(57)【要約】【課題】信頼性の高い面発光レーザ素子を提供する。【解決手段】基板上に、下部半導体ＤＢＲ、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層及び上部半導体ＤＢＲを順次積層形成する成膜工程と、前記下部半導体ＤＢＲ、前記下部スペーサ層、前記活性層、前記上部スペーサ層及び前記上部半導体ＤＢＲの一部を除去することにより分離溝を形成する分離溝形成工程と、前記分離溝の側面にＧａのイオン注入を行なうＧａイオン注入工程と、を有することを特徴とする面発光レーザ素子の製造方法を提供することにより上記課題を解決する。【選択図】図９
2012015364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、下部半導体ＤＢＲ、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層及び上部半導体ＤＢＲを順次積層形成する成膜工程と、
前記下部半導体ＤＢＲ、前記下部スペーサ層、前記活性層、前記上部スペーサ層及び前記上部半導体ＤＢＲの一部を除去することにより分離溝を形成する分離溝形成工程と、
前記分離溝の側面にＧａのイオン注入を行なうＧａイオン注入工程と、
を有することを特徴とする面発光レーザ素子の製造方法。
【請求項２】
前記成膜工程の後であって前記分離溝形成工程の前に、
前記活性層、前記上部スペーサ層及び前記上部半導体ＤＢＲの一部を除去することにより、前記活性層、前記上部スペーサ層及び前記上部半導体ＤＢＲからなるメサを形成するメサ形成工程を有することを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザ素子の製造方法。
【請求項３】
前記分離溝の側面は、前記基板面の法線方向に対して、１０°以上傾斜していることを特徴とする請求項１または２に記載の面発光レーザ素子の製造方法。
【請求項４】
基板上に、下部半導体ＤＢＲ、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層及び上部半導体ＤＢＲを順次積層形成する成膜工程と、
前記活性層、前記上部スペーサ層及び前記上部半導体ＤＢＲの一部を除去することにより、前記活性層、前記上部スペーサ層及び前記上部半導体ＤＢＲからなるメサ及び第１の分離溝を形成する第１の分離溝形成工程と、
前記第１の分離溝の底部において、前記下部半導体ＤＢＲ、前記下部スペーサ層の一部を除去することにより第２の分離溝を形成する第２の分離溝形成工程と、
前記第２の分離溝の側面にＧａのイオン注入を行なうＧａイオン注入工程と、
を有することを特徴とする面発光レーザ素子の製造方法。
【請求項５】
前記第２の分離溝の側面は、前記基板面の法線方向に対して、１０°以上傾斜していることを特徴とする請求項４に記載の面発光レーザ素子の製造方法。
【請求項６】
前記下部半導体ＤＢＲは、ＡｌＡｓ層を含むものであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の面発光レーザ素子の製造方法。
【請求項７】
前記ＡｌＡｓ層は、前記面発光レーザの発振波長をλとした場合に、光学的な膜厚が、λ／４以上の厚さで形成されていることを特徴とする請求項６に記載の面発光レーザ素子の製造方法。
【請求項８】
前記Ｇａイオン注入工程後、前記分離溝の壁面を覆うように、ＳｉＮ、ＳｉＯＮまたはＳｉＯ２のいずれかにより保護膜を形成する保護膜形成工程を有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の面発光レーザ素子の製造方法。
【請求項９】
基板上に、順次積層形成された下部半導体ＤＢＲ、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層及び上部半導体ＤＢＲと、
前記下部半導体ＤＢＲ、前記下部スペーサ層、前記活性層、前記上部スペーサ層及び前記上部半導体ＤＢＲの一部を除去することにより形成された分離溝と、
前記分離溝の側面に形成されたＧａ高濃度層と、
を有することを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項１０】
前記第２の分離溝の側面は、前記基板面の法線方向に対して、１０°以上傾斜していることを特徴とする請求項９に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１１】
前記分離溝は、前記活性層、前記上部スペーサ層及び前記上部半導体ＤＢＲの一部が除去された第１の分離溝と、下部半導体ＤＢＲ及び下部スペーサ層の一部が除去された第２の分離溝からなるものであって、
前記Ｇａ高濃度層は、前記第２の分離溝の側面に形成されるものであることを特徴とする請求項９に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１２】
前記第２の分離溝の側面は、前記基板面の法線方向に対して、１０°以上傾斜していることを特徴とする請求項１１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１３】
前記活性層、前記上部スペーサ層及び前記上部半導体ＤＢＲの一部を除去することにより、前記活性層、前記上部スペーサ層及び前記上部半導体ＤＢＲからなるメサが形成されていることを特徴とする請求項９から１２のいずれかに記載の面発光レーザ素子。
【請求項１４】
前記下部半導体ＤＢＲは、ＡｌＡｓ層を含むものであることを特徴とする請求項９から１３のいずれかに記載の面発光レーザ素子。
【請求項１５】
前記ＡｌＡｓ層は、前記面発光レーザの発振波長をλとした場合に、光学的な膜厚が、λ／４以上の厚さで形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１６】
前記ＡｌＡｓ層は、光学的な膜厚が、（２ｍ＋１）λ／４（ｍは１以上の自然数）で形成されていることを特徴とする請求項１４または１５に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１７】
前記Ｇａイオン注入工程後、前記分離溝の壁面を覆うように、ＳｉＮ、ＳｉＯＮまたはＳｉＯ２のいずれかにより保護膜が形成されていることを特徴とする請求項９から１６のいずれかに記載の面発光レーザ素子。
【請求項１８】
前記基板には、請求項９から１７のいずれかに記載の面発光レーザ素子に含まれる面発光レーザが複数形成されていることを特徴とする面発光レーザアレイ素子。
【請求項１９】
光によって被走査面を走査する光走査装置であって、
請求項９から１７のいずれかに記載の面発光レーザ素子、または、請求項１８に記載の面発光レーザアレイ素子を有する光源と、
前記光源からの光を偏向する光偏向部と、
前記光偏向部により偏向された光を前記被走査面上に集光する走査光学系と、
を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項２０】
像担持体と、
前記像担持体に対して画像情報に応じて変調された光を走査する請求項１９に記載の光走査装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２１】
前記像担持体は複数であって、前記画像情報は、多色のカラー情報であることを特徴とする請求項２０に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザ素子の製造方法、面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ素子、光走査装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、多色画像形成装置においては、より高精細な画像品質が求められている。このため、高速化が年々進み、オンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷に用いられるようになりつつある。具体的には、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）を２次元的に配列した構成の２次元アレイ素子を用いることにより、感光体上での副走査間隔を記録密度の１／ｎにすることができ、単位画素をｎ×ｍの複数ドットのマトリクス構成を形成することができる。
【０００３】
ところで、面発光レーザは、垂直共振器型の半導体レーザであり、基板面に対し垂直方向に光を出射する半導体レーザである。従って、基板面に対し略平行方向に光を出射する、いわゆる端面発光型の半導体レーザと比べて、低価格、低消費電力、小型で高性能、２次元集積化が容易という特徴を有している。
【０００４】
このような面発光レーザにおいては、活性層における電流流入効率を高めるため電流狭窄構造を有している。この電流狭窄構造は、ＡｌＡｓを含む電流狭窄層を形成し、周囲を酸化することにより形成される。具体的には、ｐ−ＡｌＡｓからなる電流狭窄層を形成した後、メサを形成することにより、ｐ−ＡｌＡｓからなる電流狭窄層の側面を露出させる。この後、高温の水蒸気雰囲気中において、ｐ−ＡｌＡｓからなる電流狭窄層の側面が露出している部分よりＡｌを酸化することにより、メサの周囲に選択酸化領域を形成し、中央部分の酸化されていない領域に電流狭窄領域を形成する。この酸化されていない電流狭窄領域が面発光レーザにおける駆動電流の通過領域、即ち、電流注入領域となり電流狭窄構造が形成される。
【０００５】
