(57)【要約】【課題】歩留まりを向上させることができる面発光レーザ素子の製造方法。【解決手段】  基板１０１上に複数の半導体層を形成する工程と、複数の半導体層の一部をエッチングしてメサを形成する工程と、メサに保護層１１１を形成する工程と、メサの斜面の一部を覆う保護層１１１に接して、基板１０１に対して傾斜した傾斜面を有する傾斜部材１２４を形成する工程と、傾斜部材１２４の傾斜面上に配線部材を形成する工程と、傾斜部材１２４を除去する工程と、を含んでいる。【選択図】図１４
2013187516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体層が積層されているメサ形状の発光部と電極とが配線部材によって電気的に接続されている面発光レーザ素子の製造方法であって、
基板上に前記複数の半導体層を形成する工程と、
前記複数の半導体層の一部をエッチングして前記メサを形成する工程と、
前記メサに保護層を形成する工程と、
前記基板に対して傾斜した傾斜面を有する傾斜部材を、前記メサの斜面の一部を覆う前記保護層に接して形成する工程と、
前記傾斜部材の傾斜面上に前記配線部材を形成する工程と、
前記傾斜部材を除去する工程と、を含む面発光レーザ素子の製造方法。
【請求項２】
前記傾斜部材の傾斜面は、１つの平面あるいは曲面であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記傾斜部材の傾斜面は、複数の平面あるいは曲面から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
前記配線部材は、厚さが５００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項５】
複数の半導体層が積層されているメサ形状の発光部と電極とが配線部材によって電気的に接続されている面発光レーザ素子において、
前記配線部材と前記メサの側面との間に空隙を有することを特徴とする面発光レーザ素子。
【請求項６】
前記空隙を形成している部分の前記配線部材は、断面形状が直線あるいは曲線であることを特徴とする請求項５に記載の面発光レーザ素子。
【請求項７】
前記空隙を形成している部分の前記配線部材は、断面形状が多角形の一部であることを特徴とする請求項５に記載の面発光レーザ素子。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子が集積された面発光レーザアレイ。
【請求項９】
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７に記載の面発光レーザ素子又は請求項８に記載の面発光レーザアレイを有する光源と、
前記光源からの光を偏向する光偏向器と、
前記光偏向器で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、を備える光走査装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの像担持体と、
前記少なくとも１つの像担持体を画像情報に応じて変調された光によって走査する請求項９に記載の光走査装置と、を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造方法、面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、面発光レーザ素子を製造する製造方法、該製造方法で製造された面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイ、該面発光レーザ素子あるいは面発光レーザアレイを有する光走査装置、並びに該光走査装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型の面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）は、基板に対して垂直方向に光を射出する半導体レーザ素子であり、基板に対して平行方向に光を射出する端面発光型の半導体レーザ素子に比べて、（１）低価格、（２）低消費電力、（３）小型で高性能、（４）２次元集積化が容易、という特徴を有し、近年注目されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、上面が第１導電型を示す第１導体層と、上面が第１導電型と異なる第２導電型を示す第２導体層と、第１導体層の上面の辺縁の少なくとも一部及び第２導体層の上面の辺縁の少なくとも一部を覆うと共に、第１導体層の上面に向かうにしたがって下降する傾斜部が形成された絶縁層と、一端が第１導体層上に形成されると共に、他端が傾斜部上に形成された第１電極と、第２導体層上に形成されると共に、周縁端が絶縁層上に形成された第２電極と、第１導体層に電圧を印加するための端子電極と、第１及び第２電極と絶縁層上に形成されて第２電極を介して第１電極と端子電極とを接続する第３電極とを備えることを特徴とする電極構造が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、発光領域の上面に形成され、電流路狭窄部の上方に開口を有して、電流路狭窄部を通り第１の電極に至る電流路を構成する第２の電極と、多層構造体の周辺部上に形成された第３の電極と、凹部の浅部の上方で第２および第３の電極間を相互に接続する複数の導電体と、を具備し基板の第１および第２の主面と垂直な方向に光を発することを特徴とする面発光型半導体発光素子が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の製造方法では歩留まりを向上させるのが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、複数の半導体層が積層されているメサ形状の発光部と電極とが配線部材によって電気的に接続されている面発光レーザ素子の製造方法であって、基板上に前記複数の半導体層を形成する工程と、前記複数の半導体層の一部をエッチングして前記メサを形成する工程と、前記メサに保護層を形成する工程と、前記基板に対して傾斜した傾斜面を有する傾斜部材を、前記メサの斜面の一部を覆う前記保護層に接して形成する工程と、前記傾斜部材の傾斜面上に前記配線部材を形成する工程と、前記傾斜部材を除去する工程と、を含む面発光レーザ素子の製造方法である。
