(57)【要約】【課題】  生産効率の高い構成を備えたマルチビーム半導体発光装置及びその製造方法を提供することである。【解決手段】  本マルチビーム半導体レーザ装置５０は、半導体基板１６上に、素子分離領域５２Ａ〜Ｅを介して出射方向に平行に形成され、相互に独立して駆動できるように構成された４個の端面出射型半導体レーザ素子１４Ａ〜Ｄを備えている。半導体レーザ素子１４は、それぞれ、上面が絶縁膜５４で被覆され、ｐ側電極２８Ａ〜Ｄを絶縁膜５４から露出させている。導電層５６Ａ〜Ｄが、ｐ側電極２８Ａ〜Ｄから半導体レーザ素子１４Ａ、１４Ｄの外側に設けられているボンディングパッド５８Ａ〜Ｄまで絶縁膜５４上に延在し、ｐ側電極２８Ａ〜Ｄをボンディングパッド５８Ａ〜Ｄに電気的に接続している。本装置では、絶縁膜、分離溝埋め込み絶縁層、ボンディングパッド、及び導電層が、インクジェット方式による印刷法により形成されている。【選択図】        図１
2005045146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜で被覆された複数個の端面出射型半導体発光部が素子分離領域を介して出射方向に平行に半導体基板上に配置され、各発光部の一方の電極が発光部毎に絶縁膜から露出して設けられ、ボンディングパッドが複数個の発光部の外側領域に設けられ、かつ導電層が一方の電極からボンディングパッドまで絶縁膜上に延在して一方の電極をボンディングパッドに電気的に接続しているマルチビーム半導体発光装置において、
絶縁膜が、有機絶縁物を溶媒に溶解した溶液、微粒子状の無機絶縁物を液体に分散させた懸濁液、及び無機絶縁物を溶媒に溶解した溶液のいずれかを液滴として吐出させ、次いで溶媒又は液体を蒸発させてなる絶縁膜として形成されていることを特徴とするマルチビーム半導体発光装置。
【請求項２】
導電層が、金属微粒子を液体に分散させた懸濁液又は金属を溶媒に溶解した溶液を液滴として吐出させ、次いで液体又は溶媒を蒸発させてなる金属層として形成されていることを特徴とする請求項1に記載のマルチビーム半導体発光装置。
【請求項３】
ボンディングパッドが、金属微粒子を液体に分散させた懸濁液又は金属を溶媒に溶解した溶液を液滴として吐出させ、次いで液体又は溶媒を蒸発させてなる金属層として形成されていることを特徴とする請求項1に記載のマルチビーム半導体発光装置。
【請求項４】
半導体発光部が、半導体レーザ素子として形成されていることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか1項に記載のマルチビーム半導体発光装置。
【請求項５】
素子分離領域が、半導体レーザ素子の化合物半導体積層構造の上から下方に少なくとも活性層を貫通する分離溝と、分離溝を埋め込む分離溝埋め込み絶縁層とで構成され、
分離溝埋め込み絶縁層が有機絶縁物を溶媒に溶解した溶液、微粒子状の無機絶縁物を液体に分散させた懸濁液、及び無機絶縁物を溶媒に溶解した溶液のいずれかを液滴として吐出させ、次いで溶媒又は液体を蒸発させてなる絶縁層として形成されていることを特徴とする請求項４に記載のマルチビーム半導体発光装置。
【請求項６】
分離溝埋め込み絶縁層が、発光部上の絶縁膜に連続して形成され、半導体発光装置の上面を平坦化していることを特徴とする請求項５に記載のマルチビーム半導体発光装置。
【請求項７】
複数個の端面出射型半導体発光部を構成する化合物半導体積層構造を半導体基板上に形成する工程と、
化合物半導体積層構造上に発光部毎に離隔して複数個のストライプ状の電極を形成する工程と、
電極に沿って発光部毎に化合物半導体積層構造を分離する分離溝を形成して複数個の半導体発光部を形成する工程と、
電極を露出させつつ分離溝の溝壁を含めて化合物半導体積層構造上に絶縁膜を成膜する絶縁膜成膜工程と
を有し、絶縁膜を成膜する際、印刷法を適用して、有機絶縁物を溶媒に溶解した溶液、微粒子状の無機絶縁物を液体に分散させた懸濁液、及び無機絶縁物を溶媒に溶解した溶液のいずれかを液滴として吐出させ、次いで溶媒又は液体を蒸発させて絶縁膜を成膜することを特徴とするマルチビーム半導体発光装置の製造方法。
【請求項８】
絶縁膜成膜工程に続いて、分離溝埋め込み絶縁層を成膜して分離溝を埋め込む工程を有し、
分離溝を埋め込む際、印刷法を適用して、有機絶縁物を溶媒に溶解した溶液、微粒子状の無機絶縁物を液体に分散させた懸濁液、及び無機絶縁物を溶媒に溶解した溶液のいずれかを液滴として吐出させ、次いで溶媒又は液体を蒸発させて分離溝埋め込み絶縁層を形成し、化合物半導体積層構造上を平坦化することを特徴とする請求項７に記載のマルチビーム半導体発光装置の製造方法。
【請求項９】
分離溝埋め込み絶縁層を成膜して分離溝を埋め込む工程に続いて、複数個の発光部の外側領域にボンディングパッドを形成する工程と、絶縁膜上を電極からボンディングパッドまで延在し、電極をボンディングパッドに電気的に接続する導電層を形成する工程とを有し、
ボンディングパッド及び導電層を形成する際、印刷法を適用して、金属微粒子を液体に分散させた懸濁液又は金属を溶媒に溶解した溶液を液滴として吐出させ、次いで液体又は溶媒を蒸発させてなる導電性金属層としてボンディングパッド及び導電層を形成することを特徴とする請求項８に記載のマルチビーム半導体発光装置の製造方法。
【請求項１０】
化合物半導体積層構造上に発光部毎に離隔して複数個のストライプ状の電極を形成する工程では、印刷法を適用して、金属微粒子を液体に分散させた懸濁液又は金属を溶媒に溶解した溶液を液滴として吐出させ、次いで液体又は溶媒を蒸発させてなる導電性金属層としてストライプ状の電極を形成することを特徴とする請求項８に記載のマルチビーム半導体発光装置の製造方法。
【請求項１１】
印刷法として、インクジェット法を使用することを特徴とする請求項７から９のうちのいずれか１項に記載のマルチビーム半導体発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチビーム半導体発光装置及びその製造方法に関し、更に詳細には、生産効率の高い構造を備えたマルチビーム半導体発光装置、及び生産効率の高いマルチビーム半導体発光装置の製造方法、特にマルチビーム半導体レーザアレイとして最適な構成を備えたマルチビーム半導体発光装置、及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子、半導体発光ダイオード等を発光部とする半導体発光装置は、種々の光学的機器の光源として、例えば光ディスク等の光学記録媒体の記録／再生を行う光学装置、あるいはレーザビームプリンタ等の光源として用いられている。
近年、光学的記録／再生処理あるいは印刷処理をより高速化するために、複数個の発光部を備え、それぞれ独立に駆動できるようにしたマルチビーム半導体発光装置が要求されている。
【０００３】
また、マルチビーム化と共に発光部の動作の高速化が要求され、更には小型化が要求されている。
マルチビーム半導体発光装置、例えばマルチビーム半導体レーザ装置全体の小型化を図るためには、マルチビーム半導体レーザ装置に付属する光学系の小型化が必要となる。これに伴って、マルチビーム半導体発光装置の各半導体レーザ素子から出射されるビーム間隔をできるだけ狭くするために、マルチビーム半導体発光装置の高集積化の要求が高まっている。
【０００４】