ところで、電流狭窄層において選択酸化領域における屈折率は、１．６程度であるため、他の半導体層を比べて低い値となる。これにより、面発光レーザを構成する共振器構造体内おいては、面方向においても屈折率差が生じるため、光がメサ中央に閉じ込められ、発光効率を向上させることができ、更には、低閾値電流、高効率等の優れた特性を実現することができる。
【０００６】
このような面発光レーザは、水分等の影響を受けやすく、特に、湿度の高い環境下においては、腐食等による劣化が生じてしまう。このため特許文献１から３に開示されているような、様々な対応がなされている。
【０００７】
また、特許文献４では、面発光レーザにおいて、活性層で発生した熱を速やかに放熱することにより、ジャンクション温度（活性層温度）の上昇を抑えることができ、利得の低下が抑えられ、高出力が得られることが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特許文献１から３に記載されている面発光レーザでは、画像形成装置等に用いた場合、十分な耐久性を得ることができないため、信頼性に乏しいという問題点を有している。
【０００９】
よって、本発明は、上記に鑑みなされたものであり、信頼性の高い面発光レーザ素子の製造方法、面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイ素子を提供することを目的とするものであり、更には、安定して駆動することができ、高品質な画像を形成することのできる光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、基板上に、下部半導体ＤＢＲ、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層及び上部半導体ＤＢＲを順次積層形成する成膜工程と、前記下部半導体ＤＢＲ、前記下部スペーサ層、前記活性層、前記上部スペーサ層及び前記上部半導体ＤＢＲの一部を除去することにより分離溝を形成する分離溝形成工程と、前記分離溝の側面にＧａのイオン注入を行なうＧａイオン注入工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記成膜工程の後であって前記分離溝形成工程の前に、前記活性層、前記上部スペーサ層及び前記上部半導体ＤＢＲの一部を除去することにより、前記活性層、前記上部スペーサ層及び前記上部半導体ＤＢＲからなるメサを形成するメサ形成工程を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、前記分離溝の側面は、前記基板面の法線方向に対して、１０°以上傾斜していることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、基板上に、下部半導体ＤＢＲ、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層及び上部半導体ＤＢＲを順次積層形成する成膜工程と、前記活性層、前記上部スペーサ層及び前記上部半導体ＤＢＲの一部を除去することにより、前記活性層、前記上部スペーサ層及び前記上部半導体ＤＢＲからなるメサ及び第１の分離溝を形成する第１の分離溝形成工程と、前記第１の分離溝の底部において、前記下部半導体ＤＢＲ、前記下部スペーサ層の一部を除去することにより第２の分離溝を形成する第２の分離溝形成工程と、前記第２の分離溝の側面にＧａのイオン注入を行なうＧａイオン注入工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、前記第２の分離溝の側面は、前記基板面の法線方向に対して、１０°以上傾斜していることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、前記下部半導体ＤＢＲは、ＡｌＡｓ層を含むものであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、前記ＡｌＡｓ層は、前記面発光レーザの発振波長をλとした場合に、光学的な膜厚が、λ／４以上の厚さで形成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、前記Ｇａイオン注入工程後、前記分離溝の壁面を覆うように、ＳｉＮ、ＳｉＯＮまたはＳｉＯ２のいずれかにより保護膜を形成する保護膜形成工程を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、基板上に、順次積層形成された下部半導体ＤＢＲ、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層及び上部半導体ＤＢＲと、前記下部半導体ＤＢＲ、前記下部スペーサ層、前記活性層、前記上部スペーサ層及び前記上部半導体ＤＢＲの一部を除去することにより形成された分離溝と、前記分離溝の側面に形成されたＧａ高濃度層と、を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、前記第２の分離溝の側面は、前記基板面の法線方向に対して、１０°以上傾斜していることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明は、前記分離溝は、前記活性層、前記上部スペーサ層及び前記上部半導体ＤＢＲの一部が除去された第１の分離溝と、下部半導体ＤＢＲ及び下部スペーサ層の一部が除去された第２の分離溝からなるものであって、前記Ｇａ高濃度層は、前記第２の分離溝の側面に形成されるものであることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、前記第２の分離溝の側面は、前記基板面の法線方向に対して、１０°以上傾斜していることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、前記活性層、前記上部スペーサ層及び前記上部半導体ＤＢＲの一部を除去することにより、前記活性層、前記上部スペーサ層及び前記上部半導体ＤＢＲからなるメサが形成されていることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、前記下部半導体ＤＢＲは、ＡｌＡｓ層を含むものであることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明は、前記ＡｌＡｓ層は、前記面発光レーザの発振波長をλとした場合に、光学的な膜厚が、λ／４以上の厚さで形成されていることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明は、前記ＡｌＡｓ層は、光学的な膜厚が、（２ｍ＋１）λ／４（ｍは１以上の自然数）で形成されていることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明は、前記Ｇａイオン注入工程後、前記分離溝の壁面を覆うように、ＳｉＮ、ＳｉＯＮまたはＳｉＯ２のいずれかにより保護膜が形成されていることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明は、前記基板には、前記記載の面発光レーザ素子に含まれる面発光レーザが複数形成されていることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明は、光によって被走査面を走査する光走査装置であって、前記記載の面発光レーザ素子、または、前記記載の面発光レーザアレイ素子を有する光源と、前記光源からの光を偏向する光偏向部と、前記光偏向部により偏向された光を前記被走査面上に集光する走査光学系と、を有することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明は、像担持体と、前記像担持体に対して画像情報に応じて変調された光を走査する前記記載の光走査装置と、を有することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明は、前記像担持体は複数であって、前記画像情報は、多色のカラー情報であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、信頼性の高い面発光レーザ素子の製造方法、面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイ素子を提供することができ、更には、安定して駆動することができ、高品質な画像を形成することのできる光走査装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の実施の形態における面発光レーザアレイの構成図
【図２】図１における面発光レーザアレイの断面図
【図３】傾斜基板の説明図
【図４】下部半導体ＤＢＲの説明図
【図５】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（１）
【図６】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の説明図（１）
【図７】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の説明図（２）
【図８】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（２）
【図９】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の説明図（３）
【図１０】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（３）
