(57)【要約】【課題】素子間の特性ばらつきを抑制することのできる面発光レーザアレイおよびその製造方法ならびに半導体装置を提供する。【解決手段】本発明にかかる面発光レーザアレイ１０００は、基板１０１と、第１の面発光レーザ１００と、第１の面発光レーザと隣り合う第２の面発光レーザ２００と、第２の面発光レーザと隣り合う第３の面発光レーザ３００とを含み、第１の面発光レーザ、第２の面発光レーザ、および第３の面発光レーザは、第１ミラーと、活性層と、第２ミラーと、第２ミラーの上方に形成され、レーザ光を出射するための開口部を有する電極と、を各々が有し、第２の面発光レーザの電極２０９の開口部２１９の径は、第１の面発光レーザの電極１０９の開口部１１９の径より小さく、かつ第３の面発光レーザの電極３０９の開口部３１９の径より大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一基板上に配列されている複数の面発光レーザを含む面発光レーザアレイであって、
基板と、
第１の面発光レーザと、
前記第１の面発光レーザと隣り合う第２の面発光レーザと、
前記第２の面発光レーザと隣り合う第３の面発光レーザと、
を含み、
前記第１の面発光レーザ、前記第２の面発光レーザ、および前記第３の面発光レーザは、直線上に配列されており、かつ、
前記基板の上方に形成された第１ミラーと、
前記第１ミラーの上方に形成された活性層と、
前記活性層の上方に形成された第２ミラーと、
前記第２ミラーの上方に形成され、レーザ光を出射するための開口部を有する電極と、
を各々が有し、
前記第２の面発光レーザの電極の開口部の径は、前記第１の面発光レーザの電極の開口部の径より小さく、かつ前記第３の面発光レーザの電極の開口部の径より大きい、面発光レーザアレイ。
【請求項２】
請求項１において、
前記複数の面発光レーザの各々の電極の開口部の径は、基板上における前記複数の面発光レーザが形成されている領域の中心から端部にいくにつれて小さくなっている、面発光レーザアレイ。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第１の面発光レーザ、前記第２の面発光レーザ、および前記第３の面発光レーザは、少なくとも第２ミラーの一部の領域に形成された絶縁領域をさらに有し、
前記絶縁領域は、前記基板面と垂直な方向に開口する開口部を有し、
前記第１の面発光レーザ、前記第２の面発光レーザ、および前記第３の面発光レーザにおいて、前記絶縁領域の開口部の径は、前記電極の開口部の径より大きい、面発光レーザアレイ。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記第１の面発光レーザ、前記第２の面発光レーザ、および前記第３の面発光レーザは、少なくとも第２ミラーの一部の領域に形成された絶縁領域をさらに有し、
前記絶縁領域は、前記基板面と垂直な方向に開口する開口部を有し、
前記第１の面発光レーザにおける前記絶縁領域の開口部の径は、前記第２の面発光レーザにおける前記絶縁領域の開口部の径、および前記第３の面発光レーザにおける前記絶縁領域の開口部の径と同一である、面発光レーザアレイ。
【請求項５】
基板と、
前記基板上に設けられた、請求項１に記載の面発光レーザアレイと、
前記基板上に設けられ、前記複数の面発光レーザと電気的に接続されている駆動回路と、
を含み、
前記複数の面発光レーザの各々の電極の開口部の径は、基板上における所定の位置から端部にいくにつれて小さくなっており、
前記基板上における所定の位置は、前記複数の面発光レーザのみが形成されている領域の中心より前記駆動回路側に位置する、半導体装置。
【請求項６】
同一基板上に配列されている複数の面発光レーザを含む面発光レーザアレイの製造方法であって、
（ａ）基板の上方に、当該基板側から第１ミラー、活性層、および第２ミラーを構成するための半導体多層膜を形成する工程と、
（ｂ）前記絶縁領域の上方に、光の出射面を構成する開口部を有する複数の電極を形成する工程と、
（ｃ）前記複数の電極の開口部より小さい開口部を有する他の電極を、前記複数の電極の上に形成する工程と、
を含む、面発光レーザアレイの製造方法。
【請求項７】
請求項６において、
前記工程（ｂ）の後に、
電極毎に電流を注入しながら、前記半導体多層膜の温度を測定する工程をさらに含み、
前記工程（ｃ）では、測定した前記温度に基づいて、前記他の電極を形成する領域を決定し、決定した当該領域に前記他の電極を形成する、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およびその製造方法ならびに半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザプリンターに用いられる半導体レーザの多くは単一ビームによるものであったが、複数のビームを用いた高速印刷を実現するため、１次元もしくは２次元上に半導体レーザを配置したレーザアレイを光源として用いるようになった。
【０００３】
また、プロジェクター等の映像装置においても、半導体レーザを用いるようになり、輝度向上のための高出力化が望まれている。その１つの方法として、レーザアレイを用いることが考えられる。
【０００４】
しかしながら、レーザプリンターやプロジェクター等にレーザアレイを用いる場合、素子間の出力特性等のばらつきが問題になることがある。たとえばレーザプリンターにおいては、レーザアレイの出力特性にばらつきがあることによって、印刷時に濃度ムラを生じさせてしまう。このようなばらつきを抑制する方法として、たとえば特許文献１には、光検出器を設けて半導体レーザの光量をモニタし、モニタ光量に応じて半導体レーザの駆動を制御することが開示されている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、部品点数が増えてしまう上に消費電力も上がってしまう。また半導体レーザと光検出器との光軸調製等の工数が増加し、歩留まりの低下をも招いてしまう。
