(57)【要約】【課題】  電極パッド部の密着性を向上させ、素子の信頼性の高いＶＣＳＥＬアレイを提供する。【解決手段】  本発明に係るＶＣＳＥＬアレイは、基板１００上に複数の発光部１０２と、複数の発光部１０２の周囲に分離溝１０４を介して形成された電極パッド部１０６とを備えている。発光部１０２の高さをＨ、発光部１０２から対応する電極パッド部１０６の電極１０８に向かう分離溝によって隔てられた幅をＤ、電極パッド部１０６の電極１０８の略中央から分離溝１０４の縁までの距離をＬとしたとき、ＤおよびＬが、それぞれＨ×１０よりも大である関係を満足する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数の発光部と、複数の発光部の周囲に分離溝を介して形成された電極パッド部とを備えた表面発光型素子アレイであって、
発光部の高さをＨ、発光部から電極パッド部の対応する電極に向かう直線上の分離溝により隔てられた幅をＤ、電極パッド部の電極の略中央から分離溝の縁までの距離をＬとしたとき、
ＤおよびＬが、それぞれＨ×１０よりも大である関係を満足する、表面発光型素子アレイ。
【請求項２】
高さＨは、５≦Ｈ＜１０［μｍ］である、請求項１に記載の表面発光型素子アレイ。
【請求項３】
発光部の高さをＨ１、電極パッド部の高さをＨ２とするとき、高さＨは、Ｈ＝（Ｈ１＋Ｈ２）／２である、請求項１または２に記載の表面発光型素子アレイ。
【請求項４】
電極パッド部は、電極の下地に絶縁層を含み、このとき、Ｈ２＞Ｈ１の関係にある、請求項３に記載の表面発光型素子アレイ。
【請求項５】
幅Ｄは、複数の発光部に関して得られた各々の幅の中から選択された最短の幅と定義される、請求項１に記載の表面発光型素子アレイ。
【請求項６】
複数の発光部は、それぞれ金属配線を介して電極パッド部の電極に接続され、各金属配線は、分離溝を這うようにして電極パッド部まで延在する、請求項１ないし５いずれか１つに記載の表面発光型素子アレイ。
【請求項７】
電極パッド部の各電極には、金属ボールがボンディングされる、請求項１ないし６いずれか１つに記載の表面発光型素子アレイ。
【請求項８】
電極パッド部の各電極に駆動電流が印加されたとき、複数の発光部は同時に発光する、請求項１ないし７いずれか１つに記載の表面発光型素子アレイ。
【請求項９】
発光部は、メサ状の選択酸化型のレーザ素子であり、メサ内にＡｌを含む半導体層を選択酸化した電流狭窄層を含む、請求項１ないし８いずれか１つに記載の表面発光型素子アレイ。
【請求項１０】
複数の発光部および電極パッド部は、基板上に積層された半導体層をエッチングして分離溝を形成するときに形成される、請求項１ないし９いずれか１つに記載の表面発光型素子アレイ。
【請求項１１】
発光部の高さＨは、分離溝の深さと略等しい、請求項１ないし１０いずれか１つに記載の表面発光型素子アレイ。
【請求項１２】
請求項１ないし１１いずれか１つに記載の表面発光型素子アレイが実装されたモジュール。
【請求項１３】
請求項１２に記載されたモジュールと、モジュールから発せられた光を照射する照射手段と備えた、光源装置。
【請求項１４】
照射手段は、レンズおよび／またはミラーを含む、請求項１３に記載の光源装置。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の光源装置を備えた画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１２に記載されたモジュールと、モジュールから発せられた光を送信する送信手段とを備えた、光送信装置。
【請求項１７】
請求項１２に記載されたモジュールと、モジュールから発せられた光を空間伝送する伝送手段とを備えた、光空間伝送装置。
【請求項１８】
請求項１２に記載されたモジュールと、モジュールから発せられた光を送信する送信手段とを備えた、光送信システム。
【請求項１９】