【図１１】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（４）
【図１２】第１の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（５）
【図１３】第２の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（１）
【図１４】第２の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（２）
【図１５】第２の実施の形態における面発光レーザの製造方法の工程図（３）
【図１６】第３の実施の形態におけるレーザプリンタの構成図
【図１７】第３の実施の形態における光走査装置の構成図
【図１８】第４の実施の形態におけるカラープリンタの構成図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３４】
〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態は、面発光レーザ及びこの面発光レーザを複数有する面発光レーザからなる面発光レーザ素子であり、更には、この面発光レーザの製造方法である。
【００３５】
（面発光レーザ及び面発光レーザアレイ）
最初に、本実施の形態における面発光レーザ及び面発光レーザアレイについて説明する。図１及び図２は、本実施の形態における面発光レーザアレイ１０からなる面発光レーザ素子であり、面発光レーザが複数形成されている。具体的には、この面発光レーザアレイ１０は、面発光レーザが２次元的に複数形成されているものである。
【００３６】
図１に示す本実施の形態における面発光レーザアレイ１０は、複数（ここでは２１個）の発光部１００となる面発光レーザが同一基板上に配置されている。尚、Ｘ軸方向は主走査対応方向であり、Ｙ軸方向は副走査対応方向である。複数の発光部１００は、すべての発光部１００をＹ軸方向に伸びる仮想線上に正射影したときに等間隔ｄ２となるように配置されている。このようにして、２１個の発光部１００は２次元的に配列されている。尚、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部１００の中心間距離を意味する。また、図１では発光部１００の数が２１個であるものを示しているが、発光部１００の個数は、複数であればよく、例えば、発光部１００が４０個のものであってもよい。
【００３７】
図２には、図１における破線１Ａ−１Ｂにおいて切断した断面図を示す。本実施の形態における面発光レーザアレイ１０において、各発光部１００は、本実施の形態における面発光レーザにより構成されている。このような面発光レーザアレイ１０により、円形で且つ光密度の高い微小な光スポットを２１個（４０個）同時に、後述する感光体ドラム上に形成することが可能となる。
【００３８】
また、面発光レーザアレイ１０では、各発光部を副走査対応方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔が等間隔ｄ２であるので、点灯のタイミングを調整することにより、後述する感光体ドラム上において副走査方向に等間隔で発光部が並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。
【００３９】
そして、例えば、上記間隔ｄ２を２．６５μｍ、後述する光走査装置の光学系の倍率を２倍とすれば、４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）の高密度書込みができる。もちろん、主走査対応方向の発光部数を増加したり、副走査対応方向のピッチｄ１を狭くして間隔ｄ２を更に小さくした構成のアレイ配置としたり、光学系の倍率を下げる等を行えばより高密度化することが可能であり、より高品質の印刷が可能となる。なお、主走査方向の書き込み間隔は、発光部の点灯のタイミングで容易に制御できる。
【００４０】
また、上述した２次元的に面発光レーザが配列された面発光レーザアレイ１０に代えて、発光部１００となる面発光レーザを１次元配列した面発光レーザアレイを用いてもよい。
【００４１】
図２に示されるように、本実施の形態における面発光レーザアレイ素子における面発光レーザアレイ１０は、基板１０１上に、下部半導体ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７が積層形成されており、更に、メサ１１０が形成されている。尚、メサ１１０の形成されている面には、保護膜１１１が形成されており、更に、ｐ側電極１１３が形成されている。また、基板１０１の裏面には、ｎ側電極１１４が形成されている。上部スペーサ層１０６と上部半導体ＤＢＲ１０７との間、または上部半導体ＤＢＲ１０７内の一部には、電流狭窄層１０８が形成されており、電流狭窄層１０８におけるメサ１１０の周囲の領域は選択酸化されて選択酸化領域１０８ａが形成され、電流狭窄層１０８において選択酸化されていない領域が電流狭窄領域１０８ｂとなる。
【００４２】
基板１０１は、表面が鏡面研磨されている基板であり、図３（ａ）に示されるように、基板１０１の表面の法線方向が、結晶方位［１ ０ ０］に対して、結晶方向［１ １ １］Ａ方向に向かって角度θ（θ＝１５°）傾斜した、いわゆる傾斜基板と称されるｎ−ＧａＡｓ単結晶基板である。この基板１０は、図３（ｂ）に示されるように、結晶方位［０ １ −１］方向が−Ｘ軸方向、結晶方向［０ −１ １］が＋Ｘ軸方向となるように配置されている。
【００４３】
下部半導体ＤＢＲ１０３は、一例として、図４に示すように、第１の下部半導体ＤＢＲ１３１と、第２の下部半導体ＤＢＲ１３２とにより構成されている。
【００４４】
第１の下部半導体ＤＢＲ１３１は、不図示のバッファ層を介して基板１０１の＋Ｚ側に、ｎ−ＡｌＡｓからなる低屈折率層１０３ａ１と、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層１０３ｂ１とからなるペアを交互に３７．５ペア積層することにより形成されている。低屈折率層１０３ａ１と高屈折率層１０３ｂ１との間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成に向かって組成を徐々に変化させた厚さ２０ｎｍの不図示の組成傾斜層が設けられている。尚、低屈折率層１０３ａ１及び高屈折率層１０３ｂ１の光学的な膜厚は、面発光レーザの発振波長をλとした場合に、隣接する不図示の組成傾斜層の１／２の膜厚を含んでλ／４となるように形成されている。ここで、各々の層の光学的な膜厚がλ／４である場合において、各々の層の実際の膜厚Ｄとの関係は、各々の層の屈折率をＮとすると、Ｄ＝λ／４Ｎである。
【００４５】
第２の下部半導体ＤＢＲ１３２は、第１の下部半導体ＤＢＲ１３１上の＋Ｚ側に、ｎ−ＡｌＡｓからなる低屈折率層１０３ａ２と、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層１０３ｂ１とからなるペアを交互に３ペア積層することにより形成されている。低屈折率層１０３ａ２と高屈折率層１０３ｂ１との間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成に向かって組成を徐々に変化させた厚さ２０ｎｍの不図示の組成傾斜層が設けられている。尚、低屈折率層１０３ａ２の光学的な膜厚は、面発光レーザの発振波長をλとした場合に、隣接する不図示の組成傾斜層の１／２の膜厚を含んで３λ／４となるように形成されており、高屈折率層１０３ｂ１の光学的な膜厚は、隣接する不図示の組成傾斜層の１／２の膜厚を含んでλ／４となるように形成されている。
【００４６】
このように形成された第２の下部半導体ＤＢＲ１３２は、「放熱構造体」となる。放熱構造体とは、光学的な膜厚がλ／４よりも厚く、高屈折率層より熱伝導率の高い層（放熱層）を含む構造体を意味する。本実施の形態では、第２の下部半導体ＤＢＲ１３２における低屈折率層１０３ａ２が、放熱層に相当する。放熱構造体には含まれないが第１の半導体ＤＢＲ１３１における低屈折率層１０３ａ１についてもＡｌの組成比が高くなると、熱抵抗は低くなるため、放熱効果が高くなるようにＡｌＡｓにより形成されることが好ましい。
【００４７】
下部スペーサ層１０４は、下部半導体ＤＢＲ１０３上の＋Ｚ側に形成されたノンドープのＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓからなる層である。
【００４８】
活性層１０５は、下部スペーサ層１０４上の＋Ｚ側に、３層の量子井戸層と４層の障壁層とが交互に積層形成されたものである。尚、本実施の形態においては、量子井戸層はＡｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓからなり、障壁層はＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓにより形成されている。
【００４９】
上部スペーサ層１０６は、活性層１０５上の＋Ｚ側に形成されたノンドープのＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓからなる層である。
【００５０】
下部スペーサ層１０４、活性層１０５及び上部スペーサ層１０６により共振器が形成されるため、これらからなる半導体層の光学的な膜厚は１波長（λ）となるように形成されており、この部分を共振器構造体とも呼ぶ。また、活性層１０５は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布における腹の部分に対応する位置である共振器構造体の中央部分に形成されている。