【特許文献１】特開平３−９０３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、素子間の特性ばらつきを抑制することのできる面発光レーザアレイおよびその製造方法ならびに半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の形態にかかる面発光レーザアレイは、
同一基板上に配列されている複数の面発光レーザを含む面発光レーザアレイであって、
基板と、
第１の面発光レーザと、
前記第１の面発光レーザと隣り合う第２の面発光レーザと、
前記第２の面発光レーザと隣り合う第３の面発光レーザと、
を含み、
前記第１の面発光レーザ、前記第２の面発光レーザ、および前記第３の面発光レーザは、直線上に配列されており、かつ、
前記基板の上方に形成された第１ミラーと、
前記第１ミラーの上方に形成された活性層と、
前記活性層の上方に形成された第２ミラーと、
前記前記第２ミラーの上方に形成され、レーザ光を出射するための開口部を有する電極と、
を各々が有し、
前記第２の面発光レーザの電極の開口部の径は、前記第１の面発光レーザの電極の開口部の径より小さく、かつ前記第３の面発光レーザの電極の開口部の径より大きい。
【０００８】
本発明において、特定のＡ部材（以下、「Ａ部材」という。）の上方に設けられた特定のＢ部材（以下、「Ｂ部材」という。）というとき、Ａ部材の上に直接Ｂ部材が設けられた場合と、Ａ部材の上に他の部材を介してＢ部材が設けられた場合とを含む意味である。
【０００９】
本発明の第１の形態にかかる面発光レーザアレイにおいて、
前記複数の面発光レーザの各々の電極の開口部の径は、基板上における前記複数の面発光レーザが形成されている領域の中心から端部にいくにつれて小さくなっていることができる。
【００１０】
本発明の第１の形態にかかる面発光レーザアレイにおいて、
前記第１の面発光レーザ、前記第２の面発光レーザ、および前記第３の面発光レーザは、少なくとも第２ミラーの一部の領域に形成された絶縁領域をさらに有し、
前記絶縁領域は、前記基板面と垂直な方向に開口する開口部を有し、
前記第１の面発光レーザ、前記第２の面発光レーザ、および前記第３の面発光レーザにおいて、前記絶縁領域の開口部の径は、前記電極の開口部の径より大きいことができる。
【００１１】
本発明の第１の形態にかかる面発光レーザアレイにおいて、
前記第１の面発光レーザ、前記第２の面発光レーザ、および前記第３の面発光レーザは、少なくとも第２ミラーの一部の領域に形成された絶縁領域をさらに有し、
前記絶縁領域は、前記基板面と垂直な方向に開口する開口部を有し、
前記第１の面発光レーザにおける前記絶縁領域の開口部の径は、前記第２の面発光レーザにおける前記絶縁領域の開口部の径、および前記第３の面発光レーザにおける前記絶縁領域の開口部の径と同一であることができる。
【００１２】
本発明の第２の形態にかかる半導体装置は、
基板と、
前記基板上に設けられた、請求項１に記載の面発光レーザアレイと、
前記基板上に設けられ、前記複数の面発光レーザと電気的に接続されている駆動回路と、
を含み、
前記複数の面発光レーザの各々の電極の開口部の径は、基板上における所定の位置から端部にいくにつれて小さくなっており、
前記基板上における所定の位置は、前記複数の面発光レーザのみが形成されている領域の中心より前記駆動回路側に位置する。
【００１３】
本発明の第３の形態にかかる面発光レーザアレイの製造方法は、
同一基板上に配列されている複数の面発光レーザを含む面発光レーザアレイの製造方法であって、
（ａ）基板の上方に、当該基板側から第１ミラー、活性層、および第２ミラーを構成するための半導体多層膜を形成する工程と、
（ｂ）前記絶縁領域の上方に、光の出射面を構成する開口部を有する複数の電極を形成する工程と、
（ｃ）前記複数の電極の開口部より小さい開口部を有する他の電極を、前記複数の電極の上に形成する工程と、
を含む。
【００１４】
本発明の第３の形態にかかる面発光レーザアレイの製造方法において、
前記工程（ｂ）の後に、
電極毎に電流を注入しながら、前記半導体多層膜の温度を測定する工程をさらに含み、
前記工程（ｃ）では、測定した前記温度に基づいて、前記他の電極を形成する領域を決定し、決定した当該領域に前記他の電極を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
１．第１の実施の形態
１．１．面発光レーザアレイ
まず、第１の実施の形態にかかる面発光レーザアレイ１０００の構成について説明する。図１および図２は、第１の実施の形態にかかる面発光レーザアレイ１０００を模式的に示す図であり、図１は、第１の実施の形態にかかる面発光レーザアレイ１０００を模式的に示す断面図であり、図２は、第１の実施の形態にかかる面発光レーザアレイ１０００を模式的に示す平面図である。図１は、図２のＩ−Ｉ断面を示す図である。
【００１７】
面発光レーザアレイ１０００は、同一基板上に配列している複数の面発光レーザを含む。第１の実施の形態では、まず、５つの面発光レーザ（第１の面発光レーザ１００、第２の面発光レーザ２００、第３の面発光レーザ３００、第４の面発光レーザ４００、および第５の面発光レーザ５００）が直線上に配列している面発光レーザアレイ１０００について説明する。
【００１８】