そこで、マルチビーム半導体レーザ装置を高集積化する開発研究が盛んに行われ、例えば特開２０００−２６９６０１号公報は、独立駆動型マルチビーム半導体レーザ装置の構成及び製造方法の一例を開示している(第２頁及び第３頁)。
以下に、図１１を参照して、前掲公報に開示されているマルチビーム半導体レーザ装置１０の構成及びその製造方法を説明する。図１１は従来のマルチビーム半導体レーザ装置の斜視図である。
マルチビーム半導体レーザ装置１０は、図１１に示すように、独立に駆動できるように、３個の分離領域１２Ａ〜Ｃを介してそれぞれレーザ光の出射方向に平行に配置された複数の半導体発光部、つまり４個の端面出射型半導体レーザ素子１４Ａ〜Ｄを備えている。
【０００５】
各半導体レーザ素子１４Ａ〜Ｄは、共通のｎ型半導体基板１６上に、レーザ構造を構成する化合物半導体層積層構造、例えばｎ型第１クラッド層１８、活性層２０、ｐ型第２クラッド層２２、中央領域をレーザの出射方向に平行にストライプ状に開口した電流ブロック層２４、キャップ層２６の積層構造を備えている。
また、各半導体レーザ素子１４Ａ〜Ｄは、それぞれ、電流ブロック層２４の中央開口領域上方のキャップ層２６上に、ｐ側電極２８Ａ〜Ｄを備えている。
【０００６】
半導体レーザ素子１４Ａと１４Ｂ、半導体レーザ素子１４Ｂと１４Ｃ、及び半導体レーザ素子１４Ｃと１４Ｄとは、それぞれの間に設けられた分離領域１２Ａ〜Ｃによって電気的に分離されている。分離領域１２Ａ〜Ｃは、それぞれ、キャップ層２６、電流ブロック層２４、第２クラッド層２２、活性層２０、及び第１クラッド１８を貫通して半導体基板１６に達する分離溝３０と、分離溝３０の溝壁を含めて全面に成膜されている絶縁膜３２とから構成されている。
更に、分離領域１２Ａ〜Ｃは、分離溝３０の埋め込みを含めて全面に成膜された分離溝埋め込み絶縁層３４により平坦化されている。
【０００７】
ｐ側電極２８Ａ〜Ｄは、絶縁膜３２と分離溝埋め込み絶縁層３４とを開口した窓３６Ａ〜Ｄにより外方に露出している。
また、外部との接続端子として、半導体レーザ素子１４Ａの外側領域にはボンディングパッド３８Ａ、Ｂ、及び半導体レーザ素子１４Ｄの外側領域にはボンディングパッド３８Ｃ、Ｄが独立して設けてある。ｐ側電極２８Ａ〜Ｄは、それぞれ、導体４０Ａ〜Ｄによりボンディングパッド３８Ａ〜Ｄに接続されている。
また、ｎ型半導体基板１６の裏面に共通のｎ側電極４２が設けられている。
【０００８】
この構成によれば、各ｐ側電極２８Ａ〜Ｄ と、共通のｎ側電極４２との間にそれぞれ独立に駆動電圧を印加することによって、電流が、電流ブロック層２４の中央のストライプ状開口の下方領域（ストライプ部４４）の活性層２０に限定的に注入され、発光する。このストライプ部４４は、対向する端面が劈開によって鏡面に形成され、ストライプ状の光共振器を構成する。
これら半導体レーザ素子１４Ａ〜Ｄは、素子分離領域１２Ａ〜Ｃによって相互に分離され、かつｐ側電極２８Ａ〜Ｄが半導体レーザ素子１４Ａ〜Ｄ毎に電気的に独立して設けられているので、ｐ側電極２８Ａ〜Ｄとｎ側電極４２との間に電圧を印加することにより、それぞれ独立に動作することができる。
【０００９】
次に、図１２から図１７を参照して、マルチビーム半導体レーザ装置１０の製造方法を説明する。図１２(ａ)から図１２(ｃ)、図１３(ｄ)から図１３(ｆ)、及び図１４(ｇ)から図１４(ｉ)は、それぞれ、従来の方法に従って、マルチビーム半導体レーザ装置を製造する際の各工程の基板断面図である。また、図１５、図１６、及び図１７は、それぞれ、電流ブロック層の平面図、ｐ側電極の平面図、及び絶縁膜から露出したｐ側電極の平面図である。
先ず、図１２（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ半導体基板１６上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層１８、活性層２０、及びｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層２２を順次エピタキシャル成長させる。
次いで、第２クラッド層２２をエッチングして、図１２（ｂ）に示すように、各半導体レーザ素子１４Ａ〜Ｄのｐ側電極２８Ａ〜Ｄ形成領域の両側に沿ってそれぞれストライプ状の浅溝４４を形成する。つまり、浅溝４４と浅溝４４との間の領域がｐ側電極２８Ａ〜Ｄの下方に位置するようにする。
【００１０】
次に、第２クラッド層２２と異なる導電型のｎ型ＧａＡｓ半導体層を基板全面にエピタキシャル成長させて、浅溝４４内を埋め込み、続いてエッチバックして、図１２（ｃ）に示すように、浅溝４４内にのみｎ型ＧａＡｓ半導体層からなる電流ブロック層２４を形成する。
これにより、電流ブロック層２４は、図１５に示すように、第２クラッド層２２上にストライプ状に平行配列で形成される。
【００１１】
次いで、図１３（ｄ）に示すように、第２クラッド層２２及び電流ブロック層２４上に全面的に第２クラッド層２２と同導電型のｐ型ＧａＡｓキャップ層２６をエピタキシャル成長させる。これにより、レーザ構造を構成する化合物半導体積層構造を形成することができる。
図１３（ｅ）に示すように、隣り合う各電流ブロック層２４間上のキャップ層２６上に、フォトリソグラフイ処理及びエッチング加工により互いに分離されたストライプ状のｐ側電極２８Ａ〜Ｄをオーミックに被着形成する。尚、両側のｐ側電極２８Ａ 及び２８Ｄは、図１６に示すように、その一部を外側に向かって延在させたＬ字パターンを有するように形成する。
次に、図１３（ｆ）及び図１６に示すように、ｐ側電極２８Ａ〜２８Ｄの電極間領域にｐ側電極２８Ａ〜２８Ｄに沿って、それぞれ、キャップ層２６から下方に向け少なくとも活性層２０を貫通する分離溝３０を形成する。
【００１２】
続いて、図１４（ｇ）に示すように、分離溝３０の溝壁を含めて基板全面に絶縁膜３２をＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 法によって成膜する。
次いで、図１４（ｈ）に示すように、フォトリソグラフイ処理及びエッチング加工により絶縁膜３２をエッチングして、各電極２８Ａ〜２８Ｄ 上にそれぞれ窓３６Ａ〜３６Ｄを開口する。
次いで、図１４（ｉ）に示すように、各分離溝３０内を埋込むように、平坦化絶縁材３４を基板全面的に塗布して分離溝埋め込み絶縁層３４を形成する。続いて、図１１及び図１７に示すように、分離溝埋め込み絶縁層３４を時間制御によりエッチバックして窓３６Ａ〜Ｄを再び開口して、ｐ側電極２８Ａ〜２８Ｄ をそれぞれ外部に露呈させる。
【００１３】
そして、図１１に示すように、フォトリソグラフイ処理及びエッチング加工により窓３６Ｂ、３６Ｃを介して露出したｐ側電極２８Ｂ、Ｃ にそれぞれオーミックにコンタクトさせた導体４０Ｂ、４０Ｃを絶縁膜３２上に延在形成すると共に導体４０Ｂ、４０Ｃの延長端にボンディングパッド３８Ｂ、３８Ｃを形成する。
同様に、フォトリソグラフイ処理及びエッチング加工により窓３６Ａ、３６Ｄを介して露出したｐ側電極２８Ａ、２８Ｄに接続した導体４０Ａ、４０Ｄを絶縁膜３２上に延在形成し、かつ導体４０Ａ及びＤの延長端にボンディングパッド３８Ａ、３８Ｄを形成する。
これら、ボンディングパッド３８には、図示しないが、それぞれ外部リード例えばＡｕのワイヤをボンディングする。
また、半導体基板１６の裏面に、共通のｎ型電極４２を全面的にオーミックに被着する。