【００５１】
尚、活性層１０５において発生した熱は、主に下部半導体ＤＢＲ１０３を介して、基板１０１に放熱されるように構成されており、基板１０１の裏面は、導電性接着剤等を用いて、不図示のパッケージに接着されているため、熱は基板１０１を介しパッケージに放熱される。
【００５２】
上部半導体ＤＢＲ１０７は、上部スペーサ層１０６上の＋Ｚ側に、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層と、ｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層とからなるペアを交互に２４ペア積層することにより形成されている。低屈折率層と高屈折率層との間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成に向かって組成を徐々に変化させた厚さ２０ｎｍの不図示の組成傾斜層が設けられている。尚、この低屈折率層及び高屈折率層の光学的な膜厚は、面発光レーザの発振波長をλとした場合に、隣接する不図示の組成傾斜層の１／２の膜厚を含んでλ／４となるように形成されている。
【００５３】
電流狭窄層１０８は、ｐ−ＡｌＡｓからなる層であり、共振器構造体から光学的にλ／４離れた位置の上部半導体ＤＢＲ１０７に設けられている。尚、図２においては、便宜上、電流狭窄層１０８は、上部半導体ＤＢＲ１０７と共振器構造体との間に図示している。また、後述する面発光レーザの構造を示す図においても同様である。
【００５４】
（面発光レーザの製造方法）
次に、本実施の形態における面発光レーザの製造方法について説明する。
【００５５】
最初に、図５（ａ）に示すように、基板１０１上に、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ； Metal Organic Chemical Vapor Deposition）または、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ; Molecular Beam Epitaxy）により、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７を積層形成する。この際、本実施の形態では、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）及びトリメチルインジウム（ＴＭＩ）が用いられ、Ｖ族の原料としては、フォスフィン（ＰＨ３）及びアルシン（ＡｓＨ３）が用いられる。また、ｐ型のドーパントの原料としては、四臭化炭素（ＣＢｒ４）またはジメチルジンク（ＤＭＺｎ）が用いられ、ｎ型のドーパントの原料としては、セレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）が用いられる。尚、電流狭窄層１０８は、図面上では上部スペーサ層１０６と上部半導体ＤＢＲ１０７との間に形成されているが、上部半導体ＤＢＲ１０７を形成する際に形成される。
【００５６】
次に、図５（ｂ）に示すように、メサ１１０を形成する。各々のメサ１１０には各々面発光レーザが形成されるものであり、メサ１１０をメサ構造体という場合がある。具体的には、上部半導体ＤＢＲ１０７の表面上にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより不図示のレジストパターンを形成する。このレジストパターンは、メサ１１０が形成される領域の上部半導体ＤＢＲ１０７上に形成されるものであり、一辺が約２０μｍの略正方形状のものである。尚、隣接するメサ１１０同士の間隔は、各々の面発光レーザを電気的及び空間的に分離するために、約５μｍとすることが好ましく、よって、形成されるレジストパターンも間隔も約５μｍ以上であることが好ましい。また、この間隔があまり狭いと、後述するエッチング工程における制御が困難なものとなる。
【００５７】
この後、塩素（Ｃｌ２）ガスを用いたＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマエッチングにより、レジストパターンをマスクとしてレジストパターンの形成されていない領域における上部半導体ＤＢＲ１０７、電流狭窄層１０８、上部スペーサ層１０６及び活性層１０５を除去し、下部スペーサ層１０４の表面を露出させる。尚、このエッチングが、下部半導体ＤＢＲ１０３における第２の下部半導体ＤＢＲ１３２まで進行すると、後述する酸化工程において、Ａｌ組成比が高い放熱層が酸化されてしまうため好ましくない。このため、電流狭窄層１０８よりも深い位置であって、第２の下部半導体ＤＢＲ１３２に形成されている放熱層に至らない深さまでの範囲において、エッチングを行なうことが必要である。この後、不図示のレジストパターンを除去する。このようにして一辺が約２０μｍのメサ１１０を形成する。形成されたメサ１１０の大きさは、一辺が１０μｍ以上であることが好ましい。メサ１１０が小さいと、面発光レーザを駆動した際に、内部に熱がこもってしまい、特性が低下してしまう可能性があるからである。
【００５８】
次に、図５（ｃ）に示すように、メサ１００の形成されている領域における電流狭窄層１０８を選択酸化する。具体的には、メサ１１０を形成した後に、水蒸気中で熱処理することにより、メサ１１０の外周部より電流狭窄層１０８を選択酸化することにより、選択酸化領域１０８ａを形成する。尚、電流狭窄層１０８においてメサ１１０中央部の選択酸化されていない領域は、電流狭窄領域１０８ｂとなる。このように、電流狭窄層１０８において、酸化された選択酸化領域１０８ａと酸化されていない電流狭窄領域１０８ｂとを形成することにより、駆動電流は、電流狭窄領域１０８ｂに流れるため、メサ１１０の中央部分に集中して電流を流すことができる。尚、電流狭窄層１０８に形成される電流狭窄領域１０８ｂが所定の大きさ及び所定の形状となるように、選択酸化領域１０８ａを形成するための熱処理条件（熱処理温度、熱処理時間）が定められる。
【００５９】
ところで、この選択酸化工程においては、メサ１１０の側面に露出している上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層１０７ａの一部も酸化されてしまう。具体的には、本実施の形態においては、図６に示すように、上部半導体ＤＢＲ１０７は、低屈折率層１０７ａと高屈折率層１０７ｂとを交互に積層することにより形成されているが、上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層１０７ａは、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなるものであり、Ａｌの組成比が高いため、メサ１１０の側面より、数十ｎｍ酸化されてしまう。この上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層１０７ａの酸化された領域１７０は、ダメージ領域とも呼ばれるものであり、大きな応力をメサ１１０に与えることから、面発光レーザの寿命に大きな影響を与える。尚、上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層１０７ａにおいて形成される酸化された領域１７０の大きさは、上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層１０７ａのＡｌの組成比に依存する。
【００６０】
次に、図７に示すように、メサ１１０の側面をＢＨＦ（バッファード・フッ酸）により、１０〜１５秒間エッチングすることにより、低屈折率層１０７ａの酸化された領域１７０、即ち、ダメージ領域を除去する。このように、低屈折率層１０７ａの酸化された領域１７０をＢＨＦにより除去することにより形成される空間が除去領域１７１となる。この状態では、低屈折率層１０７ａの酸化された領域１７０は、ＢＨＦにより除去され除去領域１７１となっているため、メサ１１０に応力等を与えることはない。尚、この際、電流狭窄層１０８における選択酸化領域１０８ａの一部も除去されるが、選択酸化領域１０８ａは、低屈折率層１０７ａの酸化された領域１７０に比べ、十分深い位置まで酸化されているため、選択酸化領域１０８ａが除去されてしまうことはない。
【００６１】
ここで、低屈折率層の酸化された領域１７０を除去するためのＢＨＦによるエッチング時間は、適切な時間で行なう必要がある。このエッチング時間が長すぎると、上部半導体ＤＢＲ１０７の一部を除去する等のダメージを与えてしまうからである。このエッチング時間は、低屈折率層の酸化された領域１７０の大きさ等に依存するものであり、上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層におけるＡｌ組成比に依存するものである。尚、上述した低屈折率層の酸化された領域１７０を除去するためのＢＨＦによるエッチング工程は、必要に応じて行なわれるものであり、この工程を省略することも可能である。
【００６２】
次に、図８（ａ）に示すように、分離溝１８０を形成する。具体的には、電流狭窄層１０８における選択酸化を行なった後、メサ１１０の形成されている面に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより、分離溝１８０が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、このレジストパターンをマスクとして、レジストパターンの形成されていない領域における下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、電流狭窄層１０８及び上部半導体ＤＢＲ１０７をＥＣＲプラズマエッチング、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のドライエッチングにより除去する。このドライエッチングは、基板１０１の表面が露出するまで行ない、この後、レジストパターンを除去する。