【０００７】
なお、本明細書では、「傾斜面」は単に傾斜している面を意味し、１つあるいは複数の平面だけでなく、１つあるいは複数の曲面を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の製造方法によれば、面発光レーザ素子の製造歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を示す図である。
【図２】図１における光走査装置を説明するための図（その１）である。
【図３】図１における光走査装置を説明するための図（その２）である。
【図４】図１における光走査装置を説明するための図（その３）である。
【図５】図１における光走査装置を説明するための図（その４）である。
【図６】面発光レーザアレイを説明するための図である。
【図７】複数の発光部の配列状態を説明するための図である。
【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。
【図９】図８の一部を拡大した図である。
【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザアレイの基板を説明するための図である。
【図１１】図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザアレイの製造方法を説明するための図（その１）である。
【図１２】図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザアレイの製造方法を説明するための図（その２）である。
【図１３】図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザアレイの製造方法を説明するための図（その３）である。
【図１４】図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザアレイの製造方法を説明するための図（その４）である。
【図１５】面発光レーザアレイの製造方法を説明するための図（その５）である。
【図１６】比較例１の面発光レーザアレイを説明するための図である。
【図１７】比較例２の面発光レーザアレイを説明するための図である。
【図１８】比較例３の面発光レーザアレイを説明するための図である。
【図１９】断線を説明するための図である。
【図２０】面発光レーザアレイの変形例１を説明するための図である。
【図２１】図２０の一部を拡大した図である。
【図２２】面発光レーザアレイの変形例２を説明するための図である。
【図２３】面発光レーザ素子を説明するための図である。
【図２４】面発光レーザ素子の変形例１を説明するための図である。
【図２５】面発光レーザ素子の変形例２を説明するための図である。
【図２６】比較例１の面発光レーザ素子を説明するための図である。
【図２７】比較例２の面発光レーザ素子を説明するための図である。
【図２８】比較例３の面発光レーザ素子を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１５に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。
【００１１】
このカラープリンタ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、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。
【００１２】
通信制御装置２０８０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。
【００１３】
プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、増幅回路、アナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、通信制御装置２０８０を介して受信した上位装置からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）を光走査装置２０１０に通知する。
【００１４】
感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。
【００１５】
感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。
【００１６】
感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。
【００１７】
感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。
【００１８】
各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転する。
【００１９】
各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。
【００２０】
光走査装置２０１０は、プリンタ制御装置２０９０からの多色の画像情報に基づいて色毎に変調された光で、対応する帯電された感光体ドラムの表面を走査する。これにより、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像装置の方向に移動する。なお、光走査装置の構成については後述する。
【００２１】