【特許文献１】特開２０００−２６９６０１号公報(第２頁及び第３頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の技術では、キャップ層２６から少なくとも活性層２０を貫通する分離溝３０を形成した後、基板全面にＣＶＤ法により絶縁膜３２を成膜する形成する工程、フォトリソグラフイ処理及びエッチング加工により絶縁膜３２をエッチングし、ｐ側電極２８Ａ〜Ｄ上にそれぞれ窓３６Ａ〜Ｄを開口する工程、平坦化絶縁材を基板全面に塗布して分離溝埋め込み絶縁層３４を成膜して分離溝３０内を埋込む工程、分離溝埋め込み絶縁層３４を時間制御によりエッチバックして再び窓３６Ａ〜Ｄを開口し、ｐ側電極２８Ａ〜Ｄを外部に露呈させる工程、及びスパッタ法等により金属膜を成膜し、次いでフォトリソグラフイ処理及びエッチング加工により金属膜をパターニングして、導体４０Ａ〜Ｄ及びボンディングパッド３８Ａ〜Ｄを形成する工程等のフォトリソグラフイ処理及びエッチング加工による多数の工程を必要とする。
【００１５】
つまり、本発明が解決しようとする問題点は、フォトリソグラフイ処理及びエッチング加工を適用して行うこれらの工程は、工程毎にフォトマスク、及びエッチングマスクが必要であり、作業時間を要すると共に経費が嵩んで、生産効率の向上が難しいことである。また、時間制御によるエッチバックを分離溝埋め込み絶縁層を施して、窓を再開口する工程では、歩留まりの向上が難しいことである。
【００１６】
以上のような事情に鑑みて、本発明の目的は、生産効率の高い構成を備えたマルチビーム半導体発光装置及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明に係るマルチビーム半導体発光装置は、絶縁膜で被覆された複数個の端面出射型半導体発光部が素子分離領域を介して出射方向に平行に半導体基板上に配置され、各発光部の一方の電極が発光部毎に絶縁膜から露出して設けられ、ボンディングパッドが複数個の発光部の外側領域に設けられ、かつ導電層が一方の電極からボンディングパッドまで絶縁膜上に延在して一方の電極をボンディングパッドに電気的に接続しているマルチビーム半導体発光装置において、
絶縁膜が、有機絶縁物を溶媒に溶解した溶液、微粒子状の無機絶縁物を液体に分散させた懸濁液、及び無機絶縁物を溶媒に溶解した溶液のいずれかを液滴として吐出させ、次いで溶媒又は液体を蒸発させてなる絶縁膜として形成されていることを特徴としている。
【００１８】
本発明に係るマルチビーム半導体発光装置で、発光部は半導体レーザ素子でも、またダイオードでも良い。
また、発光部の構成、即ち発光部を構成する化合物半導体の組成、基板の組成、発光部の発振波長等には制約は無い。
【００１９】
液体又は溶液を液滴として吐出させる方法として、好適には、インクジェット方式による印刷法を適用する。インクジェット方式は、記録ヘッドのノズルから記録液（インク）の小滴を厳密なパターン制御の下で対象物に向かって飛翔させ、インクのドットを対象物の所望領域に選択的に付着させて所望パターンのインク膜を成膜し、対象物上にインク膜からなる所望パターンの画像を印刷する手法である。
インクジェット方式は、簡単な構成により高画質の画像を出力することができるので、画像を印刷する方法として広く利用されている。
【００２０】
インクジェット装置は、インク滴を噴射する圧力を圧電素子や発熱素子の作用により発生させる複数の圧力発生室と、インクを収容し、インクを圧力発生室に供給するリザーバと、圧力発生室に連通し、圧力発生室の圧力によりインクを噴射するノズル開口とを有するインクジェット式記録ヘッドを備え、印字信号に対応して圧力発生室内のインクに吐出エネルギを印加してノズル開口からインク滴を噴射する。
インクジェット方式は、インクを飛翔させる方式の相違により、サーマル方式、連続振動発生方式（ピエゾ方式）、静電引力方式等がある。
【００２１】
サーマル方式は、インクの局所的な加熱により気泡を発生させ、発生した気泡の圧力によりインクをノズル開口から押し出して印刷対象物に向け飛翔させる方式である。
サーマル方式によるプリンタは、高密度に配置され、インクを加熱する発熱素子、ロジック集積回路により発熱素子を駆動する駆動回路等を半導体基板上に搭載したプリンタヘッドを備え、発熱素子を駆動してインクをノズル開口から噴射している。
【００２２】
連続振動発生方式（ピエゾ方式）は、圧力発生室の一部を振動板で構成し、この振動板を圧電素子により変形させてノズル開口からインクを吐出させる。圧電振動式のインクジェット式ヘッドには、圧電素子の軸方向に伸長、収縮する縦振動モードの圧電素子を使用したものと、たわみ振動モードの圧電素子を使用したものの２種類が知られている。
また、アクチュエータに静電気を用いた静電引力方式インクジェットヘッドも知られている。
【００２３】
インクジインクジェットプリンタに使用されるインクは、以下の諸条件を満足することが必要である。
（１）粘度、表面張力、電解度、密度等の物性値が、記録ヘッドのインク吐出特性に応じた適正範囲内にあること。
（２）長期間の使用中に、記録ヘッドの材料やインクを保持する部品とインクとの間の化学反応による化学変化や、インクに熱が作用することによる化学変化等により固形分の析出が生じたり、インク物性値が変化したりするようなことがないこと。
（３）インクジェットプリンタの記録ヘッドのノズル開口が目詰まりしたり、完全に詰まらなくてもノズル近傍に固形分、粘着物が付着したり、或いはノズル内のインクの物性値、特には粘度が大きく変化したりすると、記録性、吐出安定性、吐出応答性が低下する。従って、記録休止中にノズル開口内のインクが増粘したり、固化したりして、記録ヘッドのノズル開口を目詰まりさせるようなことがないこと。
（４）記録に際して必要な印字濃度が得られること。
一般に、インク中の溶質含有量を増して印字濃度を高くしようとすると、上述の（３）のノズル開口の目詰まりが生じ易くなる傾向がある。そこで、インクとして、溶媒に対する溶解度が高い有機又は無機絶縁物が求められる。
（５）インクが印刷対象物に速やかに定着して、ドットに不規則な滲みが生じないないこと。
【００２４】
従って、印刷法でインクジェット法を適用する際には、有機絶縁物を溶媒に溶解した溶液、微粒子状の無機絶縁物を液体に分散させた懸濁液、及び無機絶縁物を溶媒に溶解した溶液の性状が、上述のインクに対する要求を満たすようにすることが重要である。
【００２５】
溶液及び懸濁液を吐出させるノズル開口の孔径は、プリンタで一般に使用されている、１０〜８０μｍ程度か、更に小さい孔径である。特に、導電層やボンディングパッド等の配線部分を形成するためのノズル開口は、孔径として２〜３μｍ程度が望ましい。
【００２６】
ボンディングパッド及び導電層の形成材料には、金、アルミニウム、銅、インジウム、スズ、銀、又はそれらの合金の微粒子で粒径がノズル孔以下、望ましくは２〜３μｍ以下の粒子を分散させた懸濁液を使用する。平均粒径が大きくなると、ノズルの詰まりや金属粒子の沈降が起こり易くなる。
特に、半導体レーザ素子のストライプ状の電極を形成する場合には、ストライプ幅の１／５〜１／６程度の粒径であれば、スムーズなストライプを形成できる。例えば３μｍのストライプ幅の場合には、０．２〜０．６μｍの粒径の微粒子が望ましい。
【００２７】