【００６３】
このドライエッチングにより、分離溝１８０が形成される。形成された分離溝１８０においては、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、電流狭窄層１０８及び上部半導体ＤＢＲ１０７の側面が露出した状態となっている。尚、このように形成される分離溝１８０は、基板１０１面の法線方向（Ｚ軸方向）に対し、１０°以上の傾斜を有していることが好ましい。これは、後述するＧａ（ガリウム）のイオン注入する際に、１０°以上の傾斜を有していないと、分離溝１８０の側面にＧａのイオンが注入されず、分離溝１８０の側面を削り取ってしまうからである。
【００６４】
次に、図８（ｂ）に示すように、Ｇａのイオン注入を行なう。具体的には、分離溝１８０の形成されたものをイオン注入装置における真空チャンバー内に設置し、真空チャンバー内を排気した後、分離溝１８０を形成することにより側面の露出している下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、電流狭窄層１０８及び上部半導体ＤＢＲ１０７にＧａイオンをイオン注入する。Ｇａイオンは、これらの層の側面近傍にのみに注入されるように調整されており、これにより、分離溝１８０の側面の最表面には、Ｇａ高濃度層１８１が形成される。Ｇａ高濃度層１８１では、内部における各々の層と比較してＧａの濃度が高濃度となっている。
【００６５】
図８（ｂ）は、分離溝１８０となる領域の一部を拡大した図であるが、更に拡大した図を図９に示す。図９に示されるように、分離溝１８０の側面１８０ａは、基板１０１面の法線方向Ａに対し、角度φ（φ≧１０°）となるように形成されている。Ｇａイオンは、基板１０１面に対し略垂直方向より注入され、分離溝１８０の側面１８０ａに注入される。これにより、分離溝１８０の側面１８０ａの最表面には、Ｇａ濃度の高いＧａ高濃度層１８１が形成される。尚、基板１０１面の法線方向Ａと分離溝１８０の側面１８０ａとなす角度φが０°の場合、Ｇａイオンが注入される方向と分離溝１８０の側面１８０ａとが略平行になるため、分離溝１８０の側面１８０ａにＧａイオンを注入することができない。また、角度φが０°に近い角度では、同様に、分離溝１８０の側面１８０ａにＧａイオンを注入することができず、更には、Ｇａイオンにより、分離溝１８０の側面１８０ａを削り取ってしまう。このため、分離溝１８０の側面１８０ａは基板１０１面の法線方向Ａに対し所定の角度以上の傾斜を有している必要がある。即ち、角度φが所定の角度以上となるように分離溝１８０の側面１８０ａを形成する必要がある。発明者らの経験等に基づくならば、分離溝１８０の側面１８０ａにＧａ高濃度層１８１を形成するためには、Ｇａイオンを基板１０１面に対し垂直方向より注入する場合、角度φは１０°以上で形成されていることが好ましい。
【００６６】
尚、Ｇａイオンを注入するためのＧａのイオンビームは、シャワー状に半導体膜の形成された基板１０１表面の全体に照射するようにしてもよいし、収束させたＧａのイオンビームを用いて、分離溝１８０の形成されている領域にＧａのイオンビームを照射するものであってもよい。Ｇａのイオンビームをシャワー状に照射する場合、分離溝１８０以外の領域にＧａイオンが注入されないように、分離溝１８０以外の領域はレジストパターンが形成されていることが好ましい。例えば、分離溝１８０を形成する際に用いたレジストパターンを分離溝１８０が形成された後も除去することなく、そのまま残しＧａイオンの注入を行なってもよい。
【００６７】
本実施の形態では、生産性の観点から、Ｇａのイオン注入はシャワー状に半導体膜の形成された基板１０１表面の全体に照射されており、Ｇａのイオン注入を行う際のＧａイオンの加速電圧は５ｋＶとなるように調節されて照射されている。尚、Ｇａのイオン注入を行う際には、Ｇａイオンの加速電圧は４０ｋＶ以下であることが好ましい。これよりも高い加速電圧では、Ｇａイオンにより分離溝１８０の側面１８０ａの半導体層を削り取ってしまうからである。
【００６８】
ところで、本願発明者らは、検討の結果、ＡｌＧａＡｓ等のIII−Ｖ族の化合物半導体においては、Ａｌの組成比が高く、膜厚が他の層よりも厚く形成されている放熱層が、特に水分の影響を受けやすく、腐食しやすい部分であることを見出した。更に、Ａｌを含有する化合物半導体においては、Ａｌの組成比が低くなるに従い、急激に腐食への耐性が強くなることを見出した。よって、本実施の形態は、分離溝１８０の側面１８０ａに露出している下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、電流狭窄層１０８及び上部半導体ＤＢＲ１０７の側面にＧａイオンを注入することによりＧａ組成の高いＧａ高濃度層１８１を形成するものである。このように形成されたＧａ高濃度層１８１では、Ｇａの注入が行なわれる前の状態と比較してＧａの組成比が高いため、相対的にＡｌの組成比は低くなり、腐食等に強くなる。特に、基板１０１上に形成される半導体層の中で最も水分の影響を受けやすく、腐食等しやすいＡｌＡｓからなる放熱層等では、Ｇａイオンが注入されることにより、ＡｌＧａＡｓとなるため、水分等の影響を受けにくくなり、腐食等に強くなる。
【００６９】
尚、Ｇａイオンが注入されることにより形成されるＧａ高濃度層１８１は、分離溝１８０の側面１８０ａより、１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚さ形成されていることが好ましい。Ｇａの組成比が増加した領域は、水分等の影響を受けにくくなるため、腐食等の耐性が高くなり、信頼性等も飛躍的に向上するが、Ｇａ高濃度層１８１の厚さが１０ｎｍ未満の場合では、Ｇａ高濃度層１８１が薄すぎて水分等が透過してしまい、水分等による影響を受けてしまう場合があり、また、Ｇａ高濃度層１８１の厚さが５０ｎｍを超える場合には、Ｇａイオンの注入により半導体層にダメージを与えてしまい、かえって信頼性を低下させてしまうからである。更に、Ｇａ高濃度層１８１をあまり厚く形成すると、各々の半導体層の組成比が変わってしまうため、光学的な特性や温度特性が変化してしまい、所望の特性の面発光レーザが得られなくなってしまう可能性がある。
【００７０】
次に、図１０（ａ）に示すように、保護膜１１１を形成する。保護膜１１１は、パッシベーション膜であり、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ及びＳｉＯ２の誘電体のうち、いずれかにより形成される。保護膜１１１は、１５０ｎｍから３００ｎｍの膜厚で形成されるが、プラズマＣＶＤにより形成された保護膜１１１は、ステップカバレッジがよいため、図１０（ｂ）に示すように、分離溝１８０の側面１８０ａ全体を覆うことができる。即ち、分離溝１８０の側面１８０ａにおいて、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、電流狭窄層１０８及び上部半導体ＤＢＲ１０７の側面に形成されるＧａ高濃度層１８１を保護膜１１１で覆うことができる。尚、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における分離溝１８０が形成されている領域を拡大した図である。
【００７１】
次に、図１１（ａ）に示すように、分離溝１８０の底面とメサ１１０の上面の一部において保護膜１１１を除去する。尚、メサ１１０の上面において保護膜１１１の除去された領域は、コンタクトホール１８２となる。具体的には、メサ１１０の形成されている面にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより不図示のレジストパターンを形成する。このレジストパターンは、保護膜１１１が除去される領域に開口部を有するものであり、分離溝１８０の底面及びコンタクトホール１８２の形成される領域に開口部を有している。この後、このレジストパターンをマスクとして、ＲＩＥ等により、レジストパターンの形成されていない領域、即ち、レジストパターンの開口部が形成されている領域における保護膜１１１を除去する。この後、レジストパターンを除去することにより、分離溝１８０の底面の保護膜１１１を除去し、メサ１１０の上面にコンタクトホール１８２を形成することができる。図１１（ｂ）は、面発光レーザの形成されている領域を拡大した概要図である。破線Ｂで囲まれた領域に示されるように、メサ１１０の側面では、上部半導体ＤＢＲ１０７において、Ａｌの組成比の高いｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層１０７ａの側面は、酸化された領域が除去され除去領域１７１が形成されているが、更に、この上には、保護膜１１１が形成されている。また、破線Ｃで囲まれた領域に示されるように、分離溝１８０の側面１８０ａでは、下部半導体ＤＢＲ１０３の第２の下部半導体ＤＢＲ１３２の側面には、Ｇａ高濃度層１８１が形成されており、更に、この上に、保護膜１１１が形成されている。よって、第２の下部半導体ＤＢＲ１３２におけるｎ−ＡｌＡｓからなる低屈折率層１０３ａ２の側面にも、Ｇａ高濃度層１８１が形成されており、更に、この上に、保護膜１１１が形成されている。
