(57)【要約】【課題】信頼性の高い面発光レーザアレイを提供する。【解決手段】本発明の実施の形態の面発光レーザアレイは、複数のメサ構造を含み、２段の段差を有する分離溝により分離される積層構造を備える面発光レーザアレイであって、積層構造は、混晶化領域を含む反射鏡を有し、混晶化領域は、分離溝の上段に対して平行な領域に形成されることにより上記課題を解決する。【選択図】図１
2015015386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のメサ構造を含み、２段の段差を有する分離溝により分離される積層構造を備える面発光レーザアレイであって、
前記積層構造は、混晶化領域を含む反射鏡を有し、
前記混晶化領域は、前記分離溝の上段に対して平行な領域に形成される
面発光レーザアレイ。
【請求項２】
複数のメサ構造を含み、２段の段差を有する分離溝により分離される積層構造を備える面発光レーザアレイであって、
前記積層構造は、混晶化領域を含む反射鏡を有し、
前記混晶化領域は、前記分離溝の上段に対して平行な前記反射鏡に形成される
面発光レーザアレイ。
【請求項３】
前記反射鏡は、ＡｌＡｓ層を含む
請求項１又は２記載の面発光レーザアレイ。
【請求項４】
前記反射鏡は、ＡｌＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層とを交互に積層して形成される
請求項１乃至３の何れか一項記載の面発光レーザアレイ。
【請求項５】
前記混晶化領域は、Ａｌ、Ｇａ、Ａｓの混晶を含む
請求項１乃至４の何れか一項記載の面発光レーザアレイ。
【請求項６】
前記混晶化領域は、Ａｌ、Ｇａ、Ａｓ、Ｚｎの混晶を含む
請求項１乃至４の何れか一項記載の面発光レーザアレイ。
【請求項７】
前記混晶化領域を被覆する保護膜を備える
請求項１乃至６の何れか一項記載の面発光レーザアレイ。
【請求項８】
前記保護膜は、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ２の中のいずれか一つの材料を含む
請求項７記載の面発光レーザアレイ。
【請求項９】
基板上に、第１の反射鏡層、第１のスペーサ層、活性層、第２のスペーサ層、被選択酸化層、第２の反射鏡層を順次積層する工程と、
前記第２の反射鏡層の表面から前記第１のスペーサ層の表面までを選択的に除去して複数のメサ構造を形成する工程と、
前記被選択酸化層を選択的に酸化して、前記メサ構造に電流狭窄領域を形成する工程と、
前記メサ構造に含まれない前記第２の反射鏡層を選択的に除去して開口部を形成する工程と、
前記開口部において露出する前記被選択酸化層の表面から前記基板の表面までを選択的に除去して、２段の段差を有する分離溝を形成する工程と、
前記分離溝の上段に対して平行な前記第１の反射鏡層にＺｎイオンを注入する工程と、
熱処理により、前記Ｚｎイオンが注入された領域を混晶化する工程と、
前記分離溝に沿って前記基板を分断する工程と、を有する
面発光レーザアレイの製造方法。
【請求項１０】
基板上に、第１の反射鏡層、第１のスペーサ層、活性層、第２のスペーサ層、被選択酸化層、第２の反射鏡層を順次積層する工程と、
前記第２の反射鏡層の表面から前記第１のスペーサ層の表面までを選択的に除去して複数のメサ構造を形成する工程と、
前記被選択酸化層を選択的に酸化して、前記メサ構造に電流狭窄領域を形成する工程と、
前記メサ構造に含まれない前記第２の反射鏡層を選択的に除去して開口部を形成する工程と、
前記開口部において露出する前記被選択酸化層の表面から前記基板の表面までを選択的に除去して、２段の段差を有する分離溝を形成する工程と、
前記分離溝をＳｉＯ２膜で被覆する工程と、
熱処理により、少なくとも前記分離溝の上段に対して平行な前記第１の反射鏡層を混晶化する工程と、
前記分離溝に沿って前記基板を分断する工程と、を有する
面発光レーザアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザアレイ及び面発光レーザアレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モノリシックに作製された面発光レーザ素子を、２次元的に配列した面発光レーザアレイから射出する複数の光ビームを利用して、被走査面上の複数の走査ラインを同時に走査する光走査装置及び画像形成装置が提案されている。
【０００３】
面発光レーザアレイは、多湿環境下において、分離溝の側面等から浸入する水分の影響により、腐食することが知られている。
【０００４】
耐湿性を有する保護膜によりメサ部を被覆することで、外部からメサ部への水分の浸入を抑制し、駆動時の信頼性を向上させた面発光型半導体レーザが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