請求項１２に記載されたモジュールと、モジュールから発せられた光を空間伝送する伝送手段とを備えた、光空間伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面発光型半導体素子アレイに関し、特に、表面発光型半導体レーザ素子アレイの電極構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面発光型半導体レーザ（Vertical−Cavity−Surface−Emitting Laser diode:以下、ＶＣＳＥＬと称する）は、半導体基板の表面から光を出射するレーザダイオードであり、端面発光型のレーザダイオードと比べて、駆動電流が低い、ウエハレベルでの特性検査が可能、および２次元化が容易にできる、といった特徴を備えている。このため、光情報処理や光通信用の光源、または光を使用して行われるデータ記憶装置の光源として利用されている。
【０００３】
図１８は、従来のＶＣＳＥＬの電極構造を示す模式的に示す断面図である。同図において、ＧａＡｓ等の基板１０上に、メサまたはポスト状の発光部１２と、発光部１２から分離溝１４によって隔離された位置に電極パッド部１６が形成されている。発光部１２は、基板上に積層された複数の半導体層を含み、その頂部に電極層１８が形成されている。電極層１８は、発光部１２の頂部においてレーザ光の出射窓２０を形成するとともに、発光部１２へ駆動電流を注入する。電極層１８はさらに配線金属１８ａに接続され、配線金属１８ａは、層間絶縁膜２２を介して電極パッド部１６上に形成された電極２４に接続されている。電極２４には、金属ボール２６がボンディングされ、金属ボール２６に接続されたボンディングワイヤ２８は、リードフレーム等に接続されている。
【０００４】
金属ボール２６をボンディングするに際し、電極２４に一定の圧力や振動が印加されると、電極２４や配線金属１８ａが層間絶縁膜２２から剥離したり、あるいは層間絶縁膜２２が半導体層から剥離し易くなるという問題がある。電極パッド部の剥離等を改善するための提案は、従来より数多くなされている。例えば、特許文献１は、円形に開孔した電極パッド上のカバー絶縁膜に円形の開孔部を設けることにより、ボンディング線のボール部が開孔部の全域を覆う構造を開示している。これにより、電極パッドに接続するボンディング線の密着性を向上させ、水分の浸入によるパッド電極の腐食を抑止している。
【０００５】
特許文献２は、アルミ系配線膜およびバリア膜（窒化チタン、チタン等）からなる積層配線膜と下地絶縁膜との間に残留シリコン膜を介在させることで、ワイヤボンディング時にパッドが剥がれないように、積層配線膜と下地絶縁膜との密着性を向上させている。
【０００６】
特許文献３は、層間絶縁膜とバリアメタルとの間に、バリアメタルと密着性の高い、例えば窒化シリコンからなる絶縁膜を設けるようにし、ボンディング時にバリアメタルが離れないようにしている。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１３６１９７
【特許文献２】特開平６−２９２９４
【特許文献３】特開平１１−８２４７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のＶＣＳＥＬの電極構造には次のような課題がある。図１８に示すように、電極パッド部１６は、分離溝１４によって段差を有する形状となっているため、ボンディング時の圧力や振動が電極パッド部全体に印加されたとき、電極パッド部１６のコーナーＡの付近において特に電極２４（配線金属１８ａ）や層間絶縁膜２２が剥がれ易くなる。
【０００９】
また、電極２４と発光部１２とを、基板平面内で近接させることが容易であるため、ボンディング時の圧力や振動が発光部１２の近傍まで伝播し、発光部１２の近傍において配線金属１８ａや電極層１８が層間絶縁膜２２から剥がれ易くなり、その結果、発光素子の信頼性を低下させる場合があった。
【００１０】
