(57)【要約】【課題】  プロセスの安定化を図りながら機械的強度をも確保し、レーザアレイの素子数（すなわち、レーザ発振するメサの個数）が増えても段差による段切れや配線抵抗の増大，ばらつきを防止することの可能な面発光型半導体レーザアレイを提供する。【解決手段】  レーザ発振するメサ１の周辺に複数のダミーメサ２を配置した構造の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサ１の配線電極３がダミーメサ２とダミーメサ２との間の平坦な部分に配置されるように、各ダミーメサ２の寸法が設定され、各ダミーメサ２が配置されることを特徴としている。【選択図】      図４
2007027362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振するメサの周辺に複数のダミーメサを配置した構造の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサの配線電極がダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置されるように、各ダミーメサの寸法が設定され、各ダミーメサが配置されることを特徴とする面発光型半導体レーザアレイ。
【請求項２】
レーザ発振するメサの周辺に複数のダミーメサを配置した構造の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサ形成時のエッチング特性に影響を与えずに、かつ、レーザ発振するメサの配線電極がダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置されるように、各ダミーメサの寸法および個数が設定され、各ダミーメサが配置されることを特徴とする面発光型半導体レーザアレイ。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサの配線電極がダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に１本ずつ配置されるように、各ダミーメサの寸法および個数が設定され、各ダミーメサが配置されることを特徴とする面発光型半導体レーザアレイ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の面発光型半導体レーザアレイにおいて、前記複数のダミーメサの少なくとも一部のダミーメサは、レーザ発振するメサよりも寸法が小さくなっていることを特徴とする面発光型半導体レーザアレイ。
【請求項５】
請求項４記載の面発光型半導体レーザアレイにおいて、前記複数のダミーメサの全てのダミーメサは、レーザ発振するメサよりも寸法が小さくなっていることを特徴とする面発光型半導体レーザアレイ。
【請求項６】
請求項４記載の面発光型半導体レーザアレイにおいて、前記複数のダミーメサとしては、レーザ発振するメサと同寸法のものと、レーザ発振するメサよりも寸法が小さくなっているものとの２種類が配置されることを特徴とする面発光型半導体レーザアレイ。
【請求項７】
請求項４記載の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサの周辺に配置されている複数のダミーメサの四隅のメサは、レーザ発振するメサよりも寸法が大きくなっていることを特徴とする面発光型半導体レーザアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光型半導体レーザアレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）は、端面発光型半導体レーザに比べて、製造コストが低く、アレイ化による集積化が容易であるなどの多くの利点を有していることから、光通信，光インターコネクション，光記録などの多くの分野で用いられることが期待されている。
【０００３】
また、面発光型半導体レーザアレイ（ＶＣＳＥＬアレイ）は、メサ構造のレーザ発振部（以後、メサと称す）を２次元集積化したものであり、具体的には例えば、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型半導体多層膜反射鏡，下部スペーサ層，多重量子井戸活性層，上部スペーサ層，低屈折率層，ｐ型半導体多層膜反射鏡を順次積層した半導体積層体を垂直方向にエッチングして複数のメサを形成し、メサ側壁と周辺を絶縁体で被覆した後、ポリイミドで平坦化し、メサ上表面に開口した発光面からレーザ光を出射する構成となっている。ここで、上部電極は、メサ上表面のコンタクト領域からポリイミド上を配線され電極パッドに接続されている。
【０００４】
ところで、ＶＣＳＥＬアレイは製造プロセスの問題点が指摘されている。この問題は、例えば、反応性イオンエッチング時の各メサ（各ＶＣＳＥＬ）の不均一性であり、アレイ状に配置された各メサは、中央部にあるメサよりも周辺部のメサのエッチングレートが早く、サイドエッチングの発生やオーバーエッチングが発生し各メサ（各ＶＣＳＥＬ）の特性にばらつきが発生する。これは、中央部のメサは周辺を隣のメサに取り囲まれているが、周辺のメサは隣のメサが存在しないために、反応性イオンと副生成物の比率が変化し、これによって、エッチングレートに差ができることによる。
【０００５】
特許文献１では、この問題を解決するために、実際にはレーザとして使用しないダミーメサをレーザ発振するメサの周囲に（すなわち、レーザアレイ周辺に）配置することで、プロセスの安定化を実現している。
【０００６】