各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジ（図示省略）からのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。
【００２２】
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。
【００２３】
給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出す。該記録紙は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出される。これにより、転写ベルト２０４０上のトナー画像が記録紙に転写される。トナー画像が転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。
【００２４】
定着装置２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。トナーが定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次積み重ねられる。
【００２５】
各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラム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の表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。
【００２６】
次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。
【００２７】
光走査装置２０１０は、一例として図２〜図５に示されるように、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、４つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ）、４つの開口板（２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ）、４つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、光偏向器２１０４、４つの走査レンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、６枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ｂ、２１０８ｃ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。
【００２８】
なお、ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をＸ軸方向、光偏向器２１０４の回転軸方向をＺ軸方向として説明する。
【００２９】
また、以下では、便宜上、各光学部材において、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。
【００３０】
光源２２００ａとカップリングレンズ２２０１ａと開口板２２０２ａとシリンドリカルレンズ２２０４ａと走査レンズ２１０５ａと折り返しミラー２１０６ａは、感光体ドラム２０３０ａに潜像を形成するための光学部材である。
【００３１】
光源２２００ｂとカップリングレンズ２２０１ｂと開口板２２０２ｂとシリンドリカルレンズ２２０４ｂと走査レンズ２１０５ｂと折り返しミラー２１０６ｂと折り返しミラー２１０８ｂは、感光体ドラム２０３０ｂに潜像を形成するための光学部材である。
【００３２】
光源２２００ｃとカップリングレンズ２２０１ｃと開口板２２０２ｃとシリンドリカルレンズ２２０４ｃと走査レンズ２１０５ｃと折り返しミラー２１０６ｃと折り返しミラー２１０８ｃは、感光体ドラム２０３０ｃに潜像を形成するための光学部材である。
【００３３】
光源２２００ｄとカップリングレンズ２２０１ｄと開口板２２０２ｄとシリンドリカルレンズ２２０４ｄと走査レンズ２１０５ｄと折り返しミラー２１０６ｄは、感光体ドラム２０３０ｄに潜像を形成するための光学部材である。
【００３４】
各カップリングレンズは、対応する光源から射出された光の光路上に配置され、該光を略平行光とする。
【００３５】
各開口板は、開口部を有し、対応するカップリングレンズを介した光を整形する。
【００３６】
各シリンドリカルレンズは、対応する開口板の開口部を通過した光を、光偏向器２１０４の偏向反射面近傍に副走査対応方向に関して結像する。
【００３７】
光偏向器２１０４は、２段構造のポリゴンミラーを有している。各ポリゴンミラーは、４面の偏向反射面を有している。そして、１段目（下段）のポリゴンミラーではシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光がそれぞれ偏向され、２段目（上段）のポリゴンミラーではシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光及びシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光がそれぞれ偏向されるように配置されている。なお、１段目のポリゴンミラー及び２段目のポリゴンミラーは、互いに位相が略４５°ずれて回転し、書き込み走査は１段目と２段目とで交互に行われる。
【００３８】
光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光は、走査レンズ２１０５ａ、及び折り返しミラー２１０６ａを介して、感光体ドラム２０３０ａに照射され、光スポットが形成される。
【００３９】
また、光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光は、走査レンズ２１０５ｂ、及び２枚の折り返しミラー（２１０６ｂ、２１０８ｂ）を介して、感光体ドラム２０３０ｂに照射され、光スポットが形成される。