さらに、発光部１２と電極２４とをエッチングし、分離溝１４を形成した場合、この分離溝１４を這わせた配線金属１８ａと、基板表面を覆う層間絶縁膜２２との密着性が弱く、ボンディング時に配線金属１８ａが剥がれることがあった。分離溝１４の部分での配線金属１８ａの段切れ回避のため、分離溝１４をポリイミド等の樹脂で埋め込んだとしても、ポリイミドは熱的に膨張、収縮するため、分離溝１４の側壁に応力を与え、同様な問題を引き起こしていた。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決し、電極パッド部の密着性を向上させ、素子の信頼性の高い表面発光型素子アレイ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】
【００１２】
本発明に係る表面発光型素子アレイは、基板上に複数の発光部と、複数の発光部の周囲に分離溝を介して形成された電極パッド部とを備えている。発光部の高さをＨ、発光部から電極パッド部の対応する電極までの直線上の分離溝により隔てられた幅をＤ、前記対応する電極パッド部の電極の略中央から分離溝の縁までの距離をＬとしたとき、ＤおよびＬが、それぞれＨ×１０よりも大である関係を満足する。
【００１３】
好ましくは、高さＨは、５≦Ｈ＜１０［μｍ］である。また、電極パッド部および発光部は、基板上にメサ状に形成され、発光部の高さをＨ１、電極パッドの高さをＨ２とするとき、高さＨは、Ｈ＝（Ｈ１＋Ｈ２）／２とすることができる。例えば、電極パッド部は電極の下地に絶縁層（ＳｉＮｘ、ＳｉＯ２）を含むとき、Ｈ２＞Ｈ１の関係にある。電極パッド部の下地の絶縁層を厚くすることで、ボンディング時の圧力や振動などの衝撃を吸収しやすくする。また、幅Ｄは、複数の発光部に関して得られた各々の幅の中から最短の幅を選択するように定義されてもよい。
【００１４】
各発光部の電極層（ｐ側の電極層）に接続された各金属配線は、分離溝を這うようにして電極パッド部上の各電極に接続される。電極パッド部の各電極には、金属ボールがボンディングされ、そこに駆動電流が印加されると、これに応答して、複数の発光部が同時に発光する。
【００１５】
好ましくは、発光部は、メサまたはポストを有する選択酸化型のレーザ素子であり、メサまたはポスト内にＡｌを含む半導体層を選択酸化した電流狭窄層を含む。また、複数の発光部および電極パッド部は、基板上に積層された半導体層をエッチングして分離溝を形成するときに形成されるようにしてもよい。また、発光部の高さＨは、分離溝の深さと略等しい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の表面発光型素子アレイによれば、発光部の高さをＨ、発光部から電極パッド部の電極までの分離溝により隔てられた幅をＤ、電極パッド部の電極の略中央から分離溝の縁までの距離をＬとしたとき、ＤおよびＬが、それぞれＨ×１０よりも大である関係にしたことで、ボンディング時の圧力や振動が電極パッド部に印加された場合、その圧力や応力の伝播距離はＨに比例し、電極パッド部のコーナー近傍での配線金属や絶縁膜の剥離等が抑制され、かつ、発光部への影響も抑制され、その結果、素子の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る表面発光型半導体レーザの実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【実施例】
【００１８】