面発光レーザアレイ１０００は、第１の面発光レーザ１００と、第２の面発光レーザ２００と、第３の面発光レーザ３００と、第４の面発光レーザ４００と、第５の面発光レーザ５００とを含む。第１の面発光レーザ１００は、第２の面発光レーザ２００および第４の面発光レーザ４００と隣り合い、第２の面発光レーザ２００は、第３の面発光レーザ３００と隣り合い、第４の面発光レーザ４００は、第５の面発光レーザ５００と隣り合う。
【００１９】
第１の面発光レーザ１００、第２の面発光レーザ２００、第３の面発光レーザ３００、第４の面発光レーザ４００、および第５の面発光レーザ５００は、半導体基板１０１上に形成されており、半導体基板１０１の下面に形成された第２電極１０８と、半導体基板１０１の上面に形成された第１ミラー１０２とを有する。第２電極１０８および第１ミラー１０２は、各面発光レーザ共通の電極およびミラーとして機能することができる。
【００２０】
第１の面発光レーザ１００、第２の面発光レーザ２００、第３の面発光レーザ３００、第４の面発光レーザ４００、および第５の面発光レーザ５００においては、第１電極（符号１０９、２０９、３０９、４０９、５０９で示す）の径が、互いに異なる。第１の面発光レーザ１００、第２の面発光レーザ２００、第３の面発光レーザ３００、第４の面発光レーザ４００、および第５の面発光レーザ５００における他の部分については、互いに同一の大きさおよび材質を有することができる。
【００２１】
第１の面発光レーザ１００は、第１ミラー１０２と、第１ミラー１０２上に形成された活性層１０３と、活性層１０３上に形成された第２ミラー１０４と、を含む。第１の面発光レーザ１００は、第１ミラー１０２と、活性層１０３と、第２ミラー１０４とによって構成された垂直共振器を有する。また第１ミラー１０２と、活性層１０３と、第２ミラー１０４の一部とによって、柱状の半導体堆積体（柱状部）１１４が構成される。柱状部１１４は、たとえば、半導体基板１０１の上面と平行な面で切断した場合における断面形状が、円形であることができる。
【００２２】
半導体基板１０１は、たとえばｎ型ＧａＡｓ基板からなることができる。第１ミラー１０２は、たとえばｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した４０ペアの分布反射型多層膜ミラーからなることができる。活性層１０３は、たとえばＧａＡｓ井戸層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなり、井戸層が３層で構成される量子井戸構造を含むことができる。第２ミラー１０４は、たとえばｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した２５ペアの分布反射型多層膜ミラーからなることができる。
【００２３】
第２ミラー１０４は、たとえば炭素（Ｃ）がドーピングされることによりｐ型にされ、第１ミラー１０２は、たとえばケイ素（Ｓｉ）がドーピングされることによりｎ型にされている。したがって、ｐ型の第２ミラー１０４、不純物がドーピングされていない活性層１０３、およびｎ型の第１ミラー１０２により、ｐｉｎダイオードが形成される。
【００２４】
第１の面発光レーザ１００は、活性層１０３の上方に絶縁領域としての酸化狭窄層１０５をさらに含む。具体的に酸化狭窄層１０５は、第２ミラー１０４を構成する層のうち活性層１０３に近い領域の、ＡｌｘＧａ1-ｘＡｓ（ｘ＞０．９５）層を側面から酸化することにより得られる。この酸化狭窄層１０５は、開口部１１５を有し、たとえばリング状に形成されている。すなわち、この酸化狭窄層１０５は、半導体基板１０１の上面と平行な面で切断した場合における断面形状が、柱状部１１４の平面形状の円形と同心の円のリング状であることができる。
【００２５】
第１の面発光レーザ１００は、第２ミラー１０４の上面に形成された第１電極１０９を含む。第１電極１０９と、上述した第２電極１０８とによって、ｐｉｎダイオードに電流を注入して第１の面発光レーザ１００を駆動させることができる。
【００２６】
第２電極１０８は、例えば金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）の合金と、金（Ａｕ）との積層膜からなることができる。また、第１電極１０９は、例えば白金（Ｐｔ）、チタン（Ｔｉ）および金（Ａｕ）の積層膜からなることができる。
【００２７】
第１電極１０９は、柱状部１１４の上面において開口部１１９を有するリング形状であることができる。開口部１１９は、半導体基板１０１の上面と平行な面で切断した場合における断面形状が、柱状部１１４の平面形状の円形と同心の円形状であることができる。また、第１電極１０９は、リング形状部１０９ａの他に、他の素子と電気的に接続するためのパッド部１０９ｃと、パッド部とリング形状部１０９ａとを接続する直線状の引き出し部とを有する（図２参照）。
【００２８】
第１電極１０９の開口部１１９の径は、図１に示すように、酸化狭窄層１０５の開口部１１５の径より小さい。開口部１１９の径が、酸化狭窄層１０５の開口部１１５の径より小さいことにより、第１ミラー１０２、活性層１０３、および第２ミラー１０４の間で生じた光の一部が第１電極１０９の下面でけられることになる。したがって、第１電極１０９の開口部１１９の径をかえることによって、第１の面発光レーザ１００の光出力を調整することができる。
【００２９】