水分等の影響による腐食は、面発光レーザアレイの信頼性を低下させる。
【０００６】
特許文献１における保護膜では、耐湿性が不十分である。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、信頼性の高い面発光レーザ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】
【０００８】
本実施の形態の面発光レーザアレイは、複数のメサ構造を含み、２段の段差を有する分離溝により分離される積層構造を備える面発光レーザアレイであって、積層構造は、混晶化領域を含む反射鏡を有し、混晶化領域は、分離溝の上段に対して平行な領域に形成されることを要件とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施の形態によれば、信頼性の高い面発光レーザアレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１に係る面発光レーザアレイを例示する図である。
【図２】実施形態１に係る面発光レーザアレイを例示する図である。
【図３】実施形態１に係る面発光レーザアレイを例示する図である。
【図４】実施形態１に係る面発光レーザアレイの製造方法を例示する図である。
【図５】実施形態１に係る面発光レーザアレイの製造方法を例示する図である。
【図６】実施形態１に係る面発光レーザアレイの製造方法を例示する図である。
【図７】実施形態１に係る面発光レーザアレイの製造方法を例示する図である。
【図８】実施形態１に係る面発光レーザアレイの製造方法を例示する図である。
【図９】実施形態１に係る面発光レーザアレイの製造方法を例示する図である。
【図１０】実施形態２に係る面発光レーザアレイの製造方法を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
〈第１の実施の形態〉
［面発光レーザアレイの構成］
図１及び図２に、本実施の形態に係る面発光レーザアレイ１０の一例を示す。図１は、図２を鎖線１Ａ−１Ｂで切断した際の断面図であり、図２は、上面図である。図２において、Ｘ軸方向を主走査方向、Ｙ軸方向を副走査方向とする。
【００１２】
図１に示す様に、面発光レーザアレイ１０は、基板１０１、下部半導体ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）層１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、被選択酸化層１０８（酸化領域１０８ａ、非酸化領域１０８ｂ）、上部半導体ＤＢＲ層１０７、混晶化領域１８１、保護膜１１１、ｐ側電極１１３、ｎ側電極１１４、組成傾斜層等を含む。組成傾斜層は、低屈折率層の組成から高屈折率層の組成へ向かって組成を徐々に変化させる層であり、低屈折率層と高屈折率層との間に挿入されることにより、各層間の電気抵抗を低減させる。
【００１３】
面発光レーザアレイ１０は、分離溝１８０に沿って基板を分断することにより形成されるため、面発光レーザアレイ１０の両端には分断された分離溝１８０が存在する。分離溝１８０は、上段及び下段の２段の段差を有する。図１では、分離溝１８０の側面を、側面１８０ａ、分離溝１８０の上段を、上段１８０ｂと表記している。
【００１４】
混晶化領域１８１は、上段１８０ｂに対して平行な領域に形成される。詳細は、後述するが、面発光レーザアレイ１０は、混晶化領域１８１によって、側面１８０ａからの水分の浸入を防ぐため、多湿環境下においても、腐食が生じない。つまり、混晶化領域１８１は、面発光レーザアレイ１０の信頼性を高める機能を有する。
【００１５】
面発光レーザアレイ１０は、複数の面発光レーザ素子１００を含む。図２では、一例として、２１個の面発光レーザ素子を含む場合を示しているが、面発光レーザ素子の個数は、特に限定されない。面発光レーザアレイ１０は、円形状、且つ高密度の微小な発光部を、同一基板上に含むことができるため、面発光レーザ素子の個数を増やすことで、全体の発光強度を高められる。
【００１６】
図２に示す様に、Ｘ軸方向に隣接する面発光レーザ素子１００の中心から副走査方向に対して下ろした垂線間の間隔をｄ２、Ｙ軸方向に隣接する面発光レーザ素子１００の中心から副走査方向に対して下ろした垂線間の間隔をｄ１とすると、間隔ｄ１及び間隔ｄ２は、アレイ内の隣接する素子間において、等しくなっている。なお、面発光レーザ素子１００は、２次元的に配列されても良いし、１次元的に配列されても良い。
【００１７】
共振器構造１１２は、活性層１０５と、活性層１０５を挟み対向する１対のスペーサ層（下部スペーサ層１０４及び上部スペーサ層１０６）により形成される。共振器構造１２１の厚さ（共振器長）は、組成傾斜層の１／２の厚さを含む全体の光学的な厚さが、面発光レーザ素子１００の発振波長λとなる様に設定されることが好ましい。