【００４０】
また、光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光は、走査レンズ２１０５ｃ、及び２枚の折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０８ｃ）を介して、感光体ドラム２０３０ｃに照射され、光スポットが形成される。
【００４１】
また、光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光は、走査レンズ２１０５ｄ、及び折り返しミラー２１０６ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄに照射され、光スポットが形成される。
【００４２】
各感光体ドラム上の光スポットは、光偏向器２１０４の回転に伴って感光体ドラムの長手方向に移動する。各感光体ドラムにおける光スポットの移動方向が、「主走査方向」であり、感光体ドラムの回転方向が、「副走査方向」である。
【００４３】
光偏向器２１０４と各感光体ドラム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。
【００４４】
各光源は、一例として図６に示されるような面発光レーザアレイ１００を有している。なお、以下では、レーザ発振方向をｚ軸方向とし、ｚ軸に直交する面内における互いに直交する２つの方向をｘ軸方向及びｙ軸方向として説明する。
【００４５】
この面発光レーザアレイ１００は、２次元的に配列されている３２個の発光部、及び３２個の発光部の周囲に設けられ、各発光部に対応した３２個の電極パッドを有している。また、各電極パッドは、対応する発光部と配線部材によって電気的に接続されている。
【００４６】
３２個の発光部は、図７に示されるように、全ての発光部をｘ軸方向に延びる仮想線上に正射影したときに、発光部間隔が等しく（図７では「ｄ２」）なるように配置されている。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいう。
【００４７】
図８には、図７におけるＡ−Ａ断面図が示されている。また、図８の一部を拡大した図が図９に示されている。
【００４８】
各発光部は、発振波長が７８０ｎｍ帯の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）であり、図９に示されるように、基板１０１、バッファ層１０２、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、コンタクト層１０９、ｐ側電極１１３、及びｎ側電極１１４などを有している。なお、図９は、分かりやすくするための模式図であって、各層の厚さの関係は正確なものではない。
【００４９】
基板１０１は、表面が鏡面研磨面であり、図１０（Ａ）に示されるように、鏡面研磨面（主面）の法線方向が、結晶方位［１  ０  ０］方向に対して、結晶方位［１  １  １］Ａ方向に向かって１５度（θ＝１５度）傾斜したｎ−ＧａＡｓ単結晶基板である。すなわち、基板１０１はいわゆる傾斜基板である。ここでは、図１０（Ｂ）に示されるように、結晶方位［０  −１  １］方向が＋ｘ方向、結晶方位［０  １  −１］方向が−ｘ方向となるように配置されている。
【００５０】
図９に戻り、バッファ層１０２は、基板１０１の＋ｚ側の面上に積層され、ｎ−ＧａＡｓからなる層である。
【００５１】
下部半導体ＤＢＲ１０３は、バッファ層１０２の＋ｚ側に積層され、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層と、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを４０．５ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた厚さ２０ｎｍの組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、発振波長をλとするとλ／４の光学的厚さとなるように設定されている。なお、光学的厚さがλ／４のとき、その層の実際の厚さＤは、Ｄ＝λ／４ｎ（但し、ｎはその層の媒質の屈折率）である。
【００５２】
下部スペーサ層１０４は、下部半導体ＤＢＲ１０３の＋ｚ側に積層され、ノンドープのＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓからなる層である。
【００５３】
活性層１０５は、下部スペーサ層１０４の＋ｚ側に積層され、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる３重量子井戸構造の活性層である。
【００５４】
上部スペーサ層１０６は、活性層１０５の＋ｚ側に積層され、ノンドープのＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓからなる層である。
【００５５】
下部スペーサ層１０４と活性層１０５と上部スペーサ層１０６とからなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、その厚さが１波長の光学的厚さとなるように設定されている。なお、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に対応する位置である共振器構造体の中央に設けられている。
【００５６】
上部半導体ＤＢＲ１０７は、上部スペーサ層１０６の＋ｚ側に積層され、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のペアを２５ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、λ／４の光学的厚さとなるように設定されている。