図１は、本発明の実施例に係るＶＣＳＥＬアレイの平面図、図２は、図１のアレイのＸ−Ｘ線断面図である。同図に示すように、矩形状の基板(チップ)１００のほぼ中央部に、２×８のアレイ状に配列されたメサ（発光部）１０２が形成され、このメサ１０２の周囲を取り囲むように楕円状もしくは円形状の分離溝１０４が形成されている。分離溝１０４は、基板もしくは基板上の所定の半導体層に至るまでの溝である。分離溝１０４によって隔離された基板の外周には、電極パッド部１０６が形成され、電極パッド部１０６上に複数の電極１０８が形成されている。電極１０８には、ボンディング時に金属ボール２６が接続され、金属ボール２６は、金属ワイヤ２８を介してリードフレーム等に電気的に接続される。また、各電極１０８は、配線金属１１０を介して各メサの電極層と電気的に接続されている。ＶＣＳＥＬアレイを樹脂やカン等のパッケージに最終的に封止するとき、分離溝１０４内にポリイミド等の樹脂を充填するようにしてもよい。
【００１９】
図３は、アレイの１つのメサの構成を示す断面図である。同図に示すように、ｎ側の下部電極１２０が形成されたＧａＡｓ基板１００上に、ｎ型の下部半導体多層反射鏡１２２、活性領域１２４、ｐ型のＡｌＡｓ層１２６、ｐ型の上部半導体多層反射鏡１２８の順で半導体薄膜が堆積されている。上部多層反射鏡１２８の最上層には、ｐ型のＧａＡｓからなるコンタクト層１３０が形成されている。上部多層反射鏡１２８から下部多層反射鏡１２２の一部に至るまで、円筒状もしくは矩形状のメサ（ポスト）１０２が形成されている。メサ１０２の底部、側面、および頂部の一部は、層間絶縁膜１３２によって覆われている。メサ１０２の頂部において、層間絶縁膜１３２にはコンタクトホールが形成され、この上からｐ側の電極層１３４がコンタクト層１３０にオーミック接続されている。ｐ側の電極層１３４の中央には、レーザ光を出射するための開口１３６が形成されている。メサ１０２内のＡｌＡｓ層１２６の周囲には酸化領域１３８が形成され、これにより、ＡｌＡｓ層１２６内に光閉じ込め領域または電流狭窄層が形成される。
【００２０】
ｎ型の下部半導体多層反射鏡１２２は、例えば、Ａｌ0.9Ｇａ0.1ＡｓとＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓとを交互に複数の周期で積層し、各層の厚さは、λ／４ｎｒ（但し、λは発振波長、ｎｒは媒質の屈折率）である。活性領域１２４は、例えば、アンドープ下部Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓスペーサ層とアンドープ量子井戸活性層とアンドープ上部Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓスペーサ層とで構成される。ｐ型の上部半導体多層反射鏡１２８は、例えば、Ａｌ0.9Ｇａ0.1ＡｓとＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓとを交互に複数の周期で積層し、各層の厚さは、媒質内波長の１／４とである。上部半導体多層反射鏡１２８の最下層には、低抵抗のｐ型ＡｌＡｓ層１２６が含まれ、さらに、上部半導体多層反射鏡１２８の最上部に、例えば、キャリア濃度が１×１０19cm-3となるｐ型のＧａＡｓコンタクト層１３０が積層される。ｐ側の電極層１３４は、例えばＡｕから構成され、ｎ側の電極１２０は、例えばＡｕ／Ｇｅから構成される。層間絶縁膜１３２は、例えばＳｉＮｘから構成される。
【００２１】
基板１００上に積層された複数の半導体層をエッチングすることにより、円筒状の８つのメサ１０２が形成され、同時に、分離溝１０４が形成される。これにより、各メサ１０２は、電極パッド部１０６から分離される。電極パッド部１０６は、メサ１０２と同一の半導体積層構造を有し、その最上部に層間絶縁膜１３２が形成される。層間絶縁膜１３２上の所定の位置に複数の矩形状の電極１０８が形成される。各メサ１０２のｐ側の電極層１３４は、金属配線１１０により対応する電極１０８に接続される。金属配線１１０は、分離溝１０４を這うように電極１０８まで延在し、好ましくは、金属配線１１０、電極層１３４、および電極１０８は、金属層のパターニング工程において同時に形成される。
【００２２】