【００７２】
次に、図１２（ａ）に示されるように、ｐ側電極１１３を形成する。具体的には、メサ１１０の形成されている面に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより、メサ１１０の上部において光が出射する領域に、一辺が１０μｍの略正方形状の不図示のレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着によりｐ側電極１１３となる金属膜を成膜する。ｐ側電極１１３となる金属膜は、Ｃｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕからなる多層膜、または、ＡｕＺｎ／Ｔｉ／Ａｕからなる多層膜により形成される。この際、不図示の電極パッド及び配線部材の蒸着を同時に行なってもよい。この後、リフトオフを行なうことにより、メサ１１０の上面に形成されたレジストパターン上の金属膜はレジストパターンとともに除去され、ｐ側電極１１３が形成される。リフトオフは、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、超音波洗浄を行なうことにより行なわれる。
【００７３】
次に、図１２（ｂ）に示されるように、基板１０１の裏面を所定の厚さまで研磨した後、ｎ側電極１１４を形成する。ｎ側電極１１４は、真空蒸着等によりＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜により形成されている。この後、アニールを行なうことにより、ｐ側電極１１３及びｎ側電極１１４にオーミックコンタクトをとることができ、本実施の形態における面発光レーザが作製される。
【００７４】
この後、図１２（ｃ）に示されるように、分離溝１８０をスクライブラインとし、ダイシングまたはスクライビングすることにより、半導体層の形成された基板１０１を各々のチップごとに分離する。このように分離されたチップが、複数の面発光レーザを有する面発光レーザアレイを有する面発光レーザ素子となる。
【００７５】
このようにして製造された複数の面発光レーザアレイを有する面発光レーザ素子を容器内の温度８５℃、湿度８５％の高温高湿雰囲気である容器中に１０００時間放置することにより、高温高湿保持試験を行った。この結果、全ての面発光レーザアレイにおいて発光不良等が生ずることなく、所定の規格条件を満たすものであり、水分の影響等による劣化は確認されなかった。
【００７６】
一方、分離溝の側面にＧａのイオン注入等を行なわない（分離溝の側面にＧａ高濃度層が形成されていない）、従来の製造方法で製造された複数の面発光レーザアレイに対して、同様の高温高湿保持試験を行ったところ、所定の規格条件を満たしている面発光レーザアレイは約６０％であり、よって、約４０％のものについては、水分の影響等による劣化が確認された。
【００７７】
以上より、本実施の形態における面発光レーザ及び面発光レーザアレイからなる面発光レーザ素子は、信頼性を向上させることができる。即ち、本実施の形態における面発光レーザアレイは、基板１０１上に下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、電流狭窄層１０８及び上部半導体ＤＢＲ１０７が積層されているものであって、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、電流狭窄層１０８及び上部半導体ＤＢＲ１０７の分離溝１８０の側面の最表面にＧａイオンビームを照射することにより、Ｇａ高濃度層１８１が形成されているため、各層の内部よりもＧａ濃度が高くなっており酸化されにくくなっている。特に、放熱層であるＡｌＡｓ層も側面の最表面は安定したＡｌＧａＡｓになっており酸化されにくくなっている。また、この側面は、更に、誘電体であるＳｉＮ、ＳｉＯＮ及びＳｉＯ２のいずれかからなるパッシベーション膜１１１により覆われている。従って、本実施の形態における面発光レーザからなる面発光レーザ素子は、従来の面発光レーザ素子と比べて、より一層信頼性が向上したものとなる。
【００７８】
以上、本実施の形態における面発光レーザとして、放熱構造体となる第２の下部半導体ＤＢＲ１３２において、放熱層となるｎ−ＡｌＡｓからなる低屈折率層１０３ａ２と、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層１０３ｂ１が交互に３ペア積層されたものについて説明したが、このペア数に限定されるものではない。また、放熱層となるｎ−ＡｌＡｓからなる低屈折率層１０３ａ２の光学的な膜厚が、３λ／４の場合について説明したが、光学的な厚さは、λ／４以上であればよく、例えば、λ／４であってもよい。特に、光学的な膜厚が、（２ｍ＋１）λ／４となるものであればより好ましい。（ｍは１以上の自然数）
更に、分離溝１８０におけるＧａのイオン注入は、放熱層以外におけるＡｌの組成比の高い層であれば、いずれの層においても効果を有するものであるが、放熱層を設けた場合に、特に顕著な効果が得られる。
【００７９】
尚、本実施の形態では、Ｇａのイオン注入は、少なくとも放熱層の側面において行なわれていればよく、必ずしも分離溝１８０の側面全面において行なわれていることが必要ではない。
【００８０】
また、活性層１０５は、圧縮歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＰＡｓからなるバンドギャップ波長が約７８０ｎｍである３層の量子井戸層と、この量子井戸層と格子整合する引張歪みを誘起する組成となるＧａ０．３Ｉｎ０．７Ｐからなる４層の障壁層を有するものであってもよい。この際、下部スペーサ層１０４及び上部スペーサ層１０６は、ワイドバンドギャップである（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐを用いてもよい。この場合、下部スペーサ層１０４及び上部スペーサ層１０６をＡｌＧａＡｓ系で形成した場合と比較して、下部スペーサ層１０４及び上部スペーサ層１０６と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。
【００８１】
また、メサ１１０の形状は、略正方形状に限定されるものではなく、円形状、楕円形状または略長方形状に形成してもよい。また、面発光レーザの発振波長は、７８０ｎｍ帯以外にも、６５０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、１．３μｍ帯、１．５μｍ帯等の波長帯域であってもよく、各々の波長帯域に適した用途に用いられる。
【００８２】
また、上記説明では、複数の面発光レーザを有する面発光レーザアレイからなる面発光レーザ素子について説明したが、一つの面発光レーザを有する面発光レーザ素子についても同様である。
【００８３】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態と異なる方法により製造される面発光レーザ及び面発光レーザアレイからなる面発光レーザ素子である。具体的には、メサ１１０を形成する際に、同時に分離溝の一部を形成するものである。
【００８４】
最初に、図５（ａ）に示すように、第１の実施の形態と同様に、基板１０１上に、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７を積層形成する。尚、電流狭窄層１０８は、上部半導体ＤＢＲ１０７を形成する際に形成される。
【００８５】
次に、図１３（ａ）に示すように、メサ１１０を形成する。この際、同時に分離溝１８０の一部となる第１の分離溝２８１も形成する。具体的には、上部半導体ＤＢＲ１０７の表面上にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより不図示のレジストパターンを形成する。このレジストパターンは、上部半導体ＤＢＲ１０７上において、メサ１１０が形成される領域に形成されており、更に、第１の分離溝２８１が形成される領域には開口部を有しているものである。
【００８６】
この後、塩素ガスを用いたＥＣＲプラズマエッチングにより、不図示のレジストパターンをマスクとして、レジストパターンの形成されていない領域における上部半導体ＤＢＲ１０７、電流狭窄層１０８、上部スペーサ層１０６及び活性層１０５を除去し、下部スペーサ層１０４の表面を露出させる。この後、不図示のレジストパターンを除去することにより、メサ１１０及び第１の分離溝２８１を形成する。
【００８７】
次に、図１３（ｂ）に示すように、電流狭窄層１０８を選択酸化する。具体的には、メサ１１０の形成されたものを水蒸気中で熱処理することにより、電流狭窄層１０８をメサ１１０の外周部より選択酸化し、選択酸化領域１０８ａを形成する。尚、電流狭窄層１０８においてメサ１１０中央部の選択酸化されていない領域は、電流狭窄領域１０８ｂとなる。この際、第１の分離溝２８１の側面に露出している電流狭窄層１０８も一部酸化されるが、第１の分離溝２８１は、メサ１１０から離れた領域に形成されるものであるため、面発光レーザの特性等に影響を与えることはない。尚、この後、必要に応じて、図７に示すように、メサ１１０の側面をＢＨＦにより、１０〜１５秒間エッチングすることにより、低屈折率層の酸化された領域、即ち、ダメージ領域を除去する。
【００８８】