【００５７】
上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層の１つには、ＡｌＡｓからなる被選択酸化層１０８が厚さ３０ｎｍで挿入されている。この被選択酸化層１０８の挿入位置は、上部スペーサ層１０６から２ペア目の低屈折率層中である。
【００５８】
コンタクト層１０９は、上部半導体ＤＢＲ１０７の＋ｚ側に積層され、ｐ−ＧａＡｓからなる層である。
【００５９】
なお、上記のように、基板１０１上に複数の半導体層が積層されたものを、以下では、便宜上「積層体」ともいう。
【００６０】
次に、面発光レーザアレイ１００の製造方法について説明する。
【００６１】
（１）上記積層体を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）あるいは分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）による結晶成長によって作成する（図１１（Ａ）参照）。ここでは、ＭＯＣＶＤ法を用いた例を示す。
【００６２】
ＩＩＩ族の原料には、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用い、Ｖ族の原料には、フォスフィン（ＰＨ３）、アルシン（ＡｓＨ３）を用いている。また、ｐ型ドーパントの原料には四臭化炭素（ＣＢｒ４）、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）を用い、ｎ型ドーパントの原料にはセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を用いている。
【００６３】
（２）コンタクト層１０９の表面に、メサ構造体（以下では、便宜上、「メサ」と略述する）の外形を規定するためのレジストパターン１２０などを形成する（図１１（Ｂ）参照）。
【００６４】
（３）Ｃｌ２ガスを用いるＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）方式、若しくはＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ）方式のドライエッチング法により、レジストパターン１２０をエッチングマスクとして積層体をエッチングし、少なくとも被選択酸化層１０８が側面に露出しているメサを形成する。ここでは、エッチングの底面は活性層１０５の途中に位置するようにした。ここで形成されたメサは、側面がｚ軸に対して傾斜している。
【００６５】
（４）アセトン液に浸漬し、超音波洗浄によってエッチングマスクを除去する（図１２（Ａ）参照）。ここで形成されるメサは、四角錐台状である。
【００６６】
（５）積層体を水蒸気中で熱処理する。これにより、被選択酸化層１０８中のＡｌ（アルミニウム）がメサの外周部から選択的に酸化され、メサの中央部に、Ａｌの酸化物１０８ａによって囲まれた酸化されていない領域１０８ｂが残留する（図１２（Ｂ）参照）。すなわち、発光部の駆動電流の経路をメサの中央部だけに制限する、いわゆる酸化狭窄構造体が形成される。上記酸化されていない領域１０８ｂが電流通過領域である。
【００６７】
（６）分離用の溝（以下では、「分離溝」という）に対応する領域のみが露出されるレジストパターンをフォトリソグラフィーにより形成する。
【００６８】
（７）ＩＣＰドライエッチング法を用いて分離溝を形成する。
【００６９】
（８）レジストパターンを除去する。
【００７０】
（９）積層体を加熱チャンバーに入れ、窒素雰囲気中に３８０〜４００℃の温度で３分間保持する。これにより、大気中で表面に付着した酸素や水、もしくは加熱チャンバー内の微量な酸素や水による自然酸化膜が、安定した不動態皮膜になる。
【００７１】
（１０）気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ＳｉＮ、ＳｉＯＮあるいはＳｉＯ２からなる保護層１１１を形成する（図１３（Ａ）参照）。
【００７２】
（１１）メサ上部にｐ側電極コンタクトの窓開けを行う。ここでは、フォトレジストによるマスクを施した後、メサ上部の開口部を露光してその部分のフォトレジストを除去し、ＢＨＦ（バッファード・ふっ酸）にて保護層１１１をエッチングして開口した（図１３（Ｂ）参照）。このとき、同時に、上記分離溝の底面にある保護層１１１も除去する。
【００７３】
（１２）ｐ側電極（配線部材）がその上面に形成される傾斜部材を形成するため、フォトレジストを塗布した後、ｐ側電極（配線部材）の形状に合わせてパターニングを行い、１３０〜１５０℃でベーキングする。ベーキングされたレジストパターンが傾斜部材１２４となる（図１４（Ａ）参照）。ここでは、一例として図１４（Ａ）に示されるように、傾斜部材１２４の上面（配線部材が形成される面）は、ｘ軸に対する傾斜角がθの傾斜面であり、その傾斜はメサ側面よりも緩やかである。この傾斜面は、単に傾斜している面であり、１つあるいは複数の平面を含む場合だけでなく、１つあるいは複数の曲面を含む場合もある。
【００７４】
なお、ベーク温度は１３０〜１５０℃に限定されるものではなく、後述する「ｐ側電極を形成する工程」において、フォトレジストをパターニングする際に変形しない温度であれば良い。また、このレジストパターンの形状の制御は、ドライエッチングによるメサ形状の制御に比べて容易である。
【００７５】
傾斜部材１２４の上面は、断線を防止するのに適した形状である必要がある。従って、傾斜部材１２４の上面は、（ａ）内側にくぼむ形状ではなく、金属原子が連続して付着する形状であること、（ｂ）上記傾斜角θが８０°よりも小さいこと、を満たす必要がある。
【００７６】
仮に、傾斜部材１２４の上面が内側にくぼむ形状であれば、蒸着時に金属原子がくぼみに付着しにくいため、断線が発生しやすい。また、仮に、上記傾斜角が８０°以上であれば、メサ底部での配線材料が非常に疎となり、出力を測定する際に断線が発生しやすい。
【００７７】