【００１８】
なお、発振波長λの帯域は、特に限定されない。例えば、プリンタにおける光書き込み用光源（発振波長：７８０ｎｍ帯）、光ディスク装置における書き込み用光源（発振波長：７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯）、光ファイバを用いるＬＡＮ（Local Area Network）等の光伝送システム用光源（発振波長：１．３μｍ帯、１．５μｍ帯）に利用される帯域であっても良い。又、この他にも、６５０ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、等用途に応じて適宜選択することができる。
【００１９】
四角柱形状のメサ構造１１０は、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ層１０７、被選択酸化層１０８、コンタクト層１０９等を含む。なお、メサ構造１１０の形状は、四角柱形状に限定されない。台形状、円柱形状、楕円柱形状等であっても良い。
【００２０】
メサ構造１１０の上面側に、保護膜１１１及びｐ側電極１１３が形成される。又、ｎ側電極１１４は、基板１０１の裏面側に形成される。
【００２１】
保護層１１１の厚さは、光学的な厚さがλ／４となるように設定されることが好ましい。保護層１１１の材料としては、透光性及び誘電性を有する材料を用いることが好ましく、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯ２等の中のいずれか一つの材料を選択することが好ましい。ＳｉＮを用いる場合、実際の保護層の厚さＤは、Ｄ＝λ／４ｎ＝７８０／（４×１．８６）となる（屈折率ｎ：１．８６、発振波長λ：７８０ｎｍ）。従って、この場合、保護層１１１の厚さは、約１０５ｎｍとなるように設定されることが好ましい。
【００２２】
ｐ側電極１１３の材料としては、Ｃｒ、ＡｕＺｎ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｐｔ等の材料から、一つ、又は複数を選択することができる。例えば、Ｃｒ、ＡｕＺｎ、Ａｕを選択して多層膜を形成しても良い。又、例えば、ＡｕＺｎ、Ｔｉ、Ａｕを選択して多層膜を形成しても良い。
【００２３】
ｎ側電極１１４の材料としては、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、Ａｕ等の材料から、一つ、又は複数を選択することができる。例えば、ＡｕＧｅ、Ｎｉ、Ａｕを選択して多層膜を形成しても良い。
【００２４】
被選択酸化層１０８は、上部スペーサ層１０６と上部半導体ＤＢＲ層１０７との間、又は、上部半導体ＤＢＲ層１０７内に、形成することができる。被選択酸化層１０８は、上部半導体ＤＢＲ層１０７内の、共振器構造１１２から光学的にλ／４離れた位置に形成されることが好ましい。なお、図１では、被選択酸化層１０８を、上部スペーサ層１０６と上部半導体ＤＢＲ層１０７との間に、形成している。
【００２５】
被選択酸化層１０８は、酸化領域１０８ａと非酸化領域１０８ｂとを含む。酸化領域１０８ａは、メサ構造１１０の中央部に形成され、電流狭窄領域１２４となる。非酸化領域１０８ｂは、酸化領域１０８ａを囲む様に形成され、電流注入領域１２５となる。被選択酸化層１０８が、酸化領域１０８ａ及び非酸化領域１０８ｂを備えることで、発光部１２３の駆動電流の経路を、メサ構造１１０の中央部（電流狭窄領域１２４）のみに制限することができる。なお、酸化領域１０８ａ及び非酸化領域１０８ｂの大きさは、熱処理の条件（保持温度、保持時間等）を適切に選択することで、任意に制御することが可能である。
【００２６】
被選択酸化層１０８の材料としては、Ａｌを含む半導体材料を用いることが好ましく、例えば、ｐ−ＡｌＡｓ、ｐ−Ａｌ０．９９Ｇａ０．０１Ａｓ等が挙げられる。被選択酸化層１０８の厚さは、１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
下部半導体ＤＢＲ層１０３は、第１の下部半導体ＤＢＲ層１３１と第２の下部半導体ＤＢＲ層１３２とを含む。第１の下部半導体ＤＢＲ層１３１は、例えば、ｎ−ＡｌＡｓから成る低屈折率層１０３ａ１と、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓから成る高屈折率層１０３ｂ１とにより構成されるペアを、交互に３７．５ペア積層することにより形成できる。低屈折率層１０３ａ１の材料として、ｎ−ＡｌＡｓを用いることで、放熱効果を高めることができる。なお、Ａｌ組成比を高くすることで、熱抵抗を低減させることが可能である。
