(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の製造方法を提供する。【解決手段】  基板上に複数の半導体層を積層する工程、発光部に対応して四角錐台状のメサを形成する工程、基板に直交する方向（ｚ軸方向）からみたとき、正方形部分１１３ａと長方形部分１１３ｂとからなるＴ字形状であり、正方形部分１１３ａがメサ上面の一部を覆うとともに、長方形部分１１３ｂがメサにおける互いに隣接する２つの稜線を覆うｐ側電極１１３を形成する工程などを経て製造される。【選択図】図２３
2013182965.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を有し、該メサ上面の光射出領域が電極によって取り囲ま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積層する工程と、
角錐台状の前記メサを形成する工程と、
前記メサの上面の一部と前記角錐台における互いに隣接する２つの稜線を覆う前記電極を形成する工程と、を含む面発光レーザ素子の製造方法。
【請求項２】
前記電極は、前記メサの上面の一部を覆う第１の部分と、前記角錐台における互いに隣接する２つの稜線を覆う第２の部分を有し、
前記電極を形成する工程では、前記メサの上面の第１方向に延びる辺の長さＬ１、該第１方向に直交する第２の方向に延びる辺の長さＬ２、前記電極における前記第１の部分の前記第１方向に延びる辺の長さＬ３、前記第２の方向に延びる辺の長さＬ４、前記電極における前記第２の部分の一側端部と前記第１の部分の一側端部との距離Ｌ５を用いて、Ｌ３＜Ｌ１、Ｌ４＜Ｌ２、Ｌ５＜Ｌ１、Ｌ３＜Ｌ２、Ｌ４＞Ｌ１、の関係が満足されている電極が形成され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】
前記電極を形成する工程は、前記電極と同形状の非マスク領域を有するフォトマスクを用いるフォトリソグラフィー工程を含み、
前記非マスク領域は、該フォトリソグラフィー工程での位置合わせ精度ａ、前記メサの高さＨ、前記メサの側面の立ち上がり角度θ、前記電極における前記第２の部分の長辺の長さＬ６、短辺の長さＬ７、前記メサの側面を覆う保護膜の厚さＴを用いて、Ｌ３−Ｌ１≧２ａ、Ｌ２−Ｌ４≧２ａ、Ｌ６−Ｌ３≧２×｛２ａ＋Ｔ＋Ｈ×ｔａｎ（９０−θ）｝、Ｌ７≧２ａ＋Ｔ＋Ｈ×ｔａｎ（９０°−θ°）、の関係を満足することを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記基板に直交する方向からみたとき、前記電極における前記第１の部分の外形は正方形状であり、前記第２の部分の外形は長方形状であることを特徴とする請求項２又は３に記載の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造方法によって製造された面発光レーザ素子。
【請求項６】
複数の発光部を有する面発光レーザアレイであって、
前記複数の発光部が、請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造方法で製造された面発光レーザアレイ。
【請求項７】
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５に記載の面発光レーザ素子又は請求項６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８】
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７に記載の光走査装置と、を備える画像形成装置。
【請求項９】
前記画像情報は、多色のカラー画像情報であることを特徴とする請求項８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、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、基板上に、少なくとも第１導電型の第１の半導体多層反射膜、活性領域、および第２導電型の第２の半導体多層反射膜を積層するステップと、第２の半導体多層反射膜から第１の半導体多層反射膜の一部に至る半導体膜を除去することによりポストを形成するステップと、ポスト底部で露出された第１の半導体多層反射膜上に第１の絶縁膜を形成するステップと、第１の絶縁膜上に第２の絶縁膜を形成するステップと、第２の絶縁膜上に、ポスト頂部の第２の半導体多層反射膜と電気的に接続される電極パッドを形成するステップと、を有する面発光型半導体レーザの製造方法が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、半導体基板上に、少なくとも第一の導電型の半導体多層膜反射鏡と、活性層と、第二の導電型の半導体多層膜反射鏡とを順次積層して形成した半導体積層膜を形成する工程と、半導体積層膜上に、方位によって端部の傾斜を異にするマスクを形成する工程と、マスクにより半導体多層膜をエッチングしてメサ構造を形成する工程と、メサ構造を覆う絶縁膜を形成する工程とを含む垂直共振器型の面発光半導体レーザ装置の製造方法が開示されている。
【０００５】
特許文献３には、表面がＧaＡsである半導体基板を、少なくともふっ酸を含む溶液に浸漬する工程と、半導体基板表面を水洗して親水化する工程と、半導体基板表面の親水性を保ちつつ半導体基板表面上の水を除去する工程と、半導体基板上にフォトレジストを用いてレジストマスクを形成する工程と、レジストマスクを利用して、少なくともＧaＡsをエッチングすることが可能なエッチング液を用いてエッチングを行うことにより、逆メサ方向に延伸する側面が順テーパ形状である段差構造を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法が開示されている。
【０００６】
特許文献４には、化合物半導体基板上に、下部半導体多層膜反射鏡、下部スペーサ層、活性層、上部スペーサ層、上部多層膜反射鏡を有する積層膜を形成し、該積層膜をドライエッチング法によってメサ構造に加工する工程を有する面発光レーザの製造方法において、積層膜中に、エッチング停止層と、該エッチング停止層の上に接して酸素導入層とを含み、酸素導入層をエッチング中に酸素原子を含むガスを導入しエッチング停止層でエッチングを停止させることを特徴とする面発光レーザの製造方法が開示されている。
【０００７】
特許文献５には、ドライエッチング法により、メサ形状とボンディングパッド領域を同時に形成し、その場合に、凸部である面発光レーザアレイ素子のメサ上部からメサ底部を接続するメサ側壁部配線幅を凹部であるメサ底部に形成された配線幅よりも広く形成する面発光レーザアレイの作製方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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】
【０００９】
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を有し、該メサ上面の光射出領域が電極によって取り囲ま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積層する工程と、角錐台状の前記メサを形成する工程と、前記メサの上面の一部と前記角錐台における互いに隣接する２つの稜線を覆う前記電極を形成する工程と、を含む面発光レーザ素子の製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の製造方法によれば、歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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】１つの発光部の縦断面図である。
【図９】図９（Ａ）及び図９（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１０】図１０（Ａ）及び図１０（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１１】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１２】エッチング深さＨを説明するための図である。