（１３）メサ上部の光射出部となる領域に一辺１０μｍの正方形状のレジストパターンを形成し、ｐ側の電極材料の蒸着を行う。ｐ側の電極材料としてはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる多層膜が用いられる。なお、ｐ側電極（配線部材）の膜厚は、強度を保つために５００ｎｍ以上であることが望ましい。
【００７８】
（１４）光射出部の電極材料をリフトオフし、酸素プラズマ処理を行いレジストを除去し、ｐ側電極（配線部材）１１３を形成する（図１４（Ｂ）参照）。ｐ側電極（配線部材）１１３とメサの側面を保護する保護層１１１との間には空隙１２５が存在することとなる。
【００７９】
（１５）基板１０１の裏側を所定の厚さ（例えば１００μｍ程度）まで研磨した後、ｎ側電極１１４を形成する（図１５参照）。ここでは、ｎ側電極１１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。
【００８０】
（１６）アニールによって、ｐ側電極（配線部材）１１３とｎ側電極１１４のオーミック導通をとる。これにより、各メサは発光部となる。
【００８１】
（１７）スクライブ・ブレーキングにより、チップ毎に切断する。
【００８２】
そして、種々の後工程を経て、面発光レーザアレイ１００となる。
【００８３】
上記製造方法を用いて面発光レーザアレイ１００を３０００個製造し、それらの出力特性を測定したところ、全ての面発光レーザアレイ１００について断線が発生していないことが確認できた。また、ワイヤーボンディング時に保護層１１１と電極パッドとの間で配線はがれはなかった。
【００８４】
続いて、複数の比較例について説明する。なお、以下においては、本実施形態の面発光レーザアレイ１００との相違点を中心に説明するとともに、前述した本実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【００８５】
図１６には、比較例１として、ｐ側電極（配線部材）１１３とメサの側面を保護する保護層１１１とが密着している従来の面発光レーザアレイ５０２が示されている。従来の製造方法を用いて面発光レーザアレイ５０２を３０００個製造し、それらの出力特性を測定したところ、２５個の面発光レーザアレイ５０２において断線が確認された。
【００８６】
図１７には、比較例２として、メサの周囲がポリイミド１２１によって囲まれている従来の面発光レーザアレイ５０３が示されている。従来の製造方法を用いて面発光レーザアレイ５０３を３０００個製造したところ、ワイヤーボンディング時にポリイミド１２１と電極パッドとの間ではがれが多く見られた。
【００８７】
さらに、上記面発光レーザアレイ５０３と本実施形態の面発光レーザアレイ１００の寿命について比較したところ、面発光レーザアレイ１００のほうが長寿命であった。
【００８８】
図１８には、比較例３として、メサ上面と同じ高さに配線部材が形成された従来の面発光レーザアレイ５０４が示されている。従来の製造方法を用いて面発光レーザアレイ５０４を３０００個製造し、酸化狭窄領域の大きさをＩＲ顕微鏡で測定したところ、そのばらつきの大きさは本実施形態の面発光レーザアレイ１００の約２倍であった。
【００８９】
ところで、発光部は、高さが数μｍあるため、蒸着によりｐ側電極（配線部材）を形成する場合、発光部の立ち上がり角度（ｘ軸方向に対するメサ側面の傾斜角）が大きいと、発光部の底部付近に金属原子が付着しないことによる断線が発生しやすく、歩留りが低下する。蒸着による配線部材の形成方法は一般的に用いられている方法であり、容易に配線部材を形成することができる。しかし、化学気相成長法（ＣＶＤ法）とは異なり、蒸着では配線部材を形成する金属原子は直線的な動作をするため、基板面に対する金属原子が飛来する角度よりも発光部の立ち上がり角度が大きくなると、一例として図１９に符号Ａで示されるように、メサ底部付近に金属原子が付着せず、断線が発生しやすくなる。
【００９０】
これに対して、ドライエッチングの際に、発光部の立ち上がり角度が小さくなるように制御することが考えられるが、ドライエッチングによる発光部の立ち上がり角度の制御は難しく、特に基板全面で立ち上がり角度の均一性を確保することは難しい。
【００９１】
また、特許文献１のように、ポリイミドにより発光部の段差を埋めることで段差をなくし、断線が発生しないようにすることが考えられるが、この方法ではポリイミドによる応力に起因して、寿命が短くなるという不都合があった。また、ポリイミドはｐ側電極（配線部材）との密着性が悪いため、ワイヤーボンディング時に配線部材がはがれやすいという不都合があった。
【００９２】
また、特許文献２のように、発光部の周囲を部分的にエッチングし、発光部と同じ高さに配線部材を形成することが考えられるが、この方法では半導体多層膜により発生する応力の大部分が開放されず、基板の反りが大きくなる場合があった。この場合は、酸化狭窄構造体を形成する際に、基板と基板間保持部材との間に隙間ができ、基板に不均一な温度分布が生じる。その結果、酸化狭窄領域が面内で大きくばらついてしまい、多大な歩留りの低下を招くという不都合があった。
【００９３】
以上説明したように、本実施形態に係る面発光レーザアレイの製造方法によると、基板１０１上に複数の半導体層を形成する工程と、複数の半導体層の一部をエッチングしてメサを形成する工程と、メサに保護層１１１を形成する工程と、メサの斜面の一部を覆う保護層１１１に接して、基板１０１に対して傾斜した傾斜面を有する傾斜部材１２４を形成する工程と、傾斜部材１２４の傾斜面上にｐ側電極（配線部材）１１３を形成する工程と、傾斜部材１２４を除去する工程と、を含んでいる。
【００９４】
この製造方法で製造された面発光レーザアレイ１００は、各発光部において、ｐ側電極（配線部材）１１３とメサの側面を保護する保護層１１１との間に空隙１２５が設けられている。
【００９５】
この場合は、配線部材の断線やはがれを抑制することができ、製造歩留まりを向上させることができる。そこで、面発光レーザアレイ１００の低価格化を図ることが可能となる。