【００２８】
第１の下部半導体ＤＢＲ層１３１において、ペア数は、特に限定されないが、各ペアの間には、組成傾斜層（厚さ２０ｎｍ程度）が挿入されることが好ましい。低屈折率層１０３ａ１及び高屈折率層１０３ｂ１の厚さは、隣接する組成傾斜層の１／２の厚さを含む全体の光学的な厚さが、λ／４となることが好ましい。
【００２９】
第２の下部半導体ＤＢＲ層１３２は、例えば、ｎ−ＡｌＡｓから成る低屈折率層１０３ａ２と、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓから成る高屈折率層１０３ｂ１とにより構成されるペアを、交互に３ペア積層することにより形成できる。ペア数は、特に限定されないが、各ペアの間には、組成傾斜層（厚さ２０ｎｍ程度）が挿入されることが好ましい。低屈折率層１０３ａ２は、高屈折率層１０３ｂ１と比べて、熱伝導率が高い放熱層である。又、Ａｌ組成比が高く、水分等の影響により腐食が生じ易い層である。
【００３０】
低屈折率層１０３ａ２（放熱層）の厚さは、隣接する組成傾斜層の１／２の厚さを含む全体の光学的な厚さが、少なくとも、λ／４以上であれば良い。３λ／４となることが好ましく、（２ｍ＋１）λ／４（ｍは１以上の自然数）となることがより好ましい。又、高屈折率層１０３ｂ１の厚さは、隣接する組成傾斜層の１／２の厚さを含む全体の光学的な厚さが、λ／４となることが好ましい。
【００３１】
放熱層（低屈折率層１０３ａ２）の端部には、混晶化領域１８１が形成される。放熱層の端部に、Ｚｎイオンを注入し、熱処理によりＡｌ、Ｇａ、Ａｓ、Ｚｎ等を混晶化させることで、混晶化領域１８１におけるＡｌ組成比を、放熱層の内部におけるＡｌ組成比よりも低くすることができる。つまり、混晶化領域１８１を形成することで、端部のＡｌ組成比を低くし、端部からの水分の浸入等により生じる、放熱層の酸化や腐食を防ぐことができる。
【００３２】
なお、Ｚｎイオンの注入は、放熱層以外の層に対して行っても良い。Ａｌ組成比が高い層、高屈折率層１０３ｂ１等に対して、Ｚｎイオンの注入を行うことで、各層の端部において、腐食への耐性を高め、面発光レーザアレイの性能を向上させることができる。
【００３３】
活性層１０５は、３層の量子井戸層と４層の障壁層とを交互に積層して形成することが好ましい。例えば、量子井戸層として、Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓを、障壁層として、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓを用いて、これらの層を交互に積層しても良い。この場合、下部スペーサ層１０４及び上部スペーサ層１０６の材料としては、ノンドープのＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓ等を用いることが好ましい。
【００３４】
又、例えば、量子井戸層として、ＧａＩｎＰＡｓを、障壁層として、ＧａＩｎＰＡｓと格子整合するＧａ０．３Ｉｎ０．７Ｐを用いて、これらの層を交互に積層しても良い。この場合、下部スペーサ層１０４及び上部スペーサ層１０６の材料としては、ワイドバンドギャップ半導体である（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ等を用いることが好ましい。ワイドバンドギャップ半導体を用いることで、量子井戸層とのバンドギャップ差を極めて大きくすることができる。
【００３５】
活性層１０５は、電界強度分布における定在波の腹の位置と一致する様に、共振器構造１１２内に形成されることが好ましい。例えば、共振器長がλの場合、活性層１０５は、共振器構造１１２の中央に形成されることが好ましい。これにより、活性層１０５における誘導放出確率を高めることができる。なお、活性層１０５において発生した熱は、基板１０１の裏面側に導電性接着剤等で接着したパッケージ（図示せず）から放熱させることができる。
【００３６】
上部半導体ＤＢＲ層１０７は、低屈折率層と高屈折率層とにより構成されるペアを、積層することにより形成できる。例えば、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓから成る低屈折率層と、ｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓから成る高屈折率層とにより構成されるペアを、交互に２４ペア積層することにより形成できる。ペア数は、特に限定されないが、各ペアの間には、組成傾斜層（厚さ２０ｎｍ程度）が挿入されることが好ましい。低屈折率層及び高屈折率層の厚さは、隣接する組成傾斜層の１／２の厚さを含む全体の光学的な厚さが、λ／４となることが好ましい。
【００３７】