特許文献２，特許文献３には、面発光型半導体レーザアレイの一例が記載されている。特許文献２に記載の面発光型半導体レーザアレイは、面発光型半導体レーザ（素子）が縦横８×８列のマトリクス配置で形成されている。また、特許文献３に記載の面発光型半導体レーザアレイは、面発光型半導体レーザ（素子）が縦横８×８列のマトリクス配置で形成されている。
【０００７】
また、面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）の中で、しきい電流値，消費電力等の、レーザ特性の観点から最も有望視されるものに、選択酸化型ＶＣＳＥＬと呼ばれるものがある。これは、結晶成長の際に、ＡｌＡｓ層（あるいは、Ａｌ組成が極めて１に近いＡｌＧａＡｓ層）を分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）の一部として成長し、このＡｌＡｓ層を選択酸化することで電流狭窄構造をＶＣＳＥＬ構造の中に作り込んだものである。
【０００８】
このような選択酸化ＶＣＳＥＬでは、ＡｌＡｓ選択酸化層が非常に脆く、ここに大きな圧力が加わると破壊されることがあり、フォトリソ工程でフォトマスクとのコンタクト圧力でＡｌＡｓ酸化層の破壊が発生している。破壊防止のためコンタクト圧力を小さくすると、フォトマスクとの密着性が低下し、転写特性が悪くなる。
【０００９】
このような場合でも、レーザ発振するメサアレイ周辺にダミーメサを配置することで、圧力を分散でき、フォトマスクと基板の密着圧力を高めることが可能となり、良好な転写特性を得ることができる。
【特許文献１】特開２０００−１１４６５６号公報
【特許文献２】特開平１１−２２４９６５号公報
【特許文献３】特開２００２−３１４１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、レーザ発振するメサアレイ周辺にダミーメサを配置すると、プロセスの安定化又はＡｌＡｓ酸化層の破損防止を図ることができるが、レーザ発振するメサアレイの配線電極にとってはダミーメサが障害物となっており、特にダミーメサ上を配線すると段差を乗り越えなければならないので、段差部での配線段切れや、配線厚の減少による配線抵抗の増大等の問題が発生する。金属膜の配線は主に蒸着法やスパッタ法が用いられているが、いずれの場合でも凸のエッジ部分及び側壁では金属膜厚が薄くなるため、抵抗増大や段切れが発生しやすくなる。
【００１１】
図１は４×５列の面発光型半導体レーザアレイの一例を示す図である。図１の例では、実際に発振するメサ１の周辺をダミーメサ２が取り囲み、大部分の配線電極３はダミーメサ２とダミーメサ２との間に配置されているが、点線で囲んだ部分の配線電極だけがダミーメサ２の上に配線されている。メサ１の数が４×４列であると、配線電極３を全てダミーメサ２とダミーメサ２との間に配線することが可能となるが、メサ１の個数がこれ以上増えると、図１のように、ダミーメサ２の上に段差を超えて配線しなければならなくなる。
【００１２】
レーザ発振するメサの配線電極では、段差を通らないものや段差を通るもの、また段差を複数個通る物など、全ての配線電極を同じ状況におくことはできないので、配線抵抗をばらつかせる大きな要因となる。配線抵抗がばらつくと、レーザ発振特性に影響を及ぼし、アレイ全体の均一化に影響がでる。
【００１３】
メサとメサとの間は、ポリイミドで平坦化が施されているが、実際には、メサ部での段差が発生しており、完全な平坦化は難しい状況にある。ポリイミド形成には主に感光性ポリイミドを用いており、ポリイミド塗布後、フォトリソ法によりパターニングされ、最後にキュアすることでイミド化するが、ポリイミド中には溶剤等が混入されているため、プリベーク及びキュアを行う毎に体積が減少し、塗布膜厚の約半分程の膜厚になるのが普通である。完全な平坦化を行うためにはメサ高さの倍のポリイミド厚が必要であるが、メサ上のコンタクト部を開口するためのフォトリソ工程ではポリイミド膜厚が厚くなり、フォトマスクとメサ上部との距離が増すので、光の回り込みによる開口不良が発生する。開口寸法を確保するためには、ポリイミド膜厚を薄くしてプロセスを安定化する手法がとられている。また、特許文献１に記載されている平坦化法は、ポリイミドをメサ高さより厚く形成し、ポリイミドを研磨してメサ上部を開口する方法により平坦化するものであるが、研磨による開口はエンドポイントを判別することが困難なことと、ウエハ面内で全てのメサ上面までを均一に研磨することは困難であるため、プロセスが複雑化し、量産を考慮した場合にはコストが高くなると考えられる。
【００１４】
特許文献２に記載されている面発光型半導体レーザアレイは、図２に示すように、８×８のアレイで、素子間ピッチ２５０μｍに２本の配線電極を配置している部分がある。また、特許文献３に記載されている面発光型レーザアレイは、図３に示すように、８×８のアレイで、素子間ピッチは記載されていないが、素子と素子との間に配線電極を２〜３本配置しているところがある。このように、素子と素子との間に２本の配線電極を通すことが必然になる場合もあるが、高密度化の要求に対してはプロセス上困難な状況になってくる。
【００１５】
近年では、素子間ピッチが３０μｍ近くにまで高密度化が進み、素子と素子との間隔がわずか１５μｍほどにまで狭まっており、レジストの分解能の問題、又は、配線電極幅を狭くすることで電流密度が高くなるなどの問題が発生している。
【００１６】
本発明は、プロセスの安定化を図りながら機械的強度をも確保し、レーザアレイの素子数（すなわち、レーザ発振するメサの個数）が増えても段差による段切れや配線抵抗の増大，ばらつきを防止することの可能な面発光型半導体レーザアレイを提供することを目的としている。