次に、図１３（ｃ）に示すように、第２の分離溝２８２を形成する。具体的には、電流狭窄層１０８における選択酸化を行なった後、メサ１１０の形成されている面に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより、第２の分離溝２８２が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、このレジストパターンをマスクとして、レジストパターンの形成されていない領域における下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４をＥＣＲプラズマエッチング、ＲＩＥ等のドライエッチングにより除去する。このドライエッチングは、基板１０１の表面が露出するまで行ない、この後、レジストパターンを除去することにより、第２の分離溝２８２が形成される。これにより、第１の分離溝２８１と第２の分離溝２８２とからなる分離溝２８０が形成され、分離溝２８０の側面には、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、電流狭窄層１０８及び上部半導体ＤＢＲ１０７の側面が露出した状態となる。尚、このように形成される第２の分離溝２８２は、基板１０１面の法線方向に対し、１０°以上の傾斜を有していることが好ましい。これは、後述するＧａ（ガリウム）のイオン注入する際に、１０°以上の傾斜を有していないと、第２の分離溝２８２の側面にＧａのイオンが注入されないためＧａ高濃度領域が形成されないからである。
【００８９】
次に、図１３（ｄ）に示すように、Ｇａのイオン注入を行なう。具体的には、分離溝２８０の形成されたものをイオン注入装置における真空チャンバー内に設置し、真空チャンバー内を排気した後、第２の分離溝２８２が形成されることにより側面の露出している下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４にＧａイオンをイオン注入する。Ｇａイオンは、これらの層の側面近傍にのみに注入されるように調整されており、これにより、これらの層の側面の最表面となる領域は、内部と比較してＧａの濃度が高濃度となる。このようにしてＧａ濃度の高いＧａ高濃度層２８３が形成される。
【００９０】
次に、図１４（ａ）に示すように、保護膜１１１を形成する。保護膜１１１は、パッシベーション膜となるものであり、プラズマＣＶＤにより、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ及びＳｉＯ２の誘電体のうち、いずれかにより形成される。保護膜１１１は、膜厚が１５０ｎｍから３００ｎｍ形成されるが、プラズマＣＶＤにより形成された保護膜１１１は、ステップカバレッジがよいため、図１４（ｂ）に示すように、分離溝２８０の側面全体を覆うことができる。即ち、保護膜１１１は、第１の分離溝２８１の側面において、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、電流狭窄層１０８及び上部半導体ＤＢＲ１０７の側面を覆い、第２の分離溝２８２の側面において、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４の側面に形成されるＧａ高濃度層２８３を保護膜１１１で覆うことができる。尚、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）における分離溝２８０が形成されている領域を拡大した図である。
【００９１】
次に、図１４（ｃ）に示すように、第２の分離溝２８２の底面とメサ１１０の上面における保護膜１１１の一部を除去する。尚、メサ１１０の上面において保護膜１１１の除去された領域は、コンタクトホール１８２となる。具体的には、メサ１１０の形成されている面にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより不図示のレジストパターンを形成する。このレジストパターンは、保護膜１１１が除去される領域に開口部を有するものであり、第２の分離溝２８２の底面及びコンタクトホール１８２の形成される領域に開口部を有している。この後、このレジストパターンをマスクとして、ＲＩＥ等により、レジストパターンの形成されていない領域、即ち、レジストパターンの開口部における領域の保護膜１１１を除去する。この後、レジストパターンを除去することにより、第２の分離溝２８２の底面における保護膜１１１を除去することができ、これにより、メサ１１０の上面にコンタクトホール１８２を形成することができる。この際、分離溝２８０の底面における保護膜１１１についても、同様の方法により同時に除去される。
【００９２】
次に、図１５（ａ）に示されるように、ｐ側電極１１３を形成する。具体的には、メサ１１０の形成されている面に、フォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行なうことにより、メサ１１０の上部において光が出射する領域に、一辺が１０μｍの略正方形状の不図示のレジストパターンを形成する。この後、真空蒸着によりｐ側電極１１３となる金属膜を成膜する。ｐ側電極１１３となる金属膜は、Ｃｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕからなる多層膜、または、ＡｕＺｎ／Ｔｉ／Ａｕからなる多層膜により形成される。この際、不図示の電極パッド及び配線部材の蒸着を同時に行なってもよい。この後、リフトオフを行なうことにより、メサ１１０の上面に形成されたレジストパターン上の金属膜はレジストパターンとともに除去され、ｐ側電極１１３が形成される。
【００９３】
次に、図１５（ｂ）に示されるように、基板１０１の裏面を所定の厚さまで研磨した後、ｎ側電極１１４を形成する。ｎ側電極１１４は、真空蒸着等によりＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜により形成されている。この後、アニールを行なうことにより、ｐ側電極１１３及びｎ側電極１１４にオーミックコンタクトをとることができ、本実施の形態における面発光レーザが作製される。
【００９４】
この後、図１５（ｃ）に示されるように、第２の分離溝２８２をスクライブラインとし、ダイシングまたはスクライビングすることにより、半導体層の形成された基板１０１を各々のチップごとに分離する。このように分離されたチップが、複数の面発光レーザを有する面発光レーザアレイを有する面発光レーザ素子となる。本実施の形態では、分離溝２８０を形成する時間を短くすることができる。即ち、メサ１１０形成と同時に分離溝２８０の一部である第１の分離溝２８１を形成し、その後、第２の分離溝２８２を形成する方法であるため、短い時間で分離溝２８０を形成することができ、低コストで面発光レーザ素子を製造することができる。
【００９５】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００９６】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態及び第２の実施の形態における面発光レーザアレイからなる面発光レーザ素子を用いた画像形成装置であるレーザプリンタ１０００である。尚、第１の実施の形態及び第２の実施の形態における面発光レーザからなる面発光レーザ素子を用いてもよい。
【００９７】
図１６に基づき、本実施の形態におけるレーザプリンタ１０００について説明する。本実施の形態におけるレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０等を備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。
【００９８】
通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。
【００９９】
感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、矢印Ｘで示す方向に回転するようになっている。
【０１００】
帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。
【０１０１】
帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。
【０１０２】
光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面を、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束により走査し、感光体ドラム１０３０の表面に画像情報に対応した潜像を形成する。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。
【０１０３】
トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、このトナーは現像ローラ１０３２に供給される。
【０１０４】
現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。
【０１０５】
給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、この給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚づつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。このレジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、この記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。