本実施例に係るＶＣＳＥＬアレイでは、ボンディングに際して、電極パッド部のコーナー近傍における電極１０８、配線金属１１０、層間絶縁膜１３２等の剥離を抑制し、これらの密着性を向上させるため、図２に示すように、メサ１０２の高さＨ、メサ１０２から電極パッド部１０６までの幅Ｄ、分離溝１０４から電極１０８の略中央までの距離Ｌを、以下の条件１および条件２を満足するようにする。より詳細には、Ｈは、メサ１０２の光軸上における半導体層ないし他の材料からなる付着物を含む構造物の高さと定義される。Ｄは、メサ１０２の側面から、当該メサが接続される電極１０８へ向かう分離溝１０４により隔てられた幅と定義される。Ｌは、電極１０８の略中心から分離溝１０４の縁までの近短距離と定義される。
【００２３】
【数１】
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【００２４】
図４は、実験に用いたＶＣＳＥＬアレイのサンプルＳ１ないしＳ５の構成を示す表である。サンプル１およびサンプル２では、高さＨ、距離Ｌ、幅Ｄが条件１および条件２を満足しているが、サンプル３ないし５では、条件１を満足していない。実験は、電極パッド部１０６へのボンディングを行い、層間絶縁膜、電極、配線金属等の密着状態を観測した。実験結果から、ボンディング時の圧力または応力の伝播距離は高さＨに比例することが判明した。サンプルＳ１およびＳ２において、電極パッド部１０６の電極１０８、配線金属１１０、層間絶縁膜１３２の剥離が観測されず、かつ、発光部１０２における電極層１３４、層間絶縁膜１３２の異常は認められなかった。好ましくは、Ｈ＝５μｍの場合、距離Ｌを６０μｍだけ離すこと、Ｈ＝９μｍの場合、距離Ｌを１００μｍだけ離すことで、電極や層間膜の剥がれ、若しくは信頼性の低下が見られなくなった。
【００２５】
次に、メサ１０２と電極パッド部１０６の高さＨについて説明する。図５は、ＶＣＳＥＬアレイの他の構成例を示す断面図である。電極パッド部１０６とメサ１０２は、同一の半導体積層構造を有するが、電極１０８の下地に、厚い層間絶縁膜１３２、１３２ａが形成されている。このとき、電極パッド部１０６の高さＨ２は、メサ１０２の高さＨ１よりも大きくなっている。このような場合、メサの高さＨは、Ｈ＝（Ｈ１＋Ｈ２）／２で定義される。
【００２６】
電極１０８と半導体層との間に、厚い層間絶縁膜１３２、１３２ａを形成することで、ボンディング時に印加された応力や振動が層間絶縁膜１３２、１３２ａにおいて吸収され、応力や振動が、分離溝１０４の段差部（コーナー近傍）やメサ１０２へ伝播することが抑制される。なお、層間絶縁膜１３２ａは、層間絶縁膜１３２を形成した後に、メサ１０２をマスクすることで、電極パッド部１０６上に選択的に形成することができる。
【００２７】
次に、メサから電極パッド部までの幅Ｄについての定義を説明する。分離溝１０４の形状、電極１０８の位置、および複数のメサ１０２の配列によって、電極バッド部１０６から分離溝１０４の縁までの幅Ｄは、それぞれ異なる場合がある。例えば、図６に示すように、メサ１０２−１、１０２−２、１０２−３に関し、それらが配線金属１１０−１、１１０−２、１１０−３によって電極１０８に接続されているとき、幅Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３が異なる場合には、幅Ｄは、複数のメサ１０２−１、１０２−２、１０２−３に関して得られる幅Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の中から最短の距離の幅Ｄ１を選択するように定義することができる。
【００２８】
また、電極１０８から分離溝１０４の縁まで距離Ｌについても、分離溝の形状や電極１０８の配置によって、それぞれの距離が異なることがある。この場合、距離Ｌは、複数の電極１０８に関して得られる距離の中から最短の距離を選択するように定義することができる。
【００２９】