本実施の形態の面発光レーザアレイ１０によれば、下部半導体ＤＢＲ層１０３内に含まれる放熱層（低屈折率層１０３ａ２）において、端部のＡｌ組成比が内部のＡｌ組成比よりも低くなっている。即ち、分離溝付近に、酸化が生じ難く、且つ腐食への耐性が強い混晶化領域を備えるため、信頼性の高い面発光レーザアレイ１０を実現できる。
【００３８】
［面発光レーザ素子の製造方法］
図４乃至図９を用いて、面発光レーザアレイ１０の製造方法の一例について説明する。
【００３９】
まず、基板１０１上に、下部半導体ＤＢＲ層１０３（第１の反射鏡層）、下部スペーサ層１０４（第１のスペーサ層）、活性層１０５、上部スペーサ層１０６（第２のスペーサ層）、被選択酸化層１０８、上部半導体ＤＢＲ層１０７（第２の反射鏡層）、を、順次積層し、積層構造１２０を形成する（図４（Ａ）参照）。
【００４０】
積層構造１２０は、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）法、等の方法で形成できる。ＭＯＣＶＤ法により形成する場合、III族の原料としては、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）等を用いることができる。Ｖ族の原料としては、アルシン（ＡｓＨ３）等を用いることができる。ｐ型のドーパントの原料としては、四臭化炭素（ＣＢｒ４）等、ｎ型のドーパントの原料としては、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）等を用いることができる。
【００４１】
次に、上部半導体ＤＢＲ層１０７の上面にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、レジストパターンを形成する。塩素（Ｃｌ２）ガスを用いたＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマエッチング法により、レジストパターンをフォトマスクとして、レジストパターンと重ならない上部半導体ＤＢＲ層１０７、被選択酸化層１０８、上部スペーサ層１０６、活性層１０５を選択的に除去し、下部スペーサ層１０４の表面の一部を露出させる。レジストパターンを除去することで、メサ構造１１０を形成する（図４（Ｂ）参照）。
【００４２】
レジストパターンは、例えば、正方形状とすることができ、この場合、１辺の長さを１０μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましい。１辺の長さが１０μｍより短いと、面発光レーザ素子を駆動させる際、素子内部に熱が籠もり、素子特性が悪化する。なお、パターン間の間隔は、隣接する面発光レーザ素子を、電気的及び空間的に分離するため、５μｍ以上とすることが好ましい。５μｍより短いと、エッチング時に不具合が生じてしまう。
【００４３】
メサ構造１１０を形成するためのエッチングは、少なくとも、上部スペーサ層１０６の表面まで到達することが好ましく、且つ、放熱層の表面まで到達しないことが好ましい。Ａｌ組成比が高い放熱層がエッチングされると、被選択酸化層１０８に酸化領域１０８ａを形成する際、同時に放熱層も酸化されてしまうためである。
【００４４】
次に、水蒸気中でメサ構造１１０に熱処理を施し、メサ構造１１０の外周部から被選択酸化層１０８の一部を、選択的に酸化し、酸化領域１０８ａ（電流注入領域）及び非酸化領域１０８ｂ（電流狭窄領域）を形成する（図４（Ｃ）参照）。メサ構造１１０の中央部に形成される被選択酸化層を選択的に酸化し、中央部の周りには、非酸化領域を残留させる。
【００４５】
次に、分離溝１８０を形成する（図５参照）。メサ構造１１０の上面、上部半導体ＤＢＲ層１０７の上面にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、レジストパターンを形成する。ＥＣＲプラズマエッチング、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のドライエッチング法により、レジストパターンをフォトマスクとして、レジストパターンと重ならない上部半導体ＤＢＲ層を選択的に除去し、被選択酸化層の表面の一部を露出させる。レジストパターンを除去することで、開口部を形成する（後に一部が分離溝１８０の上段となる）。
【００４６】
次に、再びフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、開口部において露出している被選択酸化層の表面の一部を除いた面にレジストパターンを形成する。ＥＣＲプラズマエッチング、ＲＩＥ等のドライエッチング法により、レジストパターンをフォトマスクとして、レジストパターンと重ならない被選択酸化層、上部スペーサ層、活性層、下部スペーサ層、下部半導体ＤＢＲ層を選択的に除去し、基板１０１の表面の一部を露出させる。レジストパターンを除去することで、２段（上段及び下段）の段差を有する分離溝１８０を形成する。