【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、請求項１記載の発明は、レーザ発振するメサの周辺に複数のダミーメサを配置した構造の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサの配線電極がダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置されるように、各ダミーメサの寸法が設定され、各ダミーメサが配置されることを特徴としている。
【００１８】
また、請求項２記載の発明は、レーザ発振するメサの周辺に複数のダミーメサを配置した構造の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサ形成時のエッチング特性に影響を与えずに、かつ、レーザ発振するメサの配線電極がダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置されるように、各ダミーメサの寸法および個数が設定され、各ダミーメサが配置されることを特徴としている。
【００１９】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサの配線電極がダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に１本ずつ配置されるように、各ダミーメサの寸法および個数が設定され、各ダミーメサが配置されることを特徴としている。
【００２０】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の面発光型半導体レーザアレイにおいて、前記複数のダミーメサの少なくとも一部のダミーメサは、レーザ発振するメサよりも寸法が小さくなっていることを特徴としている。
【００２１】
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の面発光型半導体レーザアレイにおいて、前記複数のダミーメサの全てのダミーメサは、レーザ発振するメサよりも寸法が小さくなっていることを特徴としている。
【００２２】
また、請求項６記載の発明は、請求項４記載の面発光型半導体レーザアレイにおいて、前記複数のダミーメサとしては、レーザ発振するメサと同寸法のものと、レーザ発振するメサよりも寸法が小さくなっているものとの２種類が配置されることを特徴としている。
【００２３】
また、請求項７記載の発明は、請求項４記載の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサの周辺に配置されている複数のダミーメサの四隅のメサは、レーザ発振するメサよりも寸法が大きくなっていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１記載の発明によれば、レーザ発振するメサの周辺に複数のダミーメサを配置した構造の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサの配線電極がダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置されるように、各ダミーメサの寸法が設定され、各ダミーメサが配置されるので、レーザ発振するメサの配線電極をダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置することができ、レーザアレイの素子数（すなわち、レーザ発振するメサの個数）が増えても段差による段切れや配線抵抗の増大，ばらつきを防止することが可能となり、また、配線抵抗ばらつきを小さくできてレーザアレイの特性ばらつきを小さくすることが可能となる。
【００２５】
また、請求項２記載の発明によれば、レーザ発振するメサの周辺に複数のダミーメサを配置した構造の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサ形成時のエッチング特性に影響を与えずに、かつ、レーザ発振するメサの配線電極がダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置されるように、各ダミーメサの寸法および個数が設定され、各ダミーメサが配置されるので、レーザ発振するメサ形成時のエッチング特性に影響を与えずに、かつ、レーザ発振するメサの配線電極をダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置することができる。すなわち、エッチングプロセス時のばらつきをさらに小さくでき、より一層のプロセスの安定化を図ることができるとともに、レーザアレイの素子数（すなわち、レーザ発振するメサの個数）が増えても段差による段切れや配線抵抗の増大，ばらつきを防止することが可能となる。
【００２６】
特に、請求項３記載の発明によれば、請求項１または請求項２記載の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサの配線電極がダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に１本ずつ配置されるように、各ダミーメサの寸法および個数が設定され、各ダミーメサが配置されるので（すなわち、配線電極を一組のダミーメサ間に１本ずつ設置するので）、高密度化に対して有利となる。
【００２７】
また、請求項４乃至請求項６記載の発明によれば、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の面発光型半導体レーザアレイにおいて、前記複数のダミーメサの少なくとも一部のダミーメサは、レーザ発振するメサよりも寸法が小さくなっているので、全ての配線電極をダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置することができて、これにより、レーザアレイの素子数（すなわち、レーザ発振するメサの個数）が増えても段差による段切れや配線抵抗の増大，ばらつきを防止することができ、レーザアレイの特性ばらつきを小さくすることが可能となる。