本実施例によれば、ＶＣＳＥＬアレイにおいて、距離Ｌ、幅Ｄ、および高さＨを条件１および条件２を満足させることで、電極パッド部の電極および層間絶縁膜の密着性を向上させ、ひいてはメサの素子の特性の安定化を図ることができる。
なお、分離溝の形状、メサの配列、メサの数等は、目的や用途に応じて適宜変更することができる。上記実施例では、分離溝の形状を平面的に見て楕円状にしているが、これは矩形状であってもよい。さらにメサは、２行×４列としているが、勿論、これ以外の配列であってもよい。
【００３０】
図７は、マルチスポット型のＶＣＳＥＬアレイを駆動する回路の構成を示す図である。レーザーダイオード・ドライバ（ＬＤＤ）２００は、入力された駆動制御信号に応答して基板上に形成された複数のメサ１０２−１〜１０２−ｎに対して同一の駆動信号２１０を供給する。駆動信号２４０は、図１に示す電極パッド部１０６の各電極１０８に供給される。これにより、各メサ１０２−１〜１０２―ｎは、同時に駆動され、メサ頂部の開口１３６を介して基板と垂直方向に複数のレーザ光が同時に出射される。ＬＤＤ２００の駆動信号２１０は、光信号に変換され、全体として１つの光信号として、例えば、光ファイバ等に入射される。
【００３１】
図８は、ＶＣＳＥＬアレイを実装したパッケージの構成を示す断面図である。パッケージ３００は、ＶＣＳＥＬアレイが形成されたチップ３１０を、導電性接着剤３２０を介して円盤状の金属ステム３３０上に固定する。導電性のリード３４０、３４２は、ステム３３０に形成された貫通孔（図示省略）内に挿入され、一方のリード３４０は、チップ３１０の裏面に形成されたｎ側電極に電気的に接続され、他方のリード３４２は、チップ３１０の表面に形成されたｐ側電極にボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される。
【００３２】
チップ３１０を含むステム３３０上に矩形状の中空のキャップ３５０が固定され、キャップ３５０の中央の開口内にボールレンズ３６０が固定されている。ボールレンズ３６０の光軸は、チップ３１０のアレイのほぼ中心と一致するように位置決めされる。リード３４０、３４２間に順方向の電圧が印加されると、チップ３１０の各メサからレーザ光が出射される。チップ３１０とボールレンズ３６０との距離は、チップ３１０からのレーザ光の放射角度θ内にボールレンズ３６０が含まれるように調整される。なお、キャップ内に、ＶＣＳＥＬの発光状態をモニターするための受光素子を含ませるようにしてもよい。
【００３３】
図９は、他のパッケージの構成を示す図であり、好ましくは、後述する空間伝送システムに使用される。同図に示すパッケージ３０２は、ボールレンズ３６０を用いる代わりに、キャップ３５０の中央の開口内に平板ガラス３６２を固定している。平板ガラス３６２の中心は、チップ３１０のほぼ中心と一致するように位置決めされる。チップ３１０と平板ガラス３６２との距離は、平板ガラス３６２の開口径がチップ３１０からのレーザ光の放射角度θ以上になるように調整される。
【００３４】
図１０（ａ）は、ＶＣＳＥＬアレイを光源装置に適用したときの構成を示す図である。光源装置３７０は、図８または図９のようにＶＣＳＥＬアレイを実装したパッケージ３００（３０２）、パッケージ３００からのマルチビームのレーザ光を入射するコリメータレンズ３７２、一定の速度で回転し、コリメータレンズ３７２からの光線束を一定の広がり角で反射するポリゴンミラー３７４、ポリゴンミラー３７４からのレーザ光を入射し反射ミラー３７８を照射するｆθレンズ３７６、ライン状の反射ミラー３７８、反射ミラー３７８からの反射光に基づき潜像を形成する感光ドラム３８０を備えている。光源装置３７０は、複写機やプリンタなどの画像形成装置の光源に利用される。
【００３５】