第２の面発光レーザ２００は、第１の面発光レーザ１００と同様に、第１ミラー１０２と、第１ミラー１０２上に形成された活性層２０３と、活性層２０３上に形成された第２ミラー２０４と、を含む。第２の面発光レーザ２００は、第１ミラー１０２と、活性層２０３と、第２ミラー２０４とによって構成された垂直共振器を有する。また第１ミラー１０２と、活性層２０３と、第２ミラー２０４の一部とによって、柱状の半導体堆積体（柱状部）２１４が構成される。活性層２０３および第２ミラー２０４の材質は、上述した活性層１０３および第２ミラー１０４と同一の材質であることができる。したがって、ｐ型の第２ミラー２０４、不純物がドーピングされていない活性層２０３、およびｎ型の第１ミラー１０２により、ｐｉｎダイオードが形成される。
【００３０】
第２の面発光レーザ２００は、活性層２０３の上方に酸化狭窄層２０５をさらに含む。また第２の面発光レーザ２００は、第２ミラー２０４の上面に形成された第１電極２０９を含む。第１電極２０９と、上述した第２電極１０８とによって、ｐｉｎダイオードに電流を注入して第２の面発光レーザ２００を駆動させることができる。
【００３１】
第１電極２０９および酸化狭窄層２０５の材質についても、それぞれ第１電極１０９および酸化狭窄層１０５と同一の材質であることができる。
【００３２】
第１電極２０９は、柱状部２１４の上面において開口部２１９を有するリング形状であることができる。開口部２１９は、半導体基板１０１の上面と平行な面で切断した場合における断面形状が、柱状部２１４の平面形状の円形と同心の円形状であることができる。また、第１電極２０９は、リング形状部２０９ａの他に、他の素子と電気的に接続するためのパッド部２０９ｃと、パッド部とリング形状部２０９ａとを接続する直線状の引き出し部とを有する（図２参照）。
【００３３】
第１電極２０９の開口部２１９の径は、図１に示すように、酸化狭窄層２０５の開口部２１５の径より小さい。開口部２１９の径が、酸化狭窄層２０５の開口部２１５の径より小さいことにより、第１ミラー１０２、活性層２０３、および第２ミラー２０４の間で生じた光の一部が第１電極２０９の下面でけられることになる。したがって、第１電極２０９の開口部２１９の径をかえることによって、第２の面発光レーザ２００の光出力を調整することができる。
【００３４】
第３の面発光レーザ３００は、第１の面発光レーザ１００と同様に、第１ミラー１０２と、第１ミラー１０２上に形成された活性層３０３と、活性層３０３上に形成された第２ミラー３０４と、を含む。第３の面発光レーザ３００は、第１ミラー１０２と、活性層３０３と、第２ミラー３０４とによって構成された垂直共振器を有する。また第１ミラー１０２と、活性層３０３と、第２ミラー３０４の一部とによって、柱状の半導体堆積体（柱状部）３１４が構成される。活性層３０３および第２ミラー３０４の材質は、上述した活性層１０３および第２ミラー１０４と同一の材質であることができる。したがって、ｐ型の第２ミラー３０４、不純物がドーピングされていない活性層３０３、およびｎ型の第１ミラー１０２により、ｐｉｎダイオードが形成される。
【００３５】
第３の面発光レーザ３００は、活性層３０３の上方に酸化狭窄層３０５をさらに含む。また第３の面発光レーザ３００は、第２ミラー３０４の上面に形成された第１電極３０９を含む。第１電極３０９と、上述した第２電極１０８とによって、ｐｉｎダイオードに電流を注入して第３の面発光レーザ３００を駆動させることができる。
【００３６】
第１電極３０９および酸化狭窄層３０５の材質についても、それぞれ第１電極１０９および酸化狭窄層１０５と同一の材質であることができる。
【００３７】
第１電極３０９は、柱状部３１４の上面において開口部３１９を有するリング形状であることができる。開口部３１９は、半導体基板１０１の上面と平行な面で切断した場合における断面形状が、柱状部３１４の平面形状の円形と同心の円形状であることができる。また、第１電極３０９は、リング形状部３０９ａの他に、他の素子と電気的に接続するためのパッド部３０９ｃと、パッド部とリング形状部３０９ａとを接続する直線状の引き出し部とを有する（図２参照）。
【００３８】
第１電極３０９の開口部３１９の径は、図１に示すように、酸化狭窄層３０５の開口部３１５の径より小さい。開口部３１９の径が、酸化狭窄層３０５の開口部３１５の径より小さいことにより、第１ミラー１０２、活性層３０３、および第２ミラー３０４の間で生じた光の一部が第１電極３０９の下面でけられることになる。したがって、第１電極３０９の開口部３１９の径をかえることによって、第３の面発光レーザ３００の光出力を調整することができる。
【００３９】
第４の面発光レーザ４００は、第１の面発光レーザ１００と同様に、第１ミラー１０２と、第１ミラー１０２上に形成された活性層４０３と、活性層４０３上に形成された第２ミラー４０４と、を含む。第４の面発光レーザ４００は、第１ミラー１０２と、活性層４０３と、第２ミラー４０４とによって構成された垂直共振器を有する。また第１ミラー１０２と、活性層４０３と、第２ミラー４０４の一部とによって、柱状の半導体堆積体（柱状部）４１４が構成される。活性層４０３および第２ミラー４０４の材質は、上述した活性層１０３および第２ミラー１０４と同一の材質であることができる。したがって、ｐ型の第２ミラー４０４、不純物がドーピングされていない活性層４０３、およびｎ型の第１ミラー１０２により、ｐｉｎダイオードが形成される。
【００４０】
第４の面発光レーザ４００は、活性層４０３の上方に酸化狭窄層４０５をさらに含む。また第４の面発光レーザ４００は、第２ミラー４０４の上面に形成された第１電極４０９を含む。第１電極４０９と、上述した第２電極１０８とによって、ｐｉｎダイオードに電流を注入して第４の面発光レーザ４００を駆動させることができる。
【００４１】
第１電極４０９および酸化狭窄層４０５の材質についても、それぞれ第１電極１０９および酸化狭窄層１０５と同一の材質であることができる。
【００４２】