【００２８】
ここで、請求項５記載の発明によれば、請求項４記載の面発光型半導体レーザアレイにおいて、複数のダミーメサの全てのダミーメサは、レーザ発振するメサよりも寸法が小さくなっているので、全ての配線電極をダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置することができて、これにより、レーザアレイの素子数（すなわち、レーザ発振するメサの個数）が増えても段差による段切れや配線抵抗の増大，ばらつきを防止することができ、レーザアレイの特性ばらつきを小さくすることが可能となる。
【００２９】
また、請求項６記載の発明によれば、請求項４記載の面発光型半導体レーザアレイにおいて、複数のダミーメサとしては、レーザ発振するメサと同寸法のものと、レーザ発振するメサよりも寸法が小さくなっているものとの２種類が配置されるようになっており、具体的には、例えば、配線電極が密集する部分のダミーメサの寸法を実際に発振するメサの寸法よりも小さくすることにより、全ての配線電極をダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置することができて、これにより、レーザアレイの素子数（すなわち、レーザ発振するメサの個数）が増えても段差による段切れや配線抵抗の増大，ばらつきを防止することができ、レーザアレイの特性ばらつきを小さくすることが可能となる。さらに、例えば、配線電極が密集していない部分のダミーメサの寸法を実際に発振するメサの寸法と同じ大きさにすることにより、機械的強度が向上する。
【００３０】
また、請求項７記載の発明によれば、請求項４記載の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサの周辺に配置されている複数のダミーメサの四隅のメサは、レーザ発振するメサよりも寸法が大きくなっているので、圧力を分散して、実際にレーザ発振するメサ（素子）の破損を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００３２】
（第１の形態）
本発明の第１の形態は、レーザ発振するメサの周辺に複数のダミーメサを配置した構造の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサの配線電極がダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置されるように、各ダミーメサの寸法が設定され、各ダミーメサが配置されることを特徴としている。
【００３３】
本発明の第１の形態では、レーザ発振するメサの周辺に複数のダミーメサを配置した構造の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサの配線電極がダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置されるように、各ダミーメサの寸法が設定され、各ダミーメサが配置されるので、レーザ発振するメサの配線電極をダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置することができ、レーザアレイの素子数（すなわち、レーザ発振するメサの個数）が増えても段差による段切れや配線抵抗の増大，ばらつきを防止することが可能となり、また、配線抵抗ばらつきを小さくできてレーザアレイの特性ばらつきを小さくすることが可能となる。
【００３４】
（第２の形態）
本発明の第２の形態は、レーザ発振するメサの周辺に複数のダミーメサを配置した構造の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサ形成時のエッチング特性に影響を与えずに、かつ、レーザ発振するメサの配線電極がダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置されるように、各ダミーメサの寸法および個数が設定され、各ダミーメサが配置されることを特徴としている。
【００３５】
本発明の第２の形態では、レーザ発振するメサの周辺に複数のダミーメサを配置した構造の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサ形成時のエッチング特性に影響を与えずに、かつ、レーザ発振するメサの配線電極がダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置されるように、各ダミーメサの寸法および個数が設定され、各ダミーメサが配置されるので、レーザ発振するメサ形成時のエッチング特性に影響を与えずに、かつ、レーザ発振するメサの配線電極をダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置することができる。すなわち、エッチングプロセス時のばらつきをさらに小さくでき、より一層のプロセスの安定化を図ることができるとともに、レーザアレイの素子数（すなわち、レーザ発振するメサの個数）が増えても段差による段切れや配線抵抗の増大，ばらつきを防止することが可能となる。
【００３６】
（第３の形態）
本発明の第３の形態は、第１または第２の形態の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサの配線電極がダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に１本ずつ配置されるように、各ダミーメサの寸法および個数が設定され、各ダミーメサが配置されることを特徴としている。