【０１０６】
転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。
【０１０７】
定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。
【０１０８】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【０１０９】
クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。
【０１１０】
次に、図１７に基づき光走査装置１０１０について説明する。光走査装置１０１０は、光源ユニット１１００、不図示のカップリングレンズ及び開口板、シリンドリカルレンズ１１１３、ポリゴンミラー１１１４、ｆθレンズ１１１５、トロイダルレンズ１１１６、２つのミラー（１１１７、１１１８）、及び上記各部を統括的に制御する不図示の制御装置を備えている。尚、光源ユニット１１００は、第１の実施の形態または第２の実施の形態における面発光レーザ素子を含む光源ユニット１１００が用いられている。
【０１１１】
シリンドリカルレンズ１１１３は、光源ユニット１１００から出力された光を、ミラー１１１７を介してポリゴンミラー１１１４の偏向反射面近傍に集光する。
【０１１２】
ポリゴンミラー１１１４は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面には６面の偏向反射面が形成されている。 そして、不図示の回転機構により、矢印Ｙに示す方向に一定の角速度で回転されている。
【０１１３】
従って、光源ユニット１１００から出射され、シリンドリカルレンズ１１１３によってポリゴンミラー１１１４の偏向反射面近傍に集光された光は、ポリゴンミラー１１１４の回転により一定の角速度で偏向される。
【０１１４】
ｆθレンズ１１１５は、ポリゴンミラー１１１４からの光の入射角に比例した像高をもち、ポリゴンミラー１１１４により一定の角速度で偏向される光の像面を、主走査方向に関して等速移動させる。 トロイダルレンズ１１１６は、ｆθレンズ１１１５からの光をミラー１１１８を介して、感光体ドラム１０３０の表面に結像する。
【０１１５】
トロイダルレンズ１１１６は、ｆθレンズ１１１５を介した光束の光路上に配置されている。そして、このトロイダルレンズ１１１６を介した光束が、感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１１１４の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。
【０１１６】
ポリゴンミラー１１１４と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施の形態では、走査光学系は、ｆθレンズ１１１５とトロイダルレンズ１１１６とから構成されている。なお、ｆθレンズ１１１５とトロイダルレンズ１１１６の間の光路上、及びトロイダルレンズ１１１６と感光体ドラム１０３０の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも１つの折り返しミラーが配置されてもよい。
【０１１７】
本実施の形態におけるレーザプリンタ１０００では、第１の実施の形態または第２の実施の形態における面発光レーザ素子を用いているため、高い信頼性を得ることができる。
【０１１８】
また、この場合には、各発光部からの光束の偏光方向が安定して揃っているため、レーザプリンタ１０００では、高品質の画像を安定して形成することができる。
【０１１９】
尚、本実施の形態における説明では、画像形成装置としてレーザプリンタ１０００の場合について説明したが、これに限定されるものではない。
【０１２０】
例えば、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であってもよい。
【０１２１】
また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。
【０１２２】
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態は、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００である。
【０１２３】
図１８に基づき、本実施の形態におけるカラープリンタ２０００について説明する。本実施の形態におけるカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用の「感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６」と、シアン用の「感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６」と、マゼンタ用の「感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６」と、イエロー用の「感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６」と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。
【０１２４】
各感光体ドラムは、図１８において示される矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転順にそれぞれ帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットが配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０により光が照射され、各感光体ドラムに潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、転写ベルト２０８０上の記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。
【０１２５】
光走査装置２０１０は、第１の実施の形態または第２の実施の形態における面発光レーザ素子を含む光源ユニットを、各々の色毎に有しており、第３の実施の形態において説明した光走査装置１０１０と同様の効果を得ることができる。また、カラープリンタ２０００は、この光走査装置２０１０を備えているため、第３の実施の形態におけるレーザプリンタ１０００と同様の効果を得ることができる。
【０１２６】
ところで、カラープリンタ２０００では、各部品の製造誤差や位置誤差等によって色ずれが発生する場合がある。このような場合であっても、光走査装置２０１０の各光源が第１の実施の形態または第２の実施の形態における面発光レーザ素子を含む光源ユニットにより形成されているため、点灯させる発光部を選択することで色ずれを低減することができる。
【０１２７】
よって、本実施の形態におけるカラープリンタ２０００では、第１の実施の形態または第２の実施の形態における面発光レーザ素子を用いているため、信頼性が高く高品質の画像を形成することができる。
【０１２８】
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
【符号の説明】
【０１２９】
１０        面発光レーザアレイ
１００      発光部（面発光レーザ）
１０１      基板
１０２      バッファ層
１０３      下部半導体ＤＢＲ
１０４      下部スペーサ層
１０５      活性層
１０６      上部スペーサ層
１０７      上部半導体ＤＢＲ
１０８      電流狭窄層
１０８ａ    選択酸化領域
１０８ｂ    電流狭窄領域
１１０      メサ（メサ構造）
１１１      保護膜
１１３      ｐ側電極
１１４      ｎ側電極
１８０      分離溝
１８０ａ    側面
１８１      Ｇａ高濃度層
１０００    レーザプリンタ（画像形成装置）
１０１０    光走査装置
２０００    カラープリンタ（画像形成装置）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３０】
【特許文献１】特開２００６−３０２９１９号公報
【特許文献２】特開２００７−１７３５１３号公報
【特許文献３】特表２００４−５３５０５７号公報
【特許文献４】特開２００７−２９９８９７号公報
【図１】
2012015364.tif 000003
【図２】
2012015364.tif 000004
【図３】
2012015364.tif 000005
【図４】
2012015364.tif 000006
【図５】
2012015364.tif 000007
【図６】
2012015364.tif 000008
【図７】
2012015364.tif 000009
【図８】
2012015364.tif 000010
【図９】
2012015364.tif 000011
【図１０】
2012015364.tif 000012
【図１１】
2012015364.tif 000013
【図１２】
2012015364.tif 000014
【図１３】
2012015364.tif 000015
【図１４】
2012015364.tif 000016
【図１５】
2012015364.tif 000017
【図１６】
2012015364.tif 000018
【図１７】
2012015364.tif 000019
【図１８】
2012015364.tif 000020