【００４７】
なお、図５では、分離溝１８０の上段１８０ｂにおいて、被選択酸化層の表面の一部を露出させているが、上部スペーサ層の表面の一部を露出させても良い。即ち、開口部を形成する際、上部スペーサ層の表面に到達するまでエッチングを行っても良い。
【００４８】
次に、上段１８０ｂに対して平行な放熱層（低屈折率層１０３ａ２）に、Ｚｎイオンを注入する（図６参照）。まず、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、分離溝１８０を除いた面にレジストパターンを形成する。分離溝１８０を露出させた状態で、基板１０１を、イオン注入装置内の真空チャンバーに設置する。真空チャンバー内を排気した後、Ｚｎイオンを照射し、下部半導体ＤＢＲ層１０３（特に、第２の下部半導体ＤＢＲ層１３２）に対して、集中的にＺｎイオンを注入する。イオン注入における、加速電圧、ビーム電流、イオン注入時間、照射位置、照射温度等は、適宜調整することが好ましい。これにより、少なくとも、下部半導体ＤＢＲ層１０３の端部に、Ｚｎイオンが注入される。
【００４９】
なお、分離溝１８０の側面１８０ａからも、Ｚｎイオンは注入されるため、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、被選択酸化層１０８の端部は、内部と比較して、若干Ｚｎの濃度が高くなっているものの、ほとんど無視できる程度と考えて良い。又、イオン注入に使用するイオン種として、Ｚｎイオンを選択するのは、放熱層の端部における、Ａｌ組成比を、他のイオンと比較して低下させることができるためである。ＡｌＧａＡｓ等のIII−Ｖ族の化合物半導体を含む層は、Ａｌ組成比が低くなるに従って、急激に腐食への耐性が強くなる傾向がある。つまり、放熱層の端部に対してＺｎイオンの注入を行い、更に、熱処理を施して放熱層の端部を混晶化することで、放熱層の端部におけるＡｌ組成比を放熱層の内部におけるＡｌ組成比よりも低くすることができる。このため、分離溝の側面からの水分の浸入を防ぎ、放熱層の酸化及び腐食への耐性を高めることができる。なお、Ｚｎの存在比率を上げることで、Ａｌ組成比を低下させるわけではなく、混晶化により、Ａｌ組成比を低下させるため、Ｚｎイオンの注入量は不純物として確認できる程度の少ない量で良い。
【００５０】
次に、レジストパターンを除去し、５５０℃以上の温度で熱処理を行う。この熱処理により、Ｚｎイオンが注入された領域において、Ｚｎとｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ、ｎ−ＡｌＡｓの混晶化が生じ、混晶化領域１８１が形成される（図６参照）。
【００５１】
例えば、第２の下部半導体ＤＢＲ層１３２において、ｎ−ＡｌＡｓ層（低屈折率層１０３ａ２）の光学的な厚さが３λ／４で、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ（高屈折率層１０３ｂ１）の光学的な厚さがλ／４の場合、Ｚｎとｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ、ｎ−ＡｌＡｓの混晶化が生じると、Ａｌ組成比は、０．８２５となる。つまり、ｎ−ＡｌＡｓ層におけるＡｌ組成比が、１．０から０．８２５へと低下する。
【００５２】
混晶化領域１８１の幅（上段１８０ｂの幅）は、３μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましい。この範囲を満たす場合、放熱層に対する水分の浸入を防ぎ、腐食等による素子の劣化を低減することができる。３μｍ未満の場合、水分の浸入が増え腐食への耐性が弱まる。５μｍより広い場合、電極パッド、配線等を形成する際に不具合が生じる、下部半導体ＤＢＲ層１０３以外の各層の組成比が変化し、光学的な特性や温度特性が劣化する、等の悪影響が発生する。このため、混晶化領域１８１の幅は、適宜調整することが好ましい。
【００５３】
次に、保護膜１１１を形成する（図７参照）。保護膜１１１は、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成できる。プラズマＣＶＤ法を用いることで、保護膜１１１のステップカバレッジを良好に保てるため、分離溝１８０が段差を有していても、分離溝１８０の表面をムラ無く被覆することができる。保護膜１１１の厚さは、１５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。なお、分離溝１８０の表面を、保護膜１１１により被覆することで、面発光レーザアレイ１０信頼性をより向上させることが可能である。