【００３７】
本発明の第３の形態では、レーザ発振するメサの配線電極がダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に１本ずつ配置されるように、各ダミーメサの寸法および個数が設定され、各ダミーメサが配置されるので（すなわち、配線電極を一組のダミーメサ間に１本ずつ設置するので）、高密度化に対して有利となる。
【００３８】
（第４の形態）
本発明の第４の形態は、第１乃至第３のいずれかの形態の面発光型半導体レーザアレイにおいて、前記複数のダミーメサの少なくとも一部のダミーメサは、レーザ発振するメサよりも寸法が小さくなっていることを特徴としている。
【００３９】
本発明の第４の形態では、第１乃至第３のいずれかの形態の面発光型半導体レーザアレイにおいて、前記複数のダミーメサの少なくとも一部のダミーメサは、レーザ発振するメサよりも寸法が小さくなっているので、全ての配線電極をダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置することができて、これにより、レーザアレイの素子数（すなわち、レーザ発振するメサの個数）が増えても段差による段切れや配線抵抗の増大，ばらつきを防止することができ、レーザアレイの特性ばらつきを小さくすることが可能となる。
【００４０】
（第５の形態）
本発明の第５の形態は、第４の形態の面発光型半導体レーザアレイにおいて、前記複数のダミーメサの全てのダミーメサは、レーザ発振するメサよりも寸法が小さくなっていることを特徴としている。
【００４１】
本発明の第５の形態では、第４の形態の面発光型半導体レーザアレイにおいて、複数のダミーメサの全てのダミーメサは、レーザ発振するメサよりも寸法が小さくなっているので、全ての配線電極をダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置することができて、これにより、レーザアレイの素子数（すなわち、レーザ発振するメサの個数）が増えても段差による段切れや配線抵抗の増大，ばらつきを防止することができ、レーザアレイの特性ばらつきを小さくすることが可能となる。
【００４２】
（第６の形態）
本発明の第６の形態は、第４の形態の面発光型半導体レーザアレイにおいて、前記複数のダミーメサとしては、レーザ発振するメサと同寸法のものと、レーザ発振するメサよりも寸法が小さくなっているものとの２種類が配置されることを特徴としている。
【００４３】
本発明の第６の形態では、第４の形態の面発光型半導体レーザアレイにおいて、複数のダミーメサとしては、レーザ発振するメサと同寸法のものと、レーザ発振するメサよりも寸法が小さくなっているものとの２種類が配置されるようになっており、具体的には、例えば、配線電極が密集する部分のダミーメサの寸法を実際に発振するメサの寸法よりも小さくすることにより、全ての配線電極をダミーメサとダミーメサとの間の平坦な部分に配置することができて、これにより、レーザアレイの素子数（すなわち、レーザ発振するメサの個数）が増えても段差による段切れや配線抵抗の増大，ばらつきを防止することができ、レーザアレイの特性ばらつきを小さくすることが可能となる。さらに、例えば、配線電極が密集していない部分のダミーメサの寸法を実際に発振するメサの寸法と同じ大きさにすることにより、機械的強度が向上する。
【００４４】
（第７の形態）
本発明の第７の形態は、第４の形態の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサの周辺に配置されている複数のダミーメサの四隅のメサは、レーザ発振するメサよりも寸法が大きくなっていることを特徴としている。
【００４５】
本発明の第７の形態では、第４の形態の面発光型半導体レーザアレイにおいて、レーザ発振するメサの周辺に配置されている複数のダミーメサの四隅のメサは、レーザ発振するメサよりも寸法が大きくなっているので、圧力を分散して、実際にレーザ発振するメサ（素子）の破損を防止できる。
【００４６】
以下、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００４７】
実施例１は、第５の形態に対応している。図４は実施例１の面発光型半導体レーザアレイを示す図である。
【００４８】
図４を参照すると、実施例１の面発光型半導体レーザアレイは、実際にレーザ発振するメサ１を４×６列配置し、その周辺に、２４個のダミーメサ２を配置したもので、各ダミーメサ２は実際にレーザ発振するメサ１よりも寸法が小さくなっており、ダミーメサ２の寸法を小さくした分のスペースを配線電極３の配置に当てている。
【００４９】
このような構成では、メサ１の個数が増えても、配線電極３を全てダミーメサ２とダミーメサ２との間の平坦な部分に配置できるので、配線抵抗のばらつきを少なくできて、レーザアレイ特性のばらつきを少なくすることができる。
【００５０】
以下、実施例１を詳細に説明する。
【００５１】
図５は１つのメサの層構成の一例を示す図である。図５の面発光型半導体レーザ（メサ）では、ｎ型ＧａＡｓ基板上５に、ｎ型半導体多層膜反射鏡６、ＧａＡｓ下部スペーサ層７、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ多重量子井戸活性層８、ＧａＡｓ上部スペーサ層９、ＡｌＡｓ層を含む低屈折率層１０、ｐ型半導体多層膜反射鏡１１が順に形成されている。
【００５２】
図６は図５の層構成を有するメサ１およびダミーメサ２を作製する工程例を説明するための図である。
【００５３】