第１電極４０９は、柱状部４１４の上面において開口部４１９を有するリング形状であることができる。開口部４１９は、半導体基板１０１の上面と平行な面で切断した場合における断面形状が、柱状部４１４の平面形状の円形と同心の円形状であることができる。また、第１電極４０９は、リング形状部４０９ａの他に、他の素子と電気的に接続するためのパッド部４０９ｃと、パッド部とリング形状部４０９ａとを接続する直線状の引き出し部とを有する（図２参照）。
【００４３】
第１電極４０９の開口部４１９の径は、図１に示すように、酸化狭窄層４０５の開口部４１５の径より大きい。開口部４１９の径が、酸化狭窄層４０５の開口部４１５の径より小さいことにより、第１ミラー１０２、活性層４０３、および第２ミラー４０４の間で生じた光の一部が第１電極４０９の下面でけられることになる。したがって、第１電極４０９の開口部４１９の径をかえることによって、第４の面発光レーザ４００の光出力を調整することができる。
【００４４】
第５の面発光レーザ５００は、第１の面発光レーザ１００と同様に、第１ミラー１０２と、第１ミラー１０２上に形成された活性層５０３と、活性層５０３上に形成された第２ミラー５０４と、を含む。第５の面発光レーザ５００は、第１ミラー１０２と、活性層５０３と、第２ミラー５０４とによって構成された垂直共振器を有する。また第１ミラー１０２と、活性層５０３と、第２ミラー５０４の一部とによって、柱状の半導体堆積体（柱状部）５１４が構成される。活性層５０３および第２ミラー５０４の材質は、上述した活性層１０３および第２ミラー１０４と同一の材質であることができる。したがって、ｐ型の第２ミラー５０４、不純物がドーピングされていない活性層５０３、およびｎ型の第１ミラー１０２により、ｐｉｎダイオードが形成される。
【００４５】
第５の面発光レーザ５００は、活性層５０３の上方に酸化狭窄層５０５をさらに含む。また第５の面発光レーザ５００は、第２ミラー５０４の上面に形成された第１電極５０９を含む。第１電極５０９と、上述した第２電極１０８とによって、ｐｉｎダイオードに電流を注入して第５の面発光レーザ５００を駆動させることができる。
【００４６】
第１電極５０９および酸化狭窄層５０５の材質についても、それぞれ第１電極１０９および酸化狭窄層１０５と同一の材質であることができる。
【００４７】
第１電極５０９は、柱状部５１４の上面において開口部５１９を有するリング形状であることができる。開口部５１９は、半導体基板１０１の上面と平行な面で切断した場合における断面形状が、柱状部５１４の平面形状の円形と同心の円形状であることができる。また、第１電極５０９は、リング形状部５０９ａの他に、他の素子と電気的に接続するためのパッド部５０９ｃと、パッド部とリング形状部５０９ａとを接続する直線状の引き出し部とを有する（図２参照）。
【００４８】
第１電極５０９の開口部５１９の径は、図１に示すように、酸化狭窄層５０５の開口部５１５の径より大きい。開口部５１９の径が、酸化狭窄層５０５の開口部５１５の径より小さいことにより、第１ミラー１０２、活性層５０３、および第２ミラー５０４の間で生じた光の一部が第１電極５０９の下面でけられることになる。したがって、第１電極５０９の開口部５１９の径をかえることによって、第５の面発光レーザ５００の光出力を調整することができる。
【００４９】
次に、第１電極１０９、２０９、３０９、４０９、５０９の開口部１１９、２１９、３１９、４１９、５１９の径の関係について説明する。開口部１１９、２１９、３１９、４１９、５１９の径は、半導体基板１０１における複数の面発光レーザ１００、２００、３００、４００、５００が形成されている領域（図２参照）の中心から端部に行くにつれて小さくなっている。
【００５０】
即ち、開口部１１９、２１９、３１９のうち、中央に設けられている開口部１１９の径が最も大きく、開口部２１９、開口部３１９の順に径は小さくなっている。また、開口部１１９、４１９、５１９のうち、中央に設けられている開口部１１９の径が最も大きく、開口部４１９、開口部５１９の順に径は小さくなっている。
【００５１】
このように、面発光レーザアレイ１０００において、中央部から端部に向かって第１電極の開口部の径を小さくすることによって、複数の面発光レーザの光出力を均一化することができる。詳述すると以下のとおりである。
【００５２】
仮に面発光レーザアレイが備える複数の面発光レーザの柱状部の径を同一にすると、端部の面発光レーザに比べて中央部の面発光レーザの温度が高くなる。面発光レーザの温度が高くなると、光出力は低下してしまうため、温度の高い中央部の面発光レーザほど光出力が低下してしまう。
【００５３】
そこで、本実施の形態にかかる面発光レーザアレイ１０００のように、中央部から端部に向かって第１電極の開口部の径を小さくすることによって、第１電極の下面における光のケラレ量を中央部から端部に向かって増大させて、ひいては光出力の差を小さくして光出力の均一化を図ることができる。
【００５４】
なお、開口部２１９の径は、開口部４１９と同じであってもよいし、異なってもよい。また、開口部３１９の径は、開口部５１９と同じであってもよいし、異なってもよい。たとえば半導体基板１０１上に他の素子が設けられている場合には、他の素子が第３の面発光レーザ３００側に設けられている場合には、開口部２１９の径は、開口部４１９より大きく、開口部３１９の径は、開口部５１９より大きくすることが好ましい。
【００５５】
一方、他の素子が第５の面発光レーザ５００側に設けられている場合には、開口部２１９の径は、開口部４１９より小さく、開口部３１９の径は、開口部５１９より小さくすることが好ましい。これにより、他の素子から発生する熱によって、面発光レーザ４００、５００の温度が局部的に上昇して光出力が低下したとしても、他の面発光レーザ２００、３００における光のケラレ量を多くすることによって、均一な光出力を保持することができる。