【００９６】
本実施形態に係る光走査装置２０１０によると、各光源が面発光レーザアレイ１００を有しているため、走査精度を低下させることなく、低価格化を図ることができる。
【００９７】
また、面発光レーザアレイ１００が複数の発光部を有しているため、同時に複数の光走査が可能となり、画像形成の高速化を図ることができる。
【００９８】
また、本実施形態に係るカラープリンタ２０００によると、光走査装置２０１０を備えているため、画像品質の低下を招くことなく、低価格化を図ることができる。
【００９９】
ところで、面発光レーザアレイ１００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で感光体ドラム上では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。
【０１００】
そして、例えば、上記間隔ｄ２を２．６５μｍ、光走査装置２０１０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（図７参照）を狭くして間隔ｄ２を更に小さくする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でき、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。
【０１０１】
また、この場合には、カラープリンタ２０００では書き込みドット密度が上昇しても印刷速度を落とすことなく印刷することができる。また、同じ書き込みドット密度の場合には印刷速度を更に速くすることができる。
【０１０２】
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の各光源が前記面発光レーザアレイ１００を有していると、点灯させる発光部を変更することで色ずれを低減することができる。
【０１０３】
なお、上記実施形態では、前記傾斜部材１２４の材料として、フォトレジストを用いる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。例えば、傾斜部材１２４の材料としてガラスを用いても良い。この場合、例えば、いわゆるＳＯＧ（スピン・オン・ガラス）法によって、該傾斜部材１２４を形成しても良い。ＳＯＧ法は、膜厚の制御性に優れている。そして、ｐ側電極（配線部材）１１３を形成した後、ふっ酸でガラス（傾斜部材１２４）を除去することにより、ｐ側電極（配線部材）１１３とメサの側面を保護する保護層１１１との間に空隙１２５が形成される。この場合も、上記実施形態と同様に、面発光レーザアレイ１００を高い歩留まりで製造することができる。
【０１０４】
また、上記実施形態では、空隙１２５の高さ（ｚ軸方向の寸法）がメサの高さとほぼ等しい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。一例として図２０に示される面発光レーザアレイ５０１のように、空隙１２５の高さがメサの高さよりも低くても良い。この面発光レーザアレイ５０１は、上記面発光レーザアレイ１００と同様な特性を有している。なお、図２０の一部を拡大した図が図２１に示されている。
【０１０５】
また、上記実施形態では、空隙１２５を形成している部分のｐ側電極（配線部材）１１３の断面形状が直線である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。一例として図２２に示される面発光レーザアレイ５０２のように、空隙１２５を形成している部分のｐ側電極（配線部材）１１３の断面形状が多角形（各辺が曲線の場合を含む）の一部であっても良い。この面発光レーザアレイ５０２は、従来の面発光レーザアレイよりも高速動作が可能であった。また、空隙１２５を形成している部分のｐ側電極（配線部材）１１３の断面形状が曲線であっても良い。
【０１０６】
また、上記実施形態では、各発光部の発振波長が７８０ｎｍ帯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。感光体の特性に応じて、各発光部の発振波長を変更しても良い。
【０１０７】
また、上記実施形態では、面発光レーザアレイが３２個の発光部を有する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。
【０１０８】
また、上記実施形態において、前記面発光レーザアレイ１００に代えて、一例として図２３に示されるように、１個の発光部を有し、ｐ側電極（配線部材）１１３とメサの側面を保護する保護層１１１との間に空隙１２５が設けられた面発光レーザ素子２００を用いても良い。該面発光レーザ素子２００は、前記面発光レーザアレイ１００と同様にして製造することができる。上記製造方法を用いて該面発光レーザ素子２００を３０００個製造し、それらの出力特性を測定したところ、全ての面発光レーザ素子２００について断線が発生していないことが確認できた。また、ワイヤーボンディング時に保護層１１１と電極パッドとの間ではがれはなかった。
【０１０９】
この場合も、一例として図２４に示される面発光レーザ素子２０１のように、空隙１２５の高さがメサの高さよりも低くても良い。また、一例として図２５に示される面発光レーザ素子２０２のように、空隙１２５を形成している部分のｐ側電極（配線部材）１１３の断面形状が多角形（各辺が曲線の場合を含む）の一部であっても良い。この面発光レーザ素子２０２は、従来の面発光レーザ素子よりも高速動作が可能であった。また、空隙１２５を形成している部分のｐ側電極（配線部材）１１３の断面形状が曲線であっても良い。
【０１１０】
図２６には、比較例１の面発光レーザ素子として、ｐ側電極（配線部材）１１３とメサの側面を保護する保護層１１１とが密着している従来の面発光レーザ素子２０３が示されている。従来の製造方法を用いて面発光レーザ素子２０３を３０００個製造し、それらの出力特性を測定したところ、２０個の面発光レーザ素子２０３において断線が確認された。