絶縁膜の成膜材料には、アルミナ(Ａｌ2Ｏ3)や、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＴｉＯx (Ｘ＝１〜２)、ＺｒＯ2、ＭｏＯ3等の無機絶縁物を利用できる。懸濁液のときには、金属微粒子と同じ程度の粒径の無機絶縁物微粒子を使用する。
また、有機絶縁物としては、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート等のエンジニアリングプラスチックに代表される耐熱性、耐溶剤性、成型性の良好な樹脂を用いる。
【００２８】
溶媒としては、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール及びイソブチルアルコールのような炭素数１〜４のアルキルアルコール；アセトン及びジアセトンアルコール、ピロリドンのようなケトンまたはケトンアルコール；テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)及びジオキサンのようなエーテル；エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール及びトリエチレングリコールのようなアルキレングリコール；ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールのようなポリアルキレングリコール；エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル及びトリエチレングリコールモノエチルエーテルのような多価アルコールの低級アルキルエーテル；ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテートのような低級アルキルエーテルアセテート；グリセリン；アセトアミドのような有機溶媒、あるいは、これらの有機溶媒に５０〜９７重量％の範囲で水を加えた水溶液である。
【００２９】
印刷法により絶縁膜、ボンディングパッド、導電層等を成膜する際には、溶液の溶媒又は懸濁液の液体を蒸発させるために、インクジェット方式による成膜の後に加熱処理を施す。尚、金属の酸化を抑制するためには、１０〜４Ｐａ以下の真空中、あるいは不性ガス雰囲気中で行うのが好ましい。成膜した絶縁膜、ボンディングパッド、及び導電層を乾燥するには、温度４０〜１００℃で加熱する。尚、導電層等の金属膜の強度を得るためには、加熱温度として望ましくは金属微粒子間の金属拡散を促進できる温度、例えば１４０〜６００℃の範囲の温度を選択する。
【００３０】
本発明の好適な実施態様は、導電層が、金属微粒子を液体に分散させた懸濁液又は金属を溶媒に溶解した溶液を液滴として吐出させ、次いで液体又は溶媒を蒸発させてなる金属層として形成されている。
本発明の更に好適な実施態様は、ボンディングパッドが、金属微粒子を液体に分散させた懸濁液又は金属を溶媒に溶解した溶液を液滴として吐出させ、次いで液体又は溶媒を蒸発させてなる金属層として形成されている。
【００３１】
本発明の更に好適な実施態様は、半導体発光部が、半導体レーザ素子として形成されている。
本実施態様では、好適には、素子分離領域が、半導体レーザ素子の半導体積層構造の上から下方に少なくとも活性層を貫通する分離溝と、分離溝を埋め込む分離溝埋め込み絶縁層とで構成され、分離溝埋め込み絶縁層が有機絶縁物を溶媒に溶解した溶液、微粒子状の無機絶縁物を液体に分散させた懸濁液、及び無機絶縁物を溶媒に溶解した溶液のいずれかを液滴として吐出させ、次いで溶媒又は液体を蒸発させてなる絶縁層として形成されている。
更に、好適には、分離溝を埋め込んだ分離溝埋め込み絶縁層が、発光部上の絶縁膜に連続して形成され、マルチビーム半導体発光装置の上面を平坦化している。
【００３２】
本発明に係るマルチビーム半導体発光装置の製造方法は、複数個の端面出射型半導体発光部を構成する化合物半導体積層構造を半導体基板上に形成する工程と、
化合物半導体積層構造上に発光部毎に離隔して複数個のストライプ状の電極を形成する工程と、
電極に沿って発光部毎に化合物半導体積層構造を分離する分離溝を形成して複数個の半導体発光部を形成する工程と、
電極を露出させつつ分離溝の溝壁を含めて化合物半導体積層構造上に絶縁膜を成膜する絶縁膜成膜工程と
を有し、絶縁膜を成膜する際、印刷法を適用して、有機絶縁物を溶媒に溶解した溶液、微粒子状の無機絶縁物を液体に分散させた懸濁液、及び無機絶縁物を溶媒に溶解した溶液のいずれかを液滴として吐出させ、次いで溶媒又は液体を蒸発させて絶縁膜を成膜することを特徴としている。
【００３３】
本発明方法の好適な実施態様は、絶縁膜成膜工程に続いて、分離溝埋め込み絶縁層を成膜して分離溝を埋め込む工程を有し、
分離溝を埋め込む際、印刷法を適用して、有機絶縁物を溶媒に溶解した溶液、微粒子状の無機絶縁物を液体に分散させた懸濁液、及び無機絶縁物を溶媒に溶解した溶液のいずれかを液滴として吐出させ、次いで溶媒又は液体を蒸発させて分離溝埋め込み絶縁層を形成し、化合物半導体積層構造上を平坦化する。
【００３４】
本発明方法の更に好適な実施態様は、分離溝埋め込み絶縁層を成膜して分離溝を埋め込む工程に続いて、複数個の発光部の外側領域にボンディングパッドを形成する工程と、電極から発光部を跨ってボンディングパッドまで延在し、電極をボンディングパッドに電気的に接続する導電層を形成する工程とを有し、
ボンディングパッド及び導電層を形成する際、印刷法を適用して、金属微粒子を液体に分散させた懸濁液又は金属を溶媒に溶解した溶液を液滴として吐出させ、次いで液体又は溶媒を蒸発させてなる金属層としてボンディングパッド及び導電層を形成する。
また、化合物半導体積層構造上に発光部毎に離隔して複数個のストライプ状の電極を形成する工程では、印刷法を適用して、金属微粒子を液体に分散させた懸濁液又は金属を溶媒に溶解した溶液を液滴として吐出させ、次いで液体又は溶媒を蒸発させてなる導電性金属層としてストライプ状の電極を形成するようにしてもよい。
好適には、印刷法として、インクジェット法を使用する。
【発明の効果】
【００３５】
本発明方法では、化合物半導体積層構造の上から下方に少なくとも活性層を貫通する分離溝を形成した後、電極を露出させた絶縁膜を印刷法、例えばインクジェット印刷の要領で一度にパターン形成することができる。更に、分離溝埋め込み絶縁層、ボンディングパッド、及び導電層を同様に印刷法、例えばインクジェット印刷の要領で一度にパターン形成することができる。絶縁膜の成膜に際しては電極を露出させるフォトリソグラフイ処理及びエッチング加工、分離溝埋め込み絶縁層の形成に際してはエッチバック加工、ボンディングパッド及び導電層の形成に際してはフォトリソグラフイ処理及びエッチング加工によるパターニング工程を省くことが出来る。これにより、工程数を減少させ、製造コストを削減することができる。
本発明方法によれば、３インチ程度のウエハを複数枚を一度に処理することが可能であり、しかも、１枚／分程度で連続的に処理することできる。
また、工程数が少ないので、工程の管理が容易で歩留りの向上とそれによるコスト削減が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下に、実施例を挙げ、添付図面を参照して、本発明の実施を具体的かつ詳細に説明する。尚、以下の実施例で示す成膜方法、化合物半導体層の組成及び膜厚、リッジ幅、プロセス条件等は、本発明の理解を容易にするための一つの例示であって、本発明はこの例示に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３７】
