は斜視図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）は上記斜視図におけるｙ−ｙ´断面図である。
図７においては、１０１６は第一の誘電体層、１０１８は第一のレジスト膜、１０２０は第１のパターン、１０２２は第２のパターンである。
図７に示すように、第一のレジスト膜１０１８は、第一の誘電体層１０１６上に中心軸が同一である第１のパターン１０２０と、この第１のパターンとは径が異なる第２のパターン１０２２とが開口するように形成されている。
この第１のパターン１０２０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１０２２は表面レリーフ構造を形成するためのパターンとなる。
なお、図７に示された構成では、第１のパターン１０２０と第２のパターン１０２２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。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。
【００２５】
［実施例３］
実施例３においては、図８を用いて一種類の材料で構成される凸型の誘電体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について説明する。図８（ａ）は光出射領域を説明する断面模式図であり、１１２２は光出射領域である。図８（ｂ）は上記光出射領域１１２２の周辺を拡大した図である。１１２４は高反射率領域、１１２６は低反射率領域である。
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、重複する説明は省略する。
実施例１では二つの誘電体材料を組み合わせた構成により表面レリーフ構造を形成していたが、本実施例では単一の誘電体材料による構成で表面レリーフ構造が形成されている。
【００２６】
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、第二の誘電体層の材料が第一の誘電体層と同一材料であることである。
第一の誘電体膜１２８の厚さは、例えば（２ｘ−１）λ／４ｎ１（ｘ：１以上の整数、λ：発振波長、ｎ１：第一の誘電体膜の屈折率）である。また、第二の誘電体膜１３０の厚さは、例えば（２ｙ−１）λ／４ｎ２（ｙ：１以上の整数、λ：発振波長、ｎ２：第二の誘電体膜の屈折率）である。同一の材料であるためｎ１とｎ２は等しい。なお、これらの膜の厚さは適宜設定することが可能である。また、望ましくは、誘電体層の屈折率が半導体層（コンタクト層）の屈折率に近い材料とするように構成する。例えば、シリコンオキサイド（屈折率１．５）よりも、屈折率の大きいシリコンナイトライド（屈折率１．９）とすることが好ましい。
なお、誘電体膜材料は前記二種類に限定されるものではない。
なお図８に示された構成では、一種類の材料で構成される凸型の誘電体表面レリーフ構造であるが、このような構成に限定されるものではない。
例えば、実施例２おける凹型の誘電体レリーフ構造を一種類の材料で構成するようにしてもよい。
【００２７】
［実施例４］
実施例４においては、図９を用いて第一の誘電体層を第二の誘電体層で埋め込むように構成した凸型の誘電体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について説明する。
図９（ａ）は光出射領域を説明する断面模式図であり、１２２２は光出射領域である。図９（ｂ）は上記光出射領域１２２２の周辺を拡大した図である。１２２４は高反射率領域、１２２６は低反射率領域である。
図９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、重複する説明は省略する。
実施例１では、屈折率の異なる二つの誘電体膜のうち、一つの誘電体膜の上にもう一つの誘電体膜を重ねることで凸状の高反射率領域を形成していた。
これに対して、本実施例では、屈折率の異なる二つの誘電体膜のうち、一つの誘電体膜を覆うようにもう一つの誘電体幕を形成することで凸状の高反射率領域が形成されている。
【００２８】
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。
他の実施例と同様に、基板上に、下部反射ミラー、活性層、選択酸化層、上部反射ミラー、コンタクト層を含む複数の半導体層を順次積層する。
続いて、図１０（ａ）に示す工程（第一のレジスト膜形成工程）において、積層された半導体層上に、レジスト膜を形成し、第１のパターン４２０と第２のパターン４２２を有するパターニングされた第一のレジスト膜４１８を形成する。
次に、図１０（ｂ）に示す工程（第一の誘電体膜形成工程）において、第一の誘電体膜４１６を形成する。この第一の誘電体膜の厚さは、例えば（２ｘ−１）λ／４ｎ１（ｘ：１以上の整数、λ：発振波長、ｎ１：第一の誘電体膜の屈折率）である。なお、第一の誘電体膜の厚さは適宜設定することが可能である。
次に、図１０（ｃ）に示す工程（第二のレジスト膜形成工程）において、少なくとも第２パターン４２２に形成した第一の誘電体膜４１６を覆うように、第二のレジスト膜４２６を形成する。
【００２９】
次に、図１０（ｄ）に示す工程（誘電体膜除去工程）において、第二のレジスト膜４２６をマスクとして、前記第１のパターン４２０における露出した前記第一の誘電体膜４１６を除去する。
次に、図１１（ｅ）に示す工程（メサ構造形成工程）において、第一の誘電体膜４１６の除去によって露出した、第１のパターン４２０の半導体層をドライエッチングにより除去し、メサ構造を形成する。
次に、図１１（ｆ）に示す工程（第二のレジスト膜除去工程）において、
前記第二のレジスト膜４２６を、前記第一のレジスト膜４１８の上に形成した前記第一の誘電体膜４１６が露出するまで除去する。
次に、図１１（ｇ）に示す工程（レジスト膜除去工程）において、第二のレジスト膜４２６と、第一のレジスト膜４１８の上に形成されている第一の誘電体膜４１６と、第一のレジスト膜４１８を除去する。その結果、メサ構造の中心軸と第一の誘電体膜の中心軸とが一致した構造が形成される。