【００５６】
なお、酸化狭窄層１０５、２０５、３０５、４０５、５０５のそれぞれの開口部１１５、２１５、３１５、４１５、５１５の径は、互いに同一であることが好ましい。
【００５７】
１．２．２次元配列面発光レーザアレイ
これまでは、１次元に複数の面発光レーザが配列された面発光レーザアレイ１０００について述べてきたが、２次元に複数の面発光レーザが配列された面発光レーザアレイ１５００についても、１次元に複数の面発光レーザが配列された面発光レーザアレイ１０００と同様の特徴を有することができる。詳述すると以下のとおりである。
【００５８】
図３は、第１の実施の形態の変形例にかかる面発光レーザアレイ１５００を模式的に示す３平面図である。図３に示すように、面発光レーザアレイ１５００は、５列５行に配列された２５個の面発光レーザを含む。これらの面発光レーザのうち、たとえば３行目の５個の面発光レーザについては、上述した第１の面発光レーザ１００、第２の面発光レーザ２００、第３の面発光レーザ３００、第４の面発光レーザ４００、および第５の面発光レーザ５００と同一の構成および特徴をとることができる。３列目または対角線上に設けられている５個の面発光レーザについても、同様に第１の面発光レーザ１００、第２の面発光レーザ２００、第３の面発光レーザ３００、第４の面発光レーザ４００、および第５の面発光レーザ５００と同一の構成および特徴をとることができる。
【００５９】
即ち、図３に示すように、面発光レーザアレイ１５００においても、面発光レーザアレイ（形成領域）の中央部から放射状に端部に向かって第１電極の開口部の径を小さくしている。こうすることによって、複数の面発光レーザの光出力を均一化することができる。
【００６０】
なお、面発光レーザアレイ１５００において、それぞれの面発光レーザが有する第１電極（符号１０９等で示す）については、パッド部（符号１０９ｃ等で示す）および引き出し部（符号１０９ｂ等で示す）が、中央の面発光レーザの第１電極を中心として点対称の形状に設けられていることが好ましい。こうすることによって、面発光レーザアレイ１５００における温度分布の偏りを抑制することができる。
【００６１】
１．３．面発光レーザアレイの製造方法
次に、本発明を適用した実施の形態に係る面発光レーザアレイ１０００の製造方法の一例について、図４〜図７を用いて説明する。図４〜図７は、図１〜図３に示す面発光レーザアレイ１０００、１５００の一製造工程を模式的に示す断面図であり、それぞれ図１に示す断面図に対応している。
【００６２】
（１）まず、ｎ型ＧａＡｓ層からなる半導体基板１０１の上面に、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより、図４に示すように、半導体多層膜１５０が形成される。ここで、半導体多層膜１５０は例えば、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した４０ペアの第１ミラー１０２ａ、ＧａＡｓウエル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなり、ウエル層が３層で構成される量子井戸構造を含む活性層１０３ａ、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した２５ペアの第２ミラー１０４ａからなる。これらの層を順に半導体基板１０１上に積層させることにより、半導体多層膜１５０が形成される。
【００６３】
（２）次に、公知のリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、半導体多層膜１５０をパターニングする。これにより、図５に示すように、柱状部１１４、２１４、３１４、４１４、５１４が形成される。
【００６４】
（３）次に、例えば４００℃程度の水蒸気雰囲気中に、半導体基板１０１を投入することにより、柱状部１１４、２１４、３１４、４１４、５１４における第２ミラー中のＡｌ組成が高い層を側面から酸化して、酸化狭窄層１０５、２０５、３０５、４０５、５０５が形成される（図６参照）。
【００６５】
（４）次に、図７に示すように、絶縁層６００を形成する。絶縁層６００は、たとえば、熱または光等のエネルギーによって硬化可能な液体材料（例えば紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂の前駆体）を硬化させることにより得られるものを用いることができる。紫外線硬化型樹脂としては、例えば紫外線硬化型のアクリル系樹脂およびエポキシ系樹脂が挙げられる。また、熱硬化型樹脂としては、熱硬化型のポリイミド系樹脂等が例示できる。また、絶縁層６００は、たとえば、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜などの無機系の誘電体膜を用いることができる。また、絶縁層６００は、たとえば上記材料を複数用いて積層膜とすることもできる。
【００６６】
（５）次に、真空蒸着法等の公知の方法により、第１電極１０９、２０９、３０９、４０９、５０９および第２電極１０８を形成する（図１参照）。まず、第１電極１０９、２０９、３０９、４０９、５０９を形成する前に、必要に応じて、プラズマ処理法等を用いて、第２ミラー１０４の上面を洗浄する。これにより、より安定した特性の素子を形成することができる。
【００６７】
次いで、例えば真空蒸着法により、例えば金属膜を形成する。次いで、リフトオフ法により、所定の領域以外の積層膜を除去することにより、第１電極１０９、２０９、３０９、４０９、５０９が形成される。次いで第２電極１０８を同様に形成する。