【０１１１】
図２７には、比較例２の面発光レーザ素子として、メサの周囲がポリイミド１２１によって囲まれている従来の面発光レーザ素子２０４が示されている。従来の製造方法を用いて面発光レーザ素子２０４を３０００個製造したところ、ワイヤーボンディング時にポリイミド１２１と電極パッドとの間ではがれが多く見られた。
【０１１２】
さらに、面発光レーザ素子２０１と面発光レーザ素子２０２と面発光レーザ素子２０３の寿命について比較したところ、面発光レーザ素子２０３が最も短寿命であった。
【０１１３】
図２８には、比較例３の面発光レーザ素子として、メサ上面と同じ高さに配線部材が形成された従来の面発光レーザ素子２０５が示されている。従来の製造方法を用いて面発光レーザ素子２０５を３０００個製造し、酸化狭窄領域の大きさをＩＲ顕微鏡で測定したところ、そのばらつきの大きさは面発光レーザ素子２００、面発光レーザ素子２０１及び面発光レーザ素子２０２の約２倍であった。
【０１１４】
また、面発光レーザアレイ１００、面発光レーザ素子２００、及びそれらの変形例は、画像形成装置以外の用途に用いることができる。その場合には、発振波長は、その用途に応じて、６５０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、１．３μｍ帯、１．５μｍ帯等の波長帯であっても良い。
【０１１５】
ところで、２つの発光部の間の溝は、各発光部の電気的及び空間的分離のために、５μｍ以上とすることが好ましい。あまり狭いと製造時のエッチングの制御が難しくなるからである。また、メサの大きさ（１辺の長さ）は１０μｍ以上とすることが好ましい。あまり小さいと動作時に熱がこもり、特性が低下するおそれがあるからである。
【０１１６】
また、上記実施形態において、前記面発光レーザアレイ１００に代えて、前記面発光レーザアレイ１００と同様の製造方法で製造され、複数の発光部が１次元配列された面発光レーザアレイを用いても良い。
【０１１７】
また、上記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタ２０００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。例えば、モノクロ画像を形成するレーザプリンタであっても良い。
【０１１８】
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良い。
【０１１９】
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。
【符号の説明】
【０１２０】
１００…面発光レーザアレイ、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…被選択酸化層、１０８ａ…酸化物、１０８ｂ…電流通過領域、１０９…コンタクト層、１１１…保護層、１１３…ｐ側電極、１１４…ｎ側電極、１２１…ポリイミド、１２４…傾斜部材、１２５…空隙、２００，２０１，２０２…面発光レーザ素子、５０１…面発光レーザアレイ、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ，２０３０ｂ，２０３０ｃ，２０３０ｄ…感光体ドラム、２１０４…光偏向器、２１０５ａ，２１０５ｂ，２１０５ｃ，２１０５ｄ…走査レンズ（走査光学系の一部）、２１０６ａ，２１０６ｂ，２１０６ｃ，２１０６ｄ，２１０８ｂ，２１０８ｃ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、２２００ａ，２２００ｂ，２２００ｃ，２２００ｄ…光源、２２０１ａ，２２０１ｂ，２２０１ｃ，２２０１ｄ…カップリングレンズ、２２０２ａ，２２０２ｂ，２２０２ｃ，２２０２ｄ…開口板、２２０４ａ，２２０４ｂ，２２０４ｃ，２２０４ｄ…シリンドリカルレンズ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２１】
【特許文献１】特開２００８−００４６７０号公報
【特許文献２】特許４０５００２８号公報
【図１】
2013187516.tif 000003
【図２】
2013187516.tif 000004
【図３】
2013187516.tif 000005
【図４】
2013187516.tif 000006
【図５】
2013187516.tif 000007
【図６】
2013187516.tif 000008
【図７】
2013187516.tif 000009
【図８】
2013187516.tif 000010
【図９】
2013187516.tif 000011
【図１０】
2013187516.tif 000012
【図１１】
2013187516.tif 000013
【図１２】
2013187516.tif 000014
【図１３】
2013187516.tif 000015
【図１４】
2013187516.tif 000016
【図１５】
2013187516.tif 000017
【図１６】
2013187516.tif 000018
【図１７】
2013187516.tif 000019
【図１８】
2013187516.tif 000020
【図２０】
2013187516.tif 000021
【図２１】
2013187516.tif 000022
【図２２】
2013187516.tif 000023
【図２３】
2013187516.tif 000024
【図２４】
2013187516.tif 000025
【図２５】
2013187516.tif 000026
【図２６】
2013187516.tif 000027
【図２７】
2013187516.tif 000028
【図２８】
2013187516.tif 000029
【図１９】
2013187516.tif 000030