この作製工程例では、先ず、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、ｎ型ＧａＡｓ基板５上に、ＧａＡｓとＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓとをそれぞれレーザの発振波長に対して光学長が１／４λとなるような厚さで交互に積層（例えば３５層）して下部ＤＢＲ６（ｎ型半導体多層膜反射鏡）とし、その上部に、ＧａＩｎＮＡｓ層からなる量子井戸活性層８をＧａＡｓ下部スペーサ層７と上部スペーサ層９とで挟んだ光学長λの共振器構造を作製し、さらにその上に、ＡｌＡｓ層を含む低屈折率層１０から始まる上部ＤＢＲ１１（ｐ型半導体多層膜反射鏡）（例えば２５層）を形成する。
【００５４】
次に、図６（ａ）に示すように、フォトリソ法により、実際にレーザ発振するメサ１とその周辺にダミーメサ２を形成するためのフォトマスク１２を形成する。本実施例では、図４に示すように、実際にレーザ発振するメサ１の寸法を２０μｍ×２０μｍとして、ピッチが４０μｍとなるように、４×６列のメサ１を並べており、ダミーメサ２は、実際にレーザ発振するメサ１よりも小さい１０×１０μｍの大きさにしている。
【００５５】
次に、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）の積層構造を反応性イオンエッチングにより活性層８下までエッチングする。このとき、ダミーメサ２を実際にレーザ発振するメサ１の周辺に配置したことにより、実際にレーザ発振するメサアレイの各メサのエッチング条件がほぼ同一となり、実際にレーザ発振するメサアレイの中心部のメサと外周部のメサとのエッチング形状がほぼ同一となる。このとき、メサの高さは約５μｍとなる。
【００５６】
次に、フォトレジストを剥離した後、酸化装置を用いてＡｌＡｓ層を酸化する。酸化はキャリアガスとしてＮ２ガスを用い、水蒸気によりＡｌＡｓ層の酸化を行う。メサ１の酸化狭窄開口を５μｍとするため、酸化は７．５μｍとしている（メサ１では、２０μｍ角のメサ周辺から酸化されるため、片側７．５μｍを酸化すると、狭窄開口は５μｍとなる）。
【００５７】
次に、図６（ｃ）に示すように、Ｐ−ＣＶＤ法によりＳｉＯ２膜１３を形成した後、ポリイミド膜１４を塗布し、しかる後、フォトリソ法により、実際にレーザ発振するメサ１の上部を開口するようにパターニングする。ここで、ポリイミド膜１４は膜厚が６μｍとなるようスピンコーターで塗布するが、プリベーク及びキュアを行うことで厚みが約半分に減少するため、メサ上部とポリイミドとの段差は２〜２．５μｍとなる。また、実際にレーザ発振するメサ１のみの構造では、フォトマスクと基板を密着させるための圧力を１ｋｇ／ｃｍ２と低くして酸化狭窄層の破損を回避する必要があったが、ダミーメサ２を周囲に配置した構造では、密着圧力を１．４ｋｇ／ｃｍ２と高くしても酸化狭窄層が破壊されないので、密着力を高めることができ、転写性が向上する。
【００５８】
次に、図６（ｄ）に示すように、実際にレーザ発振するメサ１上部のポリイミド１４の開口部をマスクとしてＳｉＯ２エッチングを行った後、Ａｕ等によるｐ側電極１５（配線電極とパッド含む）を形成する。さらに、基板５の裏側にｎ側電極１６を形成することで、メサ１とダミーメサ２とを完成させることができる。
【００５９】
ここで、メサ１において、ｐ側電極１５の中央には光を出すための窓が開けられ、配線電極３は、幅を１０μｍとし、ダミーメサ２とダミーメサ２との間の平坦な部分に配置されている。
【００６０】
また、ｐ側電極１５のパターニングは、リフトオフ法とエッチングによるパターニング方法とがあり、いずれの方法でもフォトリソ法を用いるが、ダミーメサ２を配置したことでフォトマスクとの密着圧力を高くできるため、良好な転写性をもたせることができる。
【００６１】
本実施例では、４×６列のアレイを例にとって説明したが、４×７列や４×８列など、アレイ数が多くなっても同様な効果を得られることはいうまでもない。また、ダミーメサ２の外側にさらにもう１列、ダミーメサを配置する構成にすることもできる。
【実施例２】
【００６２】
実施例２は、第６の形態に対応している。図７は実施例２の面発光型半導体レーザアレイを示す図である。
【００６３】
図７を参照すると、実施例２の面発光型半導体レーザアレイは、実際にレーザ発振するメサ１を４×６列配置し、その周辺に、８個のダミーアレイ２ａと１６個のダミーアレイ２ｂを配置したものとなっている。
【００６４】
ここで、ダミーアレイ２ａは、実際にレーザ発振するメサ１よりも寸法が小さくなっており、小さくした分のスペースを配線電極３の配置に当てている。これに対し、ダミーアレイ２ｂは、実際にレーザ発振するメサ１と同じ寸法とし、配線電極３の密集しない部分に配置されている。
【００６５】
このような構成では、メサ１の個数が増えても、全ての配線電極３をダミーアレイ２とダミーアレイ２との間の平坦な部分に配置でき、配線抵抗のばらつきを少なくできるので、レーザアレイ特性のばらつきを少なくすることができる。また、配線電極３が密集しない場所のダミーアレイ２ｂの寸法を実際に発振するメサ１寸法と同じ大きさにしているので、フォトリソ工程でのマスクとの密着圧力を高められ、転写特性が良くなる。
【００６６】
以下、実施例２を詳細に説明する。
【００６７】
実施例２においても、メサ１およびダミーメサ２の作製工程及び層構成は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００６８】