【００６８】
以上の工程により、図１〜図３に示すように、面発光レーザアレイ１０００または面発光レーザアレイ１５００が得られる。
【００６９】
２．第２の実施の形態
２．１．面発光レーザアレイ
次に、第２の実施の形態にかかる面発光レーザアレイ２０００について説明する。図８は、第２の実施の形態にかかる面発光レーザアレイ２０００を模式的に示す断面図である。
【００７０】
第２の実施の形態にかかる面発光レーザアレイ２０００は、さらに付加電極（他の電極）２４９、３４９、４４９、５４９を有する点で第１の実施の形態にかかる面発光レーザアレイと異なる。
【００７１】
また、第２の実施の形態において、第１電極１０９、２０９、３０９、４０９、５０９の開口部１２９、２２９、３２９、４２９、５２９の形状は、第１の実施の形態と同様に円形状であることができる。また、開口部１２９、２２９、３２９、４２９、５２９の径は、互いに同一であることが好ましく、この点においても第１の実施の形態と異なる。
【００７２】
付加電極は、面発光レーザアレイ２０００に含まれるすべての面発光レーザに設けられてもよいし、一部の面発光レーザに設けられてもよい。第２の実施の形態において、付加電極は、第１の面発光レーザ１００以外の面発光レーザに設けられている。即ち、図８に示すように、第２の面発光レーザ２００は、付加電極２４９を有し、第３の面発光レーザ３００は、付加電極３４９を有し、第４の面発光レーザ４００は、付加電極４４９を有し、第５の面発光レーザ５００は、付加電極５４９を有する。
【００７３】
付加電極２４９、３４９、４４９、５４９は、それぞれ開口部２３９、３３９、４３９、５３９を有する。開口部２３９、３３９、４３９、５３９は、第１電極の開口部１２９、２３９、３２９、４２９、５２９と同心円状であることができ、その大きさは、第１電極の開口部の大きさより小さい。即ち、付加電極２４９、３４９、４４９、５４９は、それぞれ第１電極２０９、３０９、４０９、５０９の内縁を覆うように形成されている。
【００７４】
このように開口部の径が互いに異なる付加電極２４９、３４９、４４９、５４９を有することによって、複数の面発光レーザにおいて光出力の均一化を図ることができる。特に、中央部から端部に向かって付加電極の開口部の径を小さくすることによって、付加電極および第１電極の下面における光のケラレ量を中央部から端部に向かって増大させて、光出力の差を小さくして光出力の均一化を図ることができる。
【００７５】
２．２．面発光レーザアレイの製造方法
第２の実施の形態にかかる面発光レーザアレイ２０００の製造方法では、第１電極１０９、２０９、３０９、４０９、５０９の形成後に、さらに付加電極２４９、３４９、４４９、５４９を付加している点で、第１の実施の形態にかかる面発光レーザアレイの製造方法と異なる。具体的な製造方法の手順は以下のとおりである。
【００７６】
（１）まず、半導体多層膜１５０を形成して、パターニングを行う。パターニングにより、柱状部１２４、２２４、３２４、４２４、５２４を形成する。その後、例えば４００℃程度の水蒸気雰囲気中に、半導体基板１０１を投入することにより、酸化狭窄層１０５、２０５、３０５、４０５、５０５が形成される。次いで、絶縁層６００を形成して、第１電極１０９、２０９、３０９、４０９、５０９および第２電極１０８を形成する（図９参照）。以上の工程は、第１の実施の形態にかかる面発光レーザアレイ１０００の製造方法と同様の工程および材質を用いて行うことができる。
【００７７】
（２）次に、各面発光レーザ１５０、２５０、３５０、４５０、５５０に電流を注入しながら、各面発光レーザの温度を測定する。温度の測定は、活性層１０３付近において行うことが好ましい。
【００７８】
（３）次に、測定した各面発光レーザの温度に基づいて、付加電極を付加する領域を決定して、決定した領域に付加電極を形成する。たとえば以下のように行う。
【００７９】
まず、測定した各面発光レーザの温度のうち、最も高い温度を基準温度とする。第２の実施の形態にかかる面発光レーザアレイにおいては、中央に位置する第１の面発光レーザ１５０の温度が基準温度となる。基準温度との差に応じて、付加電極を形成する領域を決定する。たとえば、基準温度との差が大きい面発光レーザほど、付加電極の開口部の径を小さくする。即ち、温度の低い面発光レーザほど、付加電極の開口部の径を小さくする。面発光レーザは、温度が高いほど、光出力が減少してしまう傾向があることから、上述したように、温度の低い面発光レーザほど付加電極の開口部の径を小さくしてケラレ量を増加させることによって、複数の面発光レーザの光出力を均一にすることができる。
【００８０】
付加電極２４９の開口部２３９の径を決定した後に、付加電極２４９を形成する。付加電極の形成方法および材質については、第１電極と同様に行うことができる。
【００８１】
このように他の面発光レーザ３５０、４５０、５５０についても、付加電極３４９、４４９、５４９を形成して、開口部３３９、４３９、５３９を設けることができる。
【００８２】
以上の工程により、第２の実施の形態にかかる面発光レーザアレイ２０００を製造することができる。このように、電極の形成後に面発光レーザの温度を測定してから、開口部の径の異なる付加電極を形成することによって、半導体基板１０１上における位置だけでなく、様々な要因が面発光レーザに影響を与えて温度が変化した場合であっても、面発光レーザアレイ２０００における複数の面発光レーザの光出力を精度良く均一にすることができる。
【００８３】
３．半導体装置（第３の実施の形態）
次に、上述した面発光レーザアレイを適用することのできる半導体装置について説明する。
【００８４】