図１０（ｂ）は、ＶＣＳＥＬアレイを画像形成装置の光源に適用したときの構成を示す図である。画像形成装置３９０は、画像信号を記憶したメモリ３９１と、メモリ３９１から読み出された画像信号を処理して記録パターンに応じた記録信号を出力する信号処理部３９２と、信号処理部３９２から記録信号を入力してＶＣＳＥＬアレイを実装したパッケージ３００を駆動する駆動信号を出力する駆動回路３９３と、ＶＣＳＥＬアレイから出射される全てのレーザ光を受光する口径を有するとともに、ＶＣＳＥＬアレイからのレーザ光を主走査方向Ｘと副走査方向Ｙに拡大する所定の歪曲収差を有する結像光学系３９４と、駆動ロール３９５および支持ロール３９６によって回転的に支持され、静電的に帯電を受けた後、結像光学系３９４を介してＶＣＳＥＬアレイから出射されたレーザ光によって露光され、副走査方向Ｙに移動することによって表面に静電潜像が形成されるベルト状の感光体３９７とを有する。感光体３９７の周囲には、帯電器、現像器、転写器等が設けられ、転写器の前段には、給紙部が設けられ、また、その後段には定着器、排紙部などが設けられている。
【００３６】
図１１は、図８に示すパッケージまたはモジュールを光送信装置に適用したときの構成を示す断面図である。光送信装置４００は、ステム３３０に固定された円筒状の筐体４１０、筐体４１０の端面に一体に形成されたスリーブ４２０、スリーブ４２０の開口４２２内に保持されるフェルール４３０、およびフェルール４３０によって保持される光ファイバ４４０を含んで構成される。ステム３３０の円周方向に形成されたフランジ３３２には、筐体４１０の端部が固定される。フェルール４３０は、スリーブ４２０の開口４２２に正確に位置決めされ、光ファイバ４４０の光軸がボールレンズ３６０の光軸に整合される。フェルール４３０の貫通孔４３２内に光ファイバ４４０の芯線が保持されている。
【００３７】
チップ３１０の表面から出射されたレーザ光は、ボールレンズ３６０によって集光され、集光された光は、光ファイバ４４０の芯線に入射され、送信される。上記例ではボールレンズ３６０を用いているが、これ以外にも両凸レンズや平凸レンズ等の他のレンズを用いることができる。さらに、光送信装置４００は、リード３４０、３４２に電気信号を印加するための駆動回路を含むものであってもよい。さらに、光送信装置４００は、光ファイバ４４０を介して光信号を受信するための受信機能を含むものであってもよい。
【００３８】
図１２は、図９に示すパッケージを空間伝送システムに用いたときの構成を示す図である。空間伝送システム５００は、パッケージ３００と、集光レンズ５１０と、拡散板５２０と、反射ミラー５３０とを含んでいる。集光レンズ５１０によって集光された光は、反射ミラー５３０の開口５３２を介して拡散板５２０で反射され、その反射光が反射ミラー５３０へ向けて反射される。反射ミラー５３０は、その反射光を所定の方向へ向けて反射させ、光伝送を行う。
【００３９】
図１３は、ＶＣＳＥＬを光源に利用した光伝送システムの一構成例を示す図である。光伝送システム６００は、ＶＣＳＥＬアレイが形成されたチップ３１０を含む光源６１０と、光源６１０から放出されたレーザ光の集光などを行う光学系６２０と、光学系６２０から出力されたレーザ光を受光する受光部６３０と、光源６１０の駆動を制御する制御部６４０とを有する。制御部６４０は、ＶＣＳＥＬを駆動するための駆動パルス信号を光源６１０に供給する。光源６１０から放出された光は、光学系６２０を介し、光ファイバや空間伝送用の反射ミラーなどにより受光部６３０へ伝送される。受光部６３０は、受光した光をフォトディテクターなどによって検出する。受光部６３０は、制御信号６５０により制御部６４０の動作（例えば光伝送の開始タイミング）を制御することができる。
【００４０】
次に、光伝送システムに利用される光伝送装置の構成について説明する。図１４は、光伝送装置の外観構成を示す図であり、図１５はその内部構成を模式的に示す図である。光伝送装置７００は、ケース７１０、光信号送信／受信コネクタ接合部７２０、発光／受光素子７３０、電気信号ケーブル接合部７４０、電源入力部７５０、動作中を示すＬＥＤ７６０、異常発生を示すＬＥＤ７７０、ＤＶＩコネクタ７８０、送信回路基板／受信回路基板７９０を有している。