図７の面発光型半導体レーザアレイは４×６列のアレイで、実際にレーザ発振するメサ１の寸法を２０μｍ×２０μｍ、ピッチを４０μｍとしており、４×６列のアレイの外側に大きさの異なる２種類のダミーメサ２ａ，ダミーメサ２ｂを配置している。図７からも分かるように、配線電極３が密集する部分のダミーメサ２ａについては、その寸法を１０μｍと実際にレーザ発振するメサ１の寸法よりも小さくし、配線電極３が段差部を通らないように工夫したものとなっている。一方、配線電極３が密集していない部分のダミーメサ２ｂについては、その寸法を実際にレーザ発振するメサ１の寸法と同じ２０μｍとしているため、フォトリソ時のフォトマスクとの密着圧力を１．６ｋｇ／ｃｍ２と高めることができ、これにより、転写特性が向上する。
【００６９】
寸法の小さいダミーメサ２ａは、ＡｌＡｓ層の酸化工程で狭窄層が全て酸化されるため非常に脆い層となり機械的な強度が不足する場合がある。これに対し、実際にレーザ発振するメサ寸法と同じ寸法のダミーメサ２ｂは、狭窄層の酸化が途中で止まるので、実施例１で説明したものよりも機械的強度が高くなる。
【００７０】
本実施例では、４×６列のアレイを例にとって説明したが、４×７列や４×８列など、アレイ数が多くなっても同様な効果を得られることはいうまでもない。また、ダミーメサ２の外側にさらにもう１列、ダミーメサを配置する構成にすることもできる。
【実施例３】
【００７１】
実施例３は、第３の形態に対応している。図８は実施例３の面発光型半導体レーザアレイを示す図である。
【００７２】
図８を参照すると、実施例３の面発光型半導体レーザアレイは、実際にレーザ発振するメサ１を４×６列配置し、その周辺に、ダミーメサ２を配置したものとなっている。
【００７３】
ここで、ダミーメサ２は、実際にレーザ発振するメサ１よりも寸法が小さくなっていると共に、例えば実施例１に比べて個数が多く設置されており（図８の例では、４４個のダミーメサ２が配置されており）、ダミーメサ２とダミーメサ２との間の平坦な部分には、配線電極３が１本ずつ配置されている。高密度化を考えた場合には、一組のメサ間の凹部には、１本だけ配線を施すのが望ましい。例えば、図９に示すように一組のメサ間に２本の配線電極３を通す場合、配線電極３同士の分離幅１７が必要となるのでデッドスペースとなる（メサ間に広いスペース（間隔）が必要となる）。これに対し、実施例３のように、一組のメサ間の凹部に１本だけ配線電極３を配置する場合には、配線電極３をダミーメサ２の側壁にぎりぎりに作り込むことができ、配線分離幅１７を必要としなくなる。つまり、配線分離幅１７の部分にダミーメサ２を配置できる。また、寸法の小さいダミーメサ２を数多く配置することで、設計の自由度が増加し、図８に示すように配線電極３を直線的に配置することが可能となり、配線電極３の屈曲による抵抗増加を抑えることができる。
【００７４】
以下、実施例３を詳細に説明する。
【００７５】
実施例３においても、メサ１およびダミーメサ２の作製工程及び層構成は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００７６】
図８の面発光型半導体レーザアレイは、４×６列のアレイで、実際にレーザ発振するメサ１の寸法を１４μｍ×１４μｍ、ピッチを２８μｍとしており、４×６列のアレイの外側に、実際にレーザ発振するメサ１よりも小さい寸法のダミーメサ２を多数（図８の例では、４４個）配置している。本実施例では、ダミーメサ２の寸法を７μｍとし、ピッチを１４μｍとしており、配線電極３は、幅を５μｍとして、図８に示すように段差部を通らないように配置されている。配線電極３の配線を一組のダミーメサ２間の凹部に１本づつ配置することで、配線分離幅１７のデッドスペースをなくせるため（メサ間の間隔を狭くできるので）、高密度化に対して有利となる。
【００７７】
本実施例では、４×６列のアレイを例にとって説明したが、４×７列や４×８列などアレイ数が多くなっても同様な効果を得られることはいうまでもない。また、ダミーメサ２の外側にさらにもう１列、ダミーメサを配置する構成にすることもできる。
【実施例４】
【００７８】
実施例４は、第２の形態に対応している。図１０は実施例４の面発光型半導体レーザアレイを示す図である。
【００７９】
図１０を参照すると、実施例４の面発光型半導体レーザアレイは、実際にレーザ発振するメサ１を４×６列配置し、その周辺に、ダミーメサ２を配置したものとなっており、全ての配線電極３は全てダミーメサ２とダミーメサ２との間の平坦な部分に配置されている。
【００８０】
ここで、ダミーメサ２は、図１０に示すように、実際にレーザ発振するメサ１とは異なる形状をしており、この例では、単位面積あたりのダミーメサ２が占める面積を実際にレーザ発振するメサ１と同じにしている。すなわち、ダミーメサ２は、実際にレーザ発振するメサ１を半分に切った形状とし、ピッチを半分にすることで単位面積あたりのダミーメサ２が占める面積を実際にレーザ発振するメサ１と同じにしている。
【００８１】
エッチングプロセスでは、エッチングされた部分から発生する副生成物とエッチングガスとの比を一定にすることでメサ形状を同一にできるので、単位面積あたりのダミーメサ２が占める面積を実際にレーザ発振するメサ１と同じにすることで、エッチングプロセス時のばらつきをさらに小さくでき、プロセスをより一層安定化させることができる。また、配線電極３を極力直線にできるので、配線の屈曲部分での抵抗増加が少なくなり、実際にレーザ発振するメサアレイの特性ばらつきが少なくなる。
【００８２】
以下、実施例４を詳細に説明する。
【００８３】
実施例４においても、メサ１およびダミーメサ２の作製工程及び層構成は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００８４】