図１０は、第３の実施の形態にかかる半導体装置３０００を模式的に示す平面図である。第３の実施の形態にかかる半導体装置３０００は、第１の実施の形態にかかる面発光レーザアレイ１０００と、当該面発光レーザアレイ１０００が有する複数の面発光レーザを駆動するための駆動回路４０００と、駆動回路４０００および面発光レーザアレイ１０００を支持するための基板４１００と、駆動回路４０００と面発光レーザアレイ１０００とを電気的に接続するための配線部４２００、４３００、４４００と、を含む。
【００８５】
駆動回路４０００は、配線部４２００およびパッド部４４００を介して、第１電極１０９と電気的に接続する。第１電極１０９は、たとえばワイヤ４６００によってパッド部４４００と接続される。また、駆動回路４０００は、配線部４３００およびパッド部４５００を介して第２電極１０８と電気的に接続する。第２電極１０８は、面発光レーザアレイ１０００の下面に設けられているため、基板４１００の上面に設けられているパッド部４５００とワイヤを介さずに接続される。
【００８６】
以上のような構成を有する半導体装置３０００において、面発光レーザアレイ１０００は、駆動回路４０００と隣り合う位置に配置されていることにより、駆動回路４０００で発生する熱の影響を受ける場合がある。そこで、面発光レーザアレイ１０００において、駆動回路４０００側に配置されている面発光レーザ２００、３００の第１電極２０９、３０９の開口部２１９、３１９の径、第１の実施の形態にかかる面発光レーザアレイ１０００より大きくしてもよい。
【００８７】
駆動回路からの熱の影響を回避することのできる半導体装置の一例を図１１に示す。駆動回路からの熱の影響を回避することのできる半導体装置３１００において、複数の面発光レーザの各々の第１電極の開口部の径は、基板上における所定の位置から端部にいくにつれて小さくなっているが、その所定の位置は、上述した面発光レーザアレイ１０００のように、複数の面発光レーザが形成されている領域の中心ではなく、複数の面発光レーザのみが形成されている領域の中心より駆動回路４０００側に位置している。
【００８８】
図１１は、駆動回路からの熱の影響を回避することのできる半導体装置５１００の一例を模式的に示す平面図である。面発光レーザアレイ１０００において、駆動回路４０００側に配置されている面発光レーザ２００、３００の第１電極２０９、３０９の開口部２１９、３１９の径を、第１の実施の形態にかかる面発光レーザアレイ１０００より大きくすることにより、素子温度の上昇による光出力の低下を、他の面発光レーザより出射面を大きくすることによって補い、複数の面発光レーザの光出力を精度良く均一にすることが可能となる。
【００８９】
４．上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。
【００９０】
また、上述した実施形態に係る面発光レーザアレイは、レーザプリンター、プロジェクター、医療用の治療器具、センサ等の検査用器具等に適用することができる。本発明の実施形態に係る面発光レーザアレイは、均一な出力特性を有し、信頼性が高いため、各種の用途に好適に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】第１の実施の形態にかかる面発光レーザアレイを模式的に示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる面発光レーザアレイを模式的に示す平面図である。
【図３】第１の実施の形態の変形例にかかる面発光レーザアレイを模式的に示す平面図である。
【図４】第１の実施の形態にかかる面発光レーザアレイの製造工程を示す図である。
【図５】第１の実施の形態にかかる面発光レーザアレイの製造工程を示す図である。
【図６】第１の実施の形態にかかる面発光レーザアレイの製造工程を示す図である。
【図７】第１の実施の形態にかかる面発光レーザアレイの製造工程を示す図である。
【図８】第２の実施の形態にかかる面発光レーザアレイを模式的に示す断面図である。
【図９】第２の実施の形態にかかる面発光レーザアレイの製造工程を示す図である。
【図１０】第３の実施の形態にかかる半導体装置を模式的に示す平面図である。
【図１１】第３の実施の形態の変形例にかかる半導体装置を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１００，１５０  第１の面発光レーザ
１０１  半導体基板
１０２  第１ミラー
１０３，２０３，３０３，４０３，５０３  活性層
１０４，２０４，３０４，４０４，５０４  第２ミラー
１０５，２０５，３０５，４０５，５０５  酸化狭窄層
１０８  第２電極
１０９，２０９，３０９，４０９，５０９  第１電極
１１４，２１４，３１４，４１４，５１４  柱状部
１１５，２１５，３１５，４１５，５１５  酸化狭窄層の開口部
１１９，１２９，２１９，２２９，３１９，３２９，４１９，４２９，５１９，５２９  第１電極の開口部
２３９，３３９，４３９，５３９  付加電極の開口部
２４９，３４９，４４９，５４９  付加電極
２００，２５０  第２の面発光レーザ
３００，３５０  第３の面発光レーザ
４００，４５０  第４の面発光レーザ
５００，５５０  第５の面発光レーザ
６００  絶縁層
１０００，１５００，２０００  面発光レーザアレイ
５０００，５１００  半導体装置
【図１】
2008277615.tif 000003
【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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