マルチビーム半導体発光装置の実施例
本実施例は本発明に係るマルチビーム半導体発光装置をマルチビーム半導体レーザ装置に適用した実施例の一例であって、図１はマルチビーム半導体レーザ装置の構成を示す斜視図、及び図２は発光部として設けられた半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。尚、図１及び図２に示す部位のうち、図１１に示すものと同じものには、同じ符号を付している。
本実施例のマルチビーム半導体レーザ装置５０は、図１に示すように、半導体基板１６上に、素子分離領域５２Ａ〜Ｅを介して出射方向に平行に形成され、相互に独立して駆動できるように構成された４個の端面出射型半導体レーザ素子１４Ａ〜Ｄを備えている。
【００３８】
半導体レーザ素子１４Ａ〜Ｄは、それぞれ、上面が絶縁膜５４で被覆され、ｐ側電極２８Ａ〜Ｄを絶縁膜５４から露出させている。導電層５６Ａ〜Ｄが、ｐ側電極２８Ａ〜Ｄから半導体レーザ素子１４Ａ、１４Ｄの外側に設けられているボンディングパッド５８Ａ〜Ｄまで絶縁膜５４上に延在し、ｐ側電極２８Ａ〜Ｄをボンディングパッド５８Ａ〜Ｄに電気的に接続している。
【００３９】
マルチビーム半導体レーザ装置５０は、素子分離領域５２、絶縁膜５４、及びボンディングパッド５８Ａ〜Ｄの構成、並びにｐ側電極２８Ａ〜Ｄとボンディングパッド５８Ａ〜Ｄとを接続する導電層５６Ａ〜Ｄの構成が異なることを除いて、従来のマルチビーム半導体レーザ装置１０と基本的には同じ構成を備えている。
【００４０】
各半導体レーザ素子１４Ａ〜Ｄは、図２に示すように、従来のマルチビーム半導体レーザ装置１０と同様に、共通のｎ型ＧａＡｓ半導体基板１６上に、それぞれ、ｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ第１クラッド層１８、ノンドープＡｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ活性層２０、ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ第２クラッド層２２、中央領域をストライプ状に開口したｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層２４、及びｐ型の（Ａｌ）ＧａＡｓキャップ層２６の共通の積層構造を備えている。
【００４１】
活性層／ガイド層２０は、膜厚６０ｎｍ以上６５ｎｍ以下のＡｌ0.3 Ｇa0.7Ａs ガイド層と、屈折率がガイド層より大きい膜厚１０ｎｍのＡｌ0.14 Ｇａ0.86Ａｓ活性層と、膜厚６０ｎｍ以上６５ｎｍ以下のＡｌ0.3Ｇa0.7Ａs ガイド層との３層積層膜として構成されている。
また、各半導体レーザ素子１４Ａ〜Ｄは、それぞれ、電流ブロック層２４の中央の開口領域上方のキャップ層２６上にｐ側電極２８Ａ〜Ｄを備えている。
【００４２】
半導体レーザ素子１４Ａと外側領域、半導体レーザ素子１４Ａと１４Ｂ、半導体レーザ素子１４Ｂと１４Ｃ、半導体レーザ素子１４Ｃと１４Ｄと、及び半導体レーザ素子１４Ｄと外側領域とは、それぞれの間に設けられた分離領域５２Ａ〜Ｅによって電気的に分離されている。
分離領域５２Ａ〜Ｅは、それぞれ、キャップ層２６、電流ブロック層２４、第２クラッド層２２、活性層２０、及び第１クラッド１８を貫通して半導体基板１６に達する分離溝３０と、分離溝３０の溝壁を含めて全面に成膜されている絶縁膜５４と、分離溝３０の埋め込み層として成膜され、平坦化されている分離溝埋め込み絶縁層６０とから構成されている。
【００４３】
絶縁膜５４は、インクジェット方式による印刷法により、溶媒、例えばＮ，Ｎジメチルアセトアミドに有機絶縁物、例えばポリイミドを溶解した溶液、又は液体エタノール５０％水溶液に粒径０．５μｍの微粒子状の無機絶縁物、例えばＳｉＯ2を分散させた懸濁液を吹き付け、溶媒又は液体を蒸発させることにより成膜されている。また、分離溝埋め込み絶縁層６０は、インクジェット方式による印刷法により、溶媒、例えばＮ，Ｎジメチルアセトアミドに有機絶縁物、例えばポリイミドを溶解した溶液、又は液体エタノール５０％水溶液に粒径０．２μｍの微粒子状の無機絶縁物、例えばＳｉＯ2を分散させた懸濁液を吹き付け、溶媒又は液体を蒸発させることにより成膜されている。
尚、絶縁膜５４及び分離溝埋め込み絶縁層６０は、溶媒、例えば水を主成分とする溶媒に無機絶縁物、例えばシラノール化合物を溶解した溶液を吹き付け、溶媒又は液体を蒸発させることにより成膜しても良い。
【００４４】
ｐ側電極２８Ａ〜Ｄは、絶縁膜５４を開口した窓５９により外方に露出している。
また、半導体レーザ素子１４Ａの外側領域及び半導体レーザ素子１４Ｄの外側領域には、外部との接続端子としてボンディングパッド５８Ａ、５８Ｂ及びボンディングパッド５８Ｃ、５８Ｄがそれぞれ、独立して設けてある。ｐ側電極２８Ａ〜Ｄは、それぞれ、導電層５６によりボンディングパッド５８Ａ〜Ｄに接続されている。
また、ｎ型半導体基板１６の裏面に共通のｎ側電極４２が設けられている。
【００４５】
本実施例のマルチビーム半導体レーザ装置５０は、上述のように、絶縁膜５４、導電層５６、及びボンディングパッド５８が、インクジェット方式による印刷法により形成できる構成を備えているので、工程数を大幅に削減でき、かつコストを軽減できる。
【実施例２】
【００４６】
マルチビーム半導体発光装置の製造方法の実施例
本実施例は、本発明に係るマルチビーム半導体発光装置の製造方法を上述のマルチビーム半導体レーザ装置の製造に適用した実施例である。図３(ａ)から図３(ｃ)，図４(ｄ)から図４(ｆ)、及び図５から図８は、それぞれ、本実施例の方法に従って、マルチビーム半導体レーザ装置を製造する際の工程ごとの基板断面図である。図３から図８に示すもののうち、図１、図２、及び図１１から図１７に示す部位と同じものには同じ符号を付している。
先ず、図３（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ半導体基板１６上に、ｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ第１クラッド層１８、ノンドープＡｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ活性層２０、及びｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ第２クラッド層２２を、順次、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition: 有機金属気相成長）法によってエピタキシャル成長させる。
【００４７】
次いで、第２クラッド層２２をエッチングして、図３（ｂ）に示すように、各半導体レーザ素子１４Ａ〜Ｄのｐ側電極２８Ａ〜Ｄ形成領域に沿ってそれぞれ所定幅のストライプ状の浅溝４４を所定の間隔で形成する。つまり、浅溝４４と浅溝４４との間の領域がｐ側電極２８Ａ〜Ｄの下方に位置するように溝４４を形成する。
【００４８】
次に、第２クラッド層２２と異なる導電型のｎ型ＧａＡｓ半導体層を基板全面にエピタキシャル成長して浅溝４４内を埋め込み、続いてｎ型ＧａＡｓ半導体層をエッチバックして、図３（ｃ）に示すように、浅溝４４内にのみｎ型ＧａＡｓ半導体層からなる電流ブロック層２４を形成する。