次に、図１１（ｈ）に示す工程（電流狭窄構造の形成工程）において、電流狭窄層を選択的に酸化し、酸化領域４３２と非酸化領域４３０とからなる電流狭窄構造を形成する。
【００３０】
次に、図１２（ｉ）に示す工程において、上記第一の誘電体膜４１６と、積層された半導体層の表面を覆うように、第二の誘電体膜４２４を形成する。
この第二の誘電体膜４２４の厚さは、例えば（２ｙ−１）λ／４ｎ２（ｙ：１以上の整数、λ：発振波長、ｎ２：第二の誘電体膜の屈折率）である。なお、第二の誘電体膜の厚さは適宜設定することが可能である。
このときｎ２≧ｎ１の関係を満たすことが望ましい。例えば、第一の誘電体膜４１６として屈折率１．５のシリコンオキサイド、第二の誘電体膜４２４として屈折率１．９のシリコンナイトライドを用いることができる。
また、第二の誘電体膜４２４を表面全域に形成するため、絶縁膜として機能させることができる。この工程以降は、実施例１において説明した図３（ｍ）以降と同様の工程である。
【００３１】
なお、本実施例では、図１１（ｈ）に示す工程において、コンタクト層が露出した状態で選択酸化を行ったが、図１２（ｍ）に示すように、第二の誘電体膜４２４を形成した後に、選択酸化を行ってもよい。
例えば、前記第一の誘電体膜を覆い、かつ前記メサ構造の側壁が露出するように、前記第二の誘電体膜を除去した後に、半導体層中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ようにしてもよい。
この第二の誘電体膜４２４の厚さは、例えば（２ｙ−１）λ／４ｎ２（ｙ：１以上の整数、λ：発振波長、ｎ２：第二の誘電体膜の屈折率）である。なお、第二の誘電体膜の厚さは適宜設定することが可能である。
この際に、トレンチ以外の積層された半導体層の表面は第一の誘電体膜４１６あるいは第二の誘電体膜４２４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ができる。
このため、後の工程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。
【００３２】
図１２（ｎ）に示す選択酸化工程終了後は、図１２（ｏ）に示すように、第三の誘電体膜４３８が表面を覆うように形成する。
なお、第三の誘電体膜の厚さを（２ｚ）λ／４ｎ３（ｚ：１以上の整数、λ：発振波長、ｎ３：第三の誘電体膜の屈折率）とし、かつｎ３≧ｎ２≧ｎ１とする場合は、図１２（ｐ）に示すように、出射口領域に第三の誘電体膜を形成したままで素子を完成させることができる。
一方、第三の誘電体膜の厚さが（２ｚ）λ／４ｎ３を満たさない場合は、実施例１に示した工程のように出射口領域の第三の誘電体膜４３８を除去すればよい。また、図１２に示された構成では、第一の誘電体膜を第二の誘電体膜で覆った凸型の誘電体表面レリーフ構造であるが、このような構成に限定されるものではない。
例えば、実施例２おける凹型の誘電体レリーフ構造を第一の誘電体膜を第二の誘電体膜で覆った構成で形成してもよい。
【００３３】
［実施例５］
実施例５として、図１３を用い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。
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。
図１３（ａ）は画像形成装置の平面図であり、図１３（ｂ）は同装置の側面図である。
図１３において、２０００は感光ドラム（感光体）、２００２は帯電器、２００４は現像器、２００６は転写帯電器、２００８は定着器、２０１０は回転多面鏡、２０１２はモータである。
また、２０１４は面発光レーザアレイ、２０１６は反射鏡、２０１８はコリメータレンズ及び２０２０はｆ−θレンズである。
【００３４】
本実施例においては、図１３（ｂ）に示されるモータ２０１２によって、回転多面鏡２０１０が回転駆動するように構成されている。
面発光レーザアレイ２０１４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。
こうして光変調されたレーザ光は、面発光レーザアレイ２０１４からコリメータレンズ２０１８を介し回転多面鏡２０１０に向けて照射される。
回転多面鏡２０１０は矢印方向に回転していて、面発光レーザアレイ２０１４から出力されたレーザ光は、回転多面鏡２０１０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。
この反射光は、ｆ−θレンズ２０２０により歪曲収差の補正等を受け、反射鏡２０１６を経て感光ドラム２０００に照射され、感光ドラム２０００上で主走査方向に走査される。このとき、回転多面鏡２０１０の１面を介したビーム光の反射により、感光ドラム２０００の主走査方向に面発光レーザアレイ２０１４に対応した複数のライン分の画像が形成される。
感光ドラム２０００は、予め帯電器２００２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。
また、感光ドラム２０００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２００４により現像され、現像された可視像は転写帯電器２００６により、転写紙に転写される。
可視像が転写された転写紙は、定着器２００８に搬送され、定着を行った後に機外に排出される。
【００３５】
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。
例えば、本発明のレーザアレイを光源として用い、画像表示体と、光偏向器と、を有する構成として、前記光源からの光を前記光偏向器により偏向した光を、前記画像表示体上に入射可能としてプロジェクションディスプレイを構成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１２０：表面レリーフ構造
１２８、４１６：第一の誘電体膜
１３０、４２４：第二の誘電体膜
４１８：第一のレジスト膜
４２０：第１のパターン
４２２：第２のパターン
４２６：第二のレジスト膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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