【００５４】
次に、分離溝１８０の下段１８０ｃの一部とメサ構造１１０の上面の一部（光射出領域１８５）において保護膜１１１を除去する（図８（Ａ）参照）。フォトレジストを塗布し、下段１８０ｃの一部及び光射出領域１８５を除いた面にレジストパターンを形成する。ＥＣＲプラズマエッチング、ＲＩＥ等のドライエッチング法により、レジストパターンをフォトマスクとしてレジストパターンと重ならない保護膜を選択的に除去し、下段１８０ｃの一部と光射出領域１８５を露出させる。レジストパターンを除去することで、コンタクトホール１８２を形成する。
【００５５】
図８（Ｂ）、図８（Ｃ）、図８（Ｄ）を用いて、上部半導体ＤＢＲ層１０７の端部及び下部半導体ＤＢＲ層１０３の端部付近について説明する。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示す領域Ａの拡大図、図８（Ｃ）は、領域Ｂの拡大図、図８（Ｄ）は、領域Ｃの拡大図である。
【００５６】
図８（Ｃ）は、上部半導体ＤＢＲ層１０７の端部及び保護膜１１１を示している。被選択酸化層を選択的に酸化する際、同時に、低屈折率層１０７ａの端部は、酸化される。このため、低屈折率層１０７ａは、端部に、酸化された領域を除去した除去領域１７１を含んでいる。除去領域１７１及び低屈折率層１０７ａに接して保護膜１１１は形成される。
【００５７】
図８（Ｄ）は、下部半導体ＤＢＲ層１０３の端部と保護膜１１１を示している。下部半導体ＤＢＲ層１０３の端部にＺｎイオンが注入され、熱処理により混晶化領域１８１が形成される。つまり、下部半導体ＤＢＲ層１０３の端部には、ほぼ混晶化領域１８１が形成されており、該領域に接して保護膜１１１が形成される。
【００５８】
次に、ｐ側電極１１３を形成する（図９（Ａ）参照）。フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、光射出領域１８５及び分離溝１８０にレジストパターンを形成する。次に、真空蒸着法により、電極材料を蒸着し、金属膜を成膜する。なお、電極パッド及び配線部材（図示せず）の蒸着を同時に行っても良い。次に、光射出領域１８５及び分離溝１８０に蒸着した電極材料をリフトオフする。例えば、レジストパターンが溶解する有機溶剤に基板１０１を浸漬させ、超音波洗浄を施す。これにより、レジストパターン上の金属膜はレジストパターンと共に除去され、ｐ側電極１１３が形成される。ｐ側電極１１３は、分離溝１８０を除き、光射出領域１８５を囲む様に形成される。
【００５９】
次に、基板１０１の裏面側を、所定の厚さ（例えば、１００μｍ程度）まで研磨し、ｎ側電極１１４を形成する（図９（Ｂ）参照）。
【００６０】
次に、アニールによって、ｐ側電極１１３とｎ側電極１１４のオーミック導通をとり、メサ構造１１０に発光部１８６を形成する。
【００６１】
次に、分離溝１８０をスクライブライン（鎖線Ｄ）として、ダイシング又はスクライビングを行い、基板１０１を分離する（図９（Ｃ）参照）。以上の工程を経て、複数の面発光レーザ素子を含む面発光レーザアレイ１０が完成する。
【００６２】
〈第２の実施の形態〉
本実施の形態では、第１の実施の形態と異なる面発光レーザアレイの製造方法について説明する。第１の実施の形態と同一の製造方法についての説明は、省略する。
【００６３】
本実施の形態では、分離溝１８０をＳｉＯ２膜で被覆し、熱処理により、混晶化領域１８３を形成する。以下、具体的な製造方法について説明する。
【００６４】
まず、第１の実施の形態と同一の製造方法により、２段（上段及び下段）の段差を有する分離溝１８０を形成する。
【００６５】
次に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、分離溝１８０を除いた面にレジストパターンを形成する。レジストパターンをフォトマスクとしてプラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ２膜１９０を形成する（図１０参照）。なお、本実施の形態におけるＳｉＯ２膜１９０は、第１の実施の形態に示す保護膜１１１の様に、パッシベーションを目的とするものではなく、下部半導体ＤＢＲ層１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６等に、混晶化領域１８３を形成することを目的とするものである。従って、ＳｉＯ２膜１９０の厚さは、保護膜１１１より薄くても良く、少なくとも３０ｎｍ以上であれば良い。
【００６６】
次に、レジストパターンを除去し、８００℃以上の温度で熱処理を行う。この熱処理により、上部半導体ＤＢＲ層１０７に含まれる結晶中のＧａがＳｉＯ２膜１９０に吸い取られ、上部半導体ＤＢＲ層１０７には、多量の空格子点が形成される。空格子点の拡散に伴って、分離溝１８０の上段１８０ｂに対して平行な上部スペーサ層１０６、活性層１０５、下部スペーサ層１０４、下部半導体ＤＢＲ層１０３等に混晶化が生じ、混晶化領域１８３が形成される。