これにより、電流ブロック層２４は、図３(ｃ)に示すように、第２クラッド層２２上にストライプ状に平行配列で形成される。
【００４９】
次いで、図４（ｄ）に示すように、第２クラッド層２２及び電流ブロック層２４上基板全面に第２クラッド層２２と同導電型のｐ型ＧａＡｓキャップ層２６をエピタキシャル成長してレーザ構造を構成する化合物半導体積層構造を形成する。
図４（ｅ）に示すように、隣り合う各電流ブロック層２４間領域の上方のキャップ層２６上に、互いに分離されたストライプ状のｐ側電極２８Ａ〜Ｄをフォトリソグラフイ処理及びエッチング加工によりオーミックに被着形成する。尚、インクジェット法により、ストライプ状のｐ側電極２８Ａ〜Ｄを印刷形成することもできる。
【００５０】
次に、図４（ｆ）に示すように、ｐ側電極２８Ａ〜２８Ｄに沿ってｐ側電極２８Ａの外側領域、ｐ側電極２８Ａ〜２８Ｄ間領域、及びｐ側電極２８Ｄの外側領域をエッチングして、それぞれ、キャップ層２６、電流ブロック層２４、第２クラッド層２２、活性層２０、及び第１クラッド層１８を貫通する分離溝３０を形成する。
【００５１】
次に、本実施例の方法では、インクジェット方式による印刷法により、溶媒、例えばＮ，Ｎジメチルアセトアミドに有機絶縁物、例えばポリイミドを溶解した溶液、又は液体エタノール５０％水溶液に粒径０．５μｍの微粒子状の無機絶縁物、例えばＳｉＯ2を分散させた懸濁液を、ｐ側電極２８Ａ〜Ｄを除き分離溝３０の溝壁を含む基板全面に吹き付け、溶媒又は液体を蒸発させることにより、図５に示すように、ｐ側電極２８Ａ〜Ｄを露出させ、かつ分離溝３０の溝壁を含む基板全面を覆う膜厚１μｍの絶縁膜５４を成膜する。
【００５２】
続いて、インクジェット方式による印刷法により、溶媒、例えばＮ，Ｎジメチルアセトアミドに有機絶縁物、例えばポリイミドを溶解した溶液、又は液体エタノール５０％水溶液に粒径０．２μｍの微粒子状の無機絶縁物、例えばＳｉＯ2を分散させた懸濁液を分離溝３０に吹き付け、溶媒又は液体を蒸発させることにより、分離溝埋め込み絶縁層６０を成膜し、図６に示すように、分離溝３０を埋め込むと共に平坦化する。
尚、絶縁膜５４及び分離溝埋め込み絶縁層６０は、溶媒、例えば水を主成分とする溶媒に無機絶縁物、例えばシラノール化合物を溶解した溶液を吹き付け、溶媒又は液体を蒸発させることにより成膜しても良い。
以上の工程により、図７に示すように、ｐ側電極２８Ａ〜Ｄを露出させた絶縁膜５４で被覆され、かつ分離溝埋め込み絶縁層６０で分離溝３０を埋め込んだ積層構造を形成することができる。
【００５３】
次いで、インクジェット方式による印刷法により、図８に示すように、半導体レーザ素子１４Ａの外側領域にボンディングパッド５８Ａ、及びボンディングパッド５８Ａとｐ側電極２８Ａとを接続する導電層５６Ａとを同時に形成する。
同様に、ボンディングパッド５８Ｂ及び導電層５６Ｂを形成する。また、インクジェット方式による印刷法により、半導体レーザ素子１４Ｄの外側領域にボンディングパッド５８Ｃ、及びボンディングパッド５８Ｃとｐ側電極２８Ｃとを接続する導電層５６Ｃとを同時に形成する。同様に、ボンディングパッド５８Ｄ及び導電層５６Ｄを形成する。
続いて、半導体基板１６の裏面に、ｎ側電極４２を例えば全面的にオーミックに被着する。
【００５４】
本実施例の方法では、絶縁膜５４、分離溝埋め込み絶縁層６０、導電層５６、及びボンディングパッド５８の形成に際して、インクジェット方式による印刷法を適用しているので、従来の方法のようなフォトリソグラフイ処理及びエッチング加工を必要としない。
例えば、絶縁膜５４の成膜に際して、従来の方法によれば、絶縁膜５４を成膜した後、フォトリソグラフイ処理及びエッチング加工によりｐ側電極２８を露出させる開口５９を形成する必要があるが、本実施例の方法では、絶縁膜５４を成膜する際、窓５９を開口したパターンを維持しつつ絶縁膜５４を印刷成膜しているので、従来の方法のようなフォトリソグラフイ処理及びエッチング加工を必要としない。
【００５５】
また、分離溝埋め込み絶縁層６０の形成に際して、従来の方法によれば、分離溝埋め込み絶縁層の成膜の後、エッチバック加工を必要としているが、本実施例の方法では、分離溝の上縁で平坦化するように、分離溝埋め込み絶縁層６０を印刷成膜しているので、エッチバック加工を必要としない。
更には、導電層５６及びボンディングパッド５８の形成に際して、従来の方法によれば、金属層をスパッタ法等により堆積し、次いでフォトリソグラフイ処理及びエッチング加工よりパターニングしているが、本実施例の方法では、導電層及びボンディングパッドのパターンを維持しつつ金属膜を印刷成膜しているので、従来の方法のようなフォトリソグラフイ処理及びエッチング加工を必要としない。
以上のように、本実施例の方法によれば、従来の方法のようなフォトリソグラフイ処理及びエッチング加工を必要としないので、工程数を削減し、生産効率を上昇させ、製造コストを軽減することができる。
【実施例３】
【００５６】
マルチビーム半導体発光装置の実施例２
本実施例は、本発明に係るマルチビーム半導体発光装置をマルチビーム半導体レーザ装置に適用した実施例の別の例であって、図９は本実施例のマルチビーム半導体レーザ装置の斜視図、及び図１０は本実施例のマルチビーム半導体レーザ装置の各半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
本実施例のマルチビーム半導体レーザ装置６１は、図１０に示すように、発振波長６４０ｎｍ帯の埋め込みリッジ型のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子６２Ａ〜Ｄを発光部として４個備えていることを除いて、実施例１のマルチビーム半導体レーザ装置５０と同じ構成を有する。
【００５７】
半導体レーザ素子６２は、図１０に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板６４上に、ＭＯＣＶＤ法によって順次成膜された、ｎ型Ａｌ（Ｇａ）ＩｎＰクラッド層６６、アンドープのＡｌＧａＩｎＰ光導波層６８、活性層７０、アンドープのＡｌＧａＩｎＰ光導波層７２、ｐ型Ａｌ（Ｇａ）ＩｎＰクラッド層７４、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層７６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７８、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８０、及びｐ型ＧａＡｓキャップ層８２の積層構造を備えている。
【００５８】
ｎ型ＧａＡｓ基板６４には、例えば｛１００｝面から〈１１０〉方向に所定の角度、例えば８°〜１６°程度オフした主面を有する基板が用いられている。
また、活性層７０は、アンドープのＧａＩｎＰ量子井戸層とアンドープのＡｌＧａＩｎＰ障壁層とからなるＭＱＷ構造として構成されている。
【００５９】
上述の積層構造の上部は、ＧａＩｎＰエッチング停止層７６を停止層にしてｐ型ＧａＡｓキャップ層８２、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８０、及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７８がエッチングされ、ストライプ状リッジとして形成されている。