【００４１】
光伝送装置７００を用いた映像伝送システムを図１６および図１７に示す。これらの図において、映像伝送システム８００は、映像信号発生装置８１０で発生された映像信号を、液晶ディスプレイなどの画像表示装置８２０に伝送するため、図１４に示す光伝送装置を利用している。すなわち、映像伝送システム８００は、映像信号発生装置８１０、画像表示装置８２０、ＤＶＩ用電気ケーブル８３０、送信モジュール８４０、受信モジュール８５０、映像信号伝送光信号用コネクタ８６０、光ファイバ８７０、制御信号用電気ケーブルコネクタ８８０、電源アダプタ８９０、ＤＶＩ用電気ケーブル９００を含んでいる。
【００４２】
上記映像伝送システムでは、映像信号発生装置８１０と送信モジュール８４０、および受信モジュール８５０と画像表示装置８２０の間を電気ケーブル８３０、９００による電気信号の伝送としたが、これらの間の伝送を光信号により行うことも可能である。例えば、電気−光変換回路および光−電気変換回路をコネクタに含む信号送信用ケーブルを電気ケーブル８３０、９００の代わりに用いるようにしてもよい。
【００４３】
上記実施例は例示的なものであり、これによって本発明の範囲が限定的に解釈されるべきものではなく、本発明の構成要件を満足する範囲内で他の方法によっても実現可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る表面発光型半導体素子アレイは、基板上に一次元もしくは二次元アレイ状に配列されたダイオードやレーザダイオードのような発光素子に適用され、それらを光通信や光記録等の光源等に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例に係るＶＣＳＥＬアレイの構成を示平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】メサ（発光部）の構成を示す断面図である。
【図４】実験に用いたサンプルの構成を示す表である。
【図５】本実施例に係るＶＣＳＥＬアレイの高さＨを説明する図である。
【図６】本実施例に係るＶＣＳＥＬアレイの幅Ｄを説明する図である。
【図７】ＶＣＳＥＬアレイを駆動する回路構成例を示す図である。
【図８】ＶＣＳＥＬアレイを実装したパッケージの構成を示す模式図である。
【図９】ＶＣＳＥＬアレイを実装した他のパッケージの構成を示す模式図である。
【図１０】図１０（ａ）は、ＶＣＳＥＬアレイを適用した光源装置の構成例を示す図、図１０（ｂ）は、ＶＣＳＥＬアレイを画像形成装置の光源に適用したときの構成例である。
【図１１】図８に示すパッケージを用いた光送信装置の構成を示す断面図である。
【図１２】空間伝送システムの構成を示す図である。
【図１３】光伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図１４】光伝送装置の外観構成を示す図である。
【図１５】光伝送装置の内部構成を示し、同図(ａ)は上面を切り取ったときの内部構造を示し、同図（ｂ）は側面を切り取ったときの内部構造を示している。
【図１６】図１４の光伝送装置を利用した映像伝送システムを示す図である。
【図１７】図１４の映像伝送システムを裏側から示した図である。
【図１８】従来のＶＣＳＥＬアレイの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１００：基板
１０２、１０２−１、１０２−２、１０２−３、１０２−ｎ：メサ
１０４：分離溝
１０６：電極パッド部
１０８：電極
１１０、１１０−１、１１０−２、１１０−３：配線金属
１３２、１３２ａ：層間絶縁膜
１３４：電極層
１３６：開口
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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