【００６７】
混晶化領域１８３の幅は、分離溝１８０の上段１８０ｂの幅に比例する。混晶化領域１８３の幅は、３μｍ以上であることが好ましい。３μｍ未満の場合、水分等が透過してしまい、広すぎる場合、光学的な特性や温度特性が変化し、素子特性が悪化する。
【００６８】
次に、保護膜１１１を形成する。これ以降の工程は、第１の実施の形態と同一の製造方法であるため説明を省略する。
【００６９】
本実施の形態に係る製造方法によれば、分離溝付近に混晶化領域を形成することで、混晶化領域１８３におけるＡｌ組成比を、上部スペーサ層１０６、活性層１０５、下部スペーサ層１０４、下部半導体ＤＢＲ層１０３等の各層の内部におけるＡｌ組成比よりも低くすることができる。腐食し易い放熱層において、端部のＡｌ組成比を内部のＡｌ組成比より低くすることで、より素子特性を高めることができる。分離溝の側面等から浸入する水分等によって生じる悪影響を低減し、信頼性の高い面発光レーザアレイを実現することができる。
【００７０】
〈実施例〉
本実施例では、上述の製造方法を利用して、面発光レーザアレイを、実際に作製した。又、比較例として、２種類の面発光レーザアレイを、実際に作製した。具体的には、比較例１では、放熱層の端部に対してＧａイオンを注入して、混晶化領域を形成した。比較例２では、混晶化領域を形成しなかった。なお、全ての面発光レーザアレイにおいて、面発光レーザ素子を１０個形成した。
【００７１】
作製した３種類の面発光レーザアレイを用いて、高温多湿雰囲気下で、保持試験を行い、各面発光レーザアレイの耐湿性を評価した。容器内温度を、８５℃、相対湿度を、８５％とした。
【００７２】
実施例の面発光レーザアレイでは、全ての面発光レーザ素子の発光が良好であった。又、所定の規格条件を満たし、水分の影響等による腐食や劣化は確認されなかった。
【００７３】
これより、Ｚｎイオンの注入により形成された混晶化領域を含む面発光レーザアレイは、高い腐食耐性を有することがわかった。
【００７４】
比較例１の面発光レーザアレイでは、８個の面発光レーザ素子の発光が良好であった。ところが、２個の面発光レーザ素子において発光不良が生じた。又、所定の規格条件を満たさず（１０％程度満たしていない）、水分の影響等による腐食や劣化が確認された。
【００７５】
これより、Ｇａイオンの注入により形成された混晶化領域を含む面発光レーザアレイは、腐食耐性が不十分であることがわかった。
【００７６】
比較例２の面発光レーザアレイでは、全ての面発光レーザ素子において発光不良が生じた。又、所定の規格条件を満たさず（４０％程度満たしていない）、水分の影響等による腐食や劣化が確認された。
【００７７】
これより、混晶化領域を含まない面発光レーザアレイは、腐食耐性が低く、素子特性も極めて悪いことがわかった。
【００７８】
以上の結果から、Ｚｎイオンの注入により、放熱層の端部に混晶化領域を含む面発光レーザアレイは、高い信頼性を有することが示唆される。又、混晶化領域を含まない面発光レーザアレイは、信頼性に乏しいことが示唆される。
【００７９】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の実施形態の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１０  面発光レーザアレイ
１０１  基板
１０３  第１の反射鏡層（下部半導体ＤＢＲ層）
１０４  第１のスペーサ層（下部スペーサ層）
１０５  活性層
１０６  第２のスペーサ層（上部スペーサ層）
１０７  第２の反射鏡層（上部半導体ＤＢＲ層）
１０８  被選択酸化層
１１０  メサ構造
１１１  保護膜
１２４  電流狭窄領域
１８０  分離溝
１８１、１８３  混晶化領域
１９０  ＳｉＯ２膜
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８１】
【特許文献１】特開２００６−３０２９１９号公報
【図１】
2015015386.tif 000003
【図２】
2015015386.tif 000004
【図３】
2015015386.tif 000005
【図４】
2015015386.tif 000006
【図５】
2015015386.tif 000007
【図６】
2015015386.tif 000008
【図７】
2015015386.tif 000009
【図８】
2015015386.tif 000010
【図９】
2015015386.tif 000011
【図１０】
2015015386.tif 000012