図１０の面発光型半導体レーザアレイは、４×６列のアレイで、実際にレーザ発振するメサ１の寸法を１４μｍ×１４μｍ、ピッチを２８μｍとしており、ダミーメサ２については、寸法を７μｍ×１４μｍ、ピッチを１４μｍとしている。これによって、単位面積あたりのダミーメサ２が占める面積を実際にレーザ発振するメサ１と同じにしている。配線電極３は、幅を５μｍとして、図９に示すように段差部を通らないように配置している。実施例４では、単位面積あたりのダミーメサ２が占める面積を実際にレーザ発振するメサ１と同じにしているため、エッチングプロセス時には、実際にレーザ発振するメサアレイの中心部と周辺部でのエッチングばらつきが少なくなり、プロセスがより安定する。
【００８５】
本実施例では、４×６列のアレイを例にとって説明したが、４×７列や４×８列など、アレイ数が多くなっても同様な効果を得られることはいうまでもない。また、ダミーメサ２の外側にさらにもう１列、ダミーメサを配置する構成にすることもできる。
【実施例５】
【００８６】
実施例５は、第７の形態に対応している。図１１は実施例５の面発光型半導体レーザアレイを示す図である。
【００８７】
図１１を参照すると、実施例５の面発光型半導体レーザアレイは、実際にレーザ発振するメサ１よりも外形寸法が大きなダミーメサ４をアレイの四隅に配置したものとなっている。なお、ダミーメサ４以外のダミーメサ２，実際にレーザ発振するメサ１，配線電極３については、例えば実施例４と同じである。
【００８８】
ＶＣＳＥＬでは、放熱を良くするためにＧａＡｓ基板５の裏側を研磨によって薄くする場合があり、このときフェースダウンでワックスなどにより治具に固定されるが、治具との貼付け時には平坦性を確保するために、基板５の裏側をピンセット等により押しつけたり基板５をスライドさせたりしており、治具との摩擦によってダミーメサが破損する場合がある。
【００８９】
この実施例５のようにダミーメサ４の寸法を大きくすると、ＡｌＡｓ層の酸化されない部分を大きくでき、ダミーメサ４の機械的強度を高められるため、基板の裏面研磨時の貼り付け工程で治具との摩擦などによるメサ１の破壊を防止することが可能となる。
【００９０】
図１１に示すように、アレイの四隅は配線電極３の密度が低く、スペースが十分とれるので、大きな寸法のダミーメサ４を配置することができる。
【００９１】
以下、実施例５を詳細に説明する。
【００９２】
実施例５においても、メサ１およびダミーメサ２の作製工程及び層構成は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００９３】
図１１の面発光型半導体レーザアレイは、４×６列のアレイで、実際にレーザ発振するメサ１の寸法を１４μｍ×１４μｍ、ピッチを２８μｍとしており、ダミーメサ２については、寸法を７μｍ×１４μｍ、ピッチを１４μｍとしている。さらに、この実施例５では、アレイ四隅のダミーメサ４の寸法を２８μｍ×２８μｍと大きなものとしている。
【００９４】
このように、アレイ四隅のダミーメサ４の寸法を２８μｍ×２８μｍと大きなものとするときには、ＡｌＡｓ層の酸化を５μｍ行った場合でも、ダミーメサ４の酸化されない部分は、１８μｍ×１８μｍと非常に大きな面積であるため、機械的強度が大きくなる。また、配線電極３は幅を５μｍとして、図１１に示すように段差部を通らないように配置しているが、ダミーメサ４の寸法を大きくしても、ダミーメサ４はアレイの四隅に配置しているので、配線電極３に影響を及ぼさない。
【００９５】
この面発光型半導体レーザアレイの裏面を研磨するために、治具にフェースダウンで固定する時にピンセットで押したり押しながらずらしたりしてみたが、メサの破損はなかった。
【００９６】
本実施例では、４×６列のアレイを例にとって説明したが、４×７列や４×８列など、アレイ数が多くなっても同様な効果を得られることはいうまでもない。また、ダミーメサ２の外側にさらにもう１列、ダミーメサを配置する構成にすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、光送受信モジュールや光記録モジュールなどに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】４×５列の面発光型半導体レーザアレイの一例を示す図である。
【図２】特許文献２に記載されている面発光型半導体レーザアレイを示す図である。
【図３】特許文献３に記載されている面発光型レーザアレイを示す図である。
【図４】実施例１の面発光型半導体レーザアレイを示す図である。
【図５】１つのメサの層構成の一例を示す図である。
【図６】図５の層構成を有するメサおよびダミーメサを作製する工程例を説明するための図である。
【図７】実施例２の面発光型半導体レーザアレイを示す図である。
【図８】実施例３の面発光型半導体レーザアレイを示す図である。
【図９】一組のメサ間に２本の配線電極を通す場合、配線電極同士の分離幅が必要となりデッドスペースとなることを説明するための図である。
【図１０】実施例４の面発光型半導体レーザアレイを示す図である。
【図１１】実施例５の面発光型半導体レーザアレイを示す図である。
【符号の説明】
【００９９】
１          実際にレーザ発振するメサ
２，４      ダミーメサ
３          配線電極
【図１】
2007027362.tif 000003
【図２】
2007027362.tif 000004
【図３】
2007027362.tif 000005
【図４】
2007027362.tif 000006
【図５】
2007027362.tif 000007
【図６】
2007027362.tif 000008
【図７】
2007027362.tif 000009
【図８】
2007027362.tif 000010
【図９】
2007027362.tif 000011
【図１０】
2007027362.tif 000012
【図１１】
2007027362.tif 000013