リッジの側面及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチング停止層７６上には、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流狭窄層８４が成膜され、リッジを埋め込んでいて、電流狭窄構造を形成している。
【００６０】
レーザ構造を構成する各化合物半導体層の厚さの一例を挙げると、ｎ型Ａｌ（Ｇａ）ＩｎＰクラッド層６６の膜厚は１μｍ、ＡｌＧａＩｎＰ光導波層６８、７２の膜厚は、それぞれ、５０ｎｍ、ＧａＩｎＰ量子井戸層の膜厚は５ｎｍ、ＡｌＧａＩｎＰ障壁層の膜厚は５ｎｍ、ｐ型Ａｌ（Ｇａ）ＩｎＰクラッド層７４の膜厚は０．１５〜０．５μｍ、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層７６の膜厚は１０〜５００ｎｍ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７８の厚さは０．８μｍ、及びｐ型ＧａＡｓキャップ層８２の膜厚は０．３μｍである。
【００６１】
ｐ型ＧａＡｓキャップ層８２及びｎ型ＡｌＧａＡｓ埋め込み層８４上には例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極が、ｐ側電極８６として形成されている。
また、ｎ型ＧａＡｓ基板６４の裏面に例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ電極が、ｎ側電極８８として形成されている。
【００６２】
半導体レーザ素子６２Ａとその外側領域、半導体レーザ素子６２Ａと６２Ｂ、半導体レーザ素子６２Ｂと６２Ｃ、半導体レーザ素子６２Ｃと６２Ｄ、及び半導体レーザ素子６２Ｄとその外側領域とは、それぞれの間に設けられた分離領域５２Ａ〜Ｅによって電気的に分離されている。
分離領域５２Ａ〜Ｅは、それぞれ、電流狭窄層８４、エッチング停止層７６、ｐ型クラッド層７４、光導波層７２、活性層７０、光導波層６８、及びｎ型クラッド層６６を貫通して半導体基板１６に達する分離溝９０と、分離溝９０の溝壁を含めて全面に成膜されている絶縁膜５４と、分離溝９０の埋め込み層として成膜され、平坦化されている分離溝埋め込み絶縁層６０とから構成されている。
【００６３】
絶縁膜５４は、インクジェット方式による印刷法により、溶媒、例えばＮメチル２ピロリドンに有機絶縁物、例えばポリイミドを溶解した溶液、又は液体エタノール５０％水溶液に平均粒径０．１μｍの微粒子状の無機絶縁物、例えばＡｌ2Ｏ3を分散させた懸濁液を吹き付け、溶媒又は液体を蒸発させることにより成膜されている。また、分離溝埋め込み絶縁層６０は、インクジェット方式による印刷法により、溶媒、例えばＮメチル２ピロリドンに有機絶縁物、例えばポリイミドを溶解した溶液、又は液体エタノール５０％水溶液に平均粒径０．１μｍの微粒子状の無機絶縁物、例えばＡｌ2Ｏ3を分散させた懸濁液を吹き付け、溶媒又は液体を蒸発させることにより成膜されている。
尚、絶縁膜５４及び分離溝埋め込み絶縁層６０は、溶媒、例えば水を主成分とする溶媒に無機絶縁物、例えばシラノール化合物を溶解した溶液を吹き付け、溶媒又は液体を蒸発させることにより成膜しても良い。
【００６４】
ｐ側電極８６Ａ〜Ｄは、絶縁膜５４を開口した窓５９により外方に露出している。
また、半導体レーザ素子８６Ａの外側領域及び半導体レーザ素子８６Ｄの外側領域には、外部との接続端子としてボンディングパッド５８Ａ、５８Ｂ及びボンディングパッド５８Ｃ、５８Ｄがそれぞれ、独立して設けてある。ｐ側電極２８Ａ〜Ｄは、それぞれ、導電層５６によりボンディングパッド５８Ａ〜Ｄに接続されている。
また、ｎ型半導体基板１６の裏面に共通のｎ側電極８８が設けられている。
【００６５】
本実施例のマルチビーム半導体レーザ装置６０は、上述のように、絶縁膜５４、導電層５６、及びボンディングパッド５８が、インクジェット方式による印刷法により形成できる構成を備えているので、工程数を大幅に削減できる。
【実施例４】
【００６６】
マルチビーム半導体発光装置の製造方法の実施例２
本実施例は、本発明に係るマルチビーム半導体発光装置の製造方法を上述のマルチビーム半導体レーザ装置の製造に適用した実施例である。図面は省略するが、以下にその製造方法を説明する。
先ず、従来と同様の方法によって、ｎ型ＧａＡｓ基板６４上に、半導体レーザ素子６２を作製する。つまり、ｎ型ＧａＡｓ基板６４上に、ＭＯＣＶＤ法によって、順次、ｎ型Ａｌ（Ｇａ）ＩｎＰクラッド層６６、アンドープのＡｌＧａＩｎＰ光導波層６８、活性層７０、アンドープのＡｌＧａＩｎＰ光導波層７２、ｐ型Ａｌ（Ｇａ）ＩｎＰクラッド層７４、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層７６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７８、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８０、及びｐ型ＧａＡｓキャップ層８２をエピタキシャル成長させて、積層構造を形成する。
ｎ型ＧａＡｓ基板６４には、例えば｛１００｝面から〈１１０〉方向に所定の角度、例えば８°〜１６°程度オフした主面を有する基板を使用する。
【００６７】
次いで、ＧａＩｎＰエッチング停止層７６を停止層にしてｐ型ＧａＡｓキャップ層８２、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８０、及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７８をエッチングして、ストライプ状リッジを形成する。
次いで、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流狭窄層８４をリッジ両側のＧａＩｎＰエッチング停止層７６上に再成長させる。
これにより、リッジのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７８の両側をｎ型ＡｌＧａＡｓ電流狭窄層８４で埋め込んだ電流狭窄構造を形成することができる。
【００６８】
ｐ型ＧａＡｓキャップ層８２及びｎ型ＡｌＧａＡｓ埋め込み層８４上には例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極からなるストライプ状のｐ側電極８６Ａ〜Ｄを形成する。
また、ｎ型ＧａＡｓ基板６４の裏面を研磨して所定の基板厚さに調整した後、ｎ型ＧａＡｓ基板６４の裏面に例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ電極からなるｎ側電極８８を形成する。
【００６９】
以上の工程を経て、図１０に示すレーザ構造を有するＧａＡｓウエハを作製することができる。
続いて、実施例１と同様にして、マルチビーム半導体レーザ装置を作製する。即ち、図示しないが、ｐ側電極８６Ａ〜８６Ｄに沿ってｐ側電極８６Ａの外側領域、ｐ側電極８６Ａ〜８６Ｄ間領域、及びｐ側電極８６Ｄの外側領域をエッチングして、それぞれ、電流狭窄層８４、エッチング停止層７６、ｐ型クラッド層７４、光導波層７２、活性層７０、光導波層６８、及びｎ型クラッド層６６を貫通して半導体基板１６に達する分離溝９０を形成する。
【００７０】
次に、本実施例の方法では、インクジェット方式による印刷法により、溶媒、例えばＮメチル２ピロリドンに有機絶縁物、例えばポリイミドを溶解した溶液、又は液体エタノール５０％水溶液に平均粒径０．１μｍの微粒子状の無機絶縁物、例えばＡｌ2Ｏ3を分散させた懸濁液を、ｐ側電極８６Ａ〜Ｄを除き分離溝９０の溝壁を含む基板全面に吹き付け、溶媒又は液体を蒸発させることにより、図９に示すように、ｐ側電極８６Ａ〜Ｄを露出させつつ分離溝９０の溝壁を含む基板全面に膜厚０．５μｍの絶縁膜５４を成膜する。
【００７１】
続いて、インクジェット方式による印刷法により、溶媒、例えばＮメチル２ピロリドンに有機絶縁物、例えばポリイミドを溶解した溶液、又は液体エタノール５０％水溶液に平均粒径０．１μｍの微粒子状の無機絶縁物、例えばＡｌ2Ｏ3を分散させた懸濁液を分離溝３０に吹き付け、溶媒又は液体を蒸発させることにより、分離溝埋め込み絶縁層６０を成膜し、図９に示すように、分離溝９０を埋め込むと共に平坦化する。
尚、絶縁膜５４及び分離溝埋め込み絶縁層６０は、溶媒、例えば水を主成分とする溶媒に無機絶縁物、例えばシラノール化合物を溶解した溶液を吹き付け、溶媒又は液体を蒸発させることにより成膜しても良い。
【００７２】
次いで、インクジェット方式による印刷法により、図９に示すように、半導体レーザ素子１４Ａの外側領域にボンディングパッド５８Ａ、及びボンディングパッド５８Ａとｐ側電極２８Ａとを接続する導電層５６Ａとを同時に形成する。
同様に、ボンディングパッド５８Ｂ及び導電層５６Ｂを形成する。また、インクジェット方式による印刷法により、半導体レーザ素子１４Ｄの外側領域にボンディングパッド５８Ｃ、及びボンディングパッド５８Ｃとｐ側電極２８Ｃとを接続する導電層５６Ｃとを同時に形成する。同様に、ボンディングパッド５８Ｄ及び導電層５６Ｄを形成する。
続いて、半導体基板１６の裏面に、ｎ側電極８８を例えば全面的にオーミックに被着する。
【００７３】
本実施例の方法では、絶縁膜５４、分離溝埋め込み絶縁層６０、導電層５６、及びボンディングパッド５８の形成に際して、インクジェット方式による印刷法を適用しているので、従来の方法のようなフォトリソグラフイ処理及びエッチング加工を必要としない。よって、工程数が削減され、生産効率が上昇し、製造コストを軽減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、マルチビーム半導体レーザ装置に限らず、分離溝を設け、次いで絶縁膜を成膜し、絶縁膜から電極を露出させる構成の装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施例１のマルチビーム半導体レーザ装置の構成を示す斜視図である。
【図２】実施例１のマルチビーム半導体レーザ装置の発光部として設けられた半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
【図３】図３(ａ)から図３(ｃ)、それぞれ、実施例の方法に従ってマルチビーム半導体レーザ装置を製造する際の工程ごとの基板断面図である。
【図４】図４(ｄ)から図４(ｆ)は、それぞれ、図３(ｃ)に続いて、実施例の方法に従ってマルチビーム半導体レーザ装置を製造する際の工程ごとの基板断面図である。
【図５】図４(ｆ)に続いて、実施例の方法に従ってマルチビーム半導体レーザ装置を製造する際の工程ごとの基板断面図である。
【図６】図５に続いて、実施例の方法に従ってマルチビーム半導体レーザ装置を製造する際の工程ごとの基板断面図である。
【図７】図６に続いて、実施例の方法に従ってマルチビーム半導体レーザ装置を製造する際の工程の基板斜視図である。
【図８】図７に続いて、実施例の方法に従ってマルチビーム半導体レーザ装置を製造する際の工程の基板斜視図である。
【図９】実施例１のマルチビーム半導体レーザ装置の構成を示す斜視図である。
【図１０】実施例１のマルチビーム半導体レーザ装置の発光部として設けられた半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
【図１１】従来のマルチビーム半導体レーザ装置の構成を示す斜視図である。
【図１２】図１２(ａ)から図１２(ｃ)、それぞれ、従来の方法に従ってマルチビーム半導体レーザ装置を製造する際の工程ごとの基板断面図である。
【図１３】図１３(ｄ)から図１３(ｆ)は、それぞれ、図１２(ｃ)に続いて、従来の方法に従ってマルチビーム半導体レーザ装置を製造する際の工程ごとの基板断面図である。
【図１４】図１４(ｇ)から図１４(ｉ)は、それぞれ、図１３(ｆ)に続いて、従来の方法に従ってマルチビーム半導体レーザ装置を製造する際の工程ごとの基板断面図である。
【図１５】電流ブロック層の平面図である。
【図１６】ｐ側電極の平面図である。
【図１７】絶縁膜から露出したｐ側電極の平面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０：従来のマルチビーム半導体レーザ装置、１２Ａ〜Ｃ：素子分離領域、１４：半導体レーザ素子、１６：ｎ型ＧａＡｓ半導体基板、１８：ｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ第１クラッド層、２０：ノンドープＡｌ0.14Ｇａ0.86Ａｓ活性層、２２：ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ第２クラッド層、２４：ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層、２６：ｐ型（Ａｌ）ＧａＡｓキャップ層、２８：ｐ側電極、３０：分離溝、３２：絶縁膜、３４：分離溝埋め込み絶縁層、３６：窓、３８：導体、４０：ボンディングパッド、４２：ｎ側電極、４４：浅溝、５０：実施例１のマルチビーム半導体レーザ装置、１６：ｎ型ＧａＡｓ半導体基板、１４：半導体レーザ素子、２８：ｐ側電極、５２：素子分離領域、５４：絶縁膜、５６：導電層、５８：ボンディングパッド、５９：窓、６０：分離溝埋め込み絶縁層、６１：実施例２のマルチビーム半導体レーザ装置、６２：発振波長６４０ｎｍ帯の埋め込みリッジ型のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子、６４：ｎ型ＧａＡｓ基板、６６：ｎ型Ａｌ（Ｇａ）ＩｎＰクラッド層、６８：アンドープのＡｌＧａＩｎＰ光導波層、７０：活性層、７２：アンドープのＡｌＧａＩｎＰ光導波層、７４：ｐ型Ａｌ（Ｇａ）ＩｎＰクラッド層、７６：ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層、７８：ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、８０：ｐ型ＧａＩｎＰ中間層、８２：ｐ型ＧａＡｓキャップ層、８４：ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流狭窄層、８６：ｐ側電極、８８：ｎ側電極、９０：分離溝。
【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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