【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】メサの四角錐台を説明するための図である。
【図１５】保護膜の膜厚Ｔを説明するための図である。
【図１６】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１７】レジストパターン１２４を説明するための図である。
【図１８】非マスク領域を説明するための図（その１）である。
【図１９】非マスク領域を説明するための図（その２）である。
【図２０】メサの上面と非マスク領域との位置関係を説明するための図（その１）である。
【図２１】メサの上面と非マスク領域との位置関係を説明するための図（その２）である。
【図２２】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２３】ｐ側電極の形状を説明するための図である。
【図２４】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６）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図２４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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
また、以下では、便宜上、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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
各光源は、一例として図６に示される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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
各発光部は、発振波長が７８０ｎｍ帯の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）であり、一例として図８の縦断面図に示されるように、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８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。
【００５０】
基板１０１は、表面が鏡面研磨面であり、図９（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９（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。
【００５１】
図８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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
活性層１０５は、下部スペーサ層１０４の＋ｚ側に積層され、３層の量子井戸層と４層の障壁層とを有している。各量子井戸層は、Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓからなり、各障壁層は、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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２４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。
【００５８】
上部半導体ＤＢＲ１０７における共振器構造体から光学的にλ／４離れた位置に、ｐ−ＡｌＡｓからなる被選択酸化層１０８が設けられている。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
（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１０（Ａ）参照）。
【００６３】
ここでは、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。
【００６４】
（２）コンタクト層１０９の表面に、メサ構造体（以下では、「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１２０ａ、及び電極パッドが形成される領域をマスクするためのレジストパターン１２０ｂなどを形成する（図１０（Ｂ）参照）。
【００６５】
（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１２０ａ及びレジストパターン１２０ｂ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下部半導体ＤＢＲ１０３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。この傾斜の程度は、ドライエッチング時のガス流量、プラズマ放電電力、基板温度等のプロセス条件を適宜変更することで制御可能である。
【００６６】
（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１１参照）。ここで形成されるメサは、四角錐台状である。そして、メサの側面のｘ軸に対する傾斜角をθとする。また、メサの高さ（エッチング深さ）をＨとする（図１２参照）。
【００６７】
上記角度θは６５°〜８５°の範囲であることが望ましい。角度θが６５°より小さいと、隣接する２つのメサ間の距離に関するデザインルールの自由度が小さくなる。角度θが８５°より大きいと、配線のステップカバレッジが不足し、断線のリスクが高くなる。なお、更に望ましい角度θの範囲は７０°〜７６°である。ここでは、一例として、Ｈ＝３．４μｍ、θ＝７３°とした。
【００６８】
（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１３（Ａ）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。
【００６９】
（６）プラズマＣＶＤ法を用いて、層間絶縁膜としてＳｉＯ２からなる保護膜１１１を形成する（図１３（Ｂ）参照）。なお、層間絶縁膜としてＳｉＮ膜あるいはＳｉＯＮ膜が形成されても良い。ここで、メサの上面のｙ軸方向に延びる辺の長さＬ１、ｘ軸方向に延びる辺の長さＬ２とする（図１４参照）。また、メサの側面を覆う保護膜１１１の厚さをＴとする（図１５参照）。
【００７０】
保護膜１１１の膜厚Ｔは１００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲が望ましい。膜厚Ｔが１００ｎｍより薄いと、配線容量が増大し、動作速度が低下する。また、膜厚Ｔが４００ｎｍより厚いと、内部応力により保護膜１１１内に結晶欠陥が誘発されるおそれがある。更に望ましい膜厚Ｔの範囲は１５０ｎｍ〜３００ｎｍである。ここでは、一例として、Ｔ＝２００ｎｍとした。
【００７１】
（７）メサ上面に、ｐ側電極１１３のコンタクトホールを形成するためのレジストパターンを形成する。
【００７２】
（８）該レジストパターンをエッチングマスクとして、ＢＨＦ（バッファード・ふっ酸）を用いて保護膜１１１をエッチングする。
【００７３】
（９）エッチングマスクを除去する（図１６参照）。
【００７４】
（１０）ｐ側電極１１３、配線部材及び電極パッドなどに対応する部分が開口（非マスク領域）となっているレジストパターン１２４を、フォトリソグラフィーによって形成する（図１７参照）。
【００７５】
ｐ側電極１１３に対応する開口（非マスク領域）は、図１８に示されるように、正方形部１２４ａと、長方形部１２４ｂ、及び引き出し部１２４ｃから構成されている。正方形部１２４ａと長方形部１２４ｂとからなる部分はＴ字形状をしている。正方形部１２４ａは、中心に光射出領域となるマスク領域を有している。
【００７６】
正方形部１２４ａのｙ軸方向に延びる辺の長さをＬ３、ｘ軸方向に延びる辺の長さをＬ４とする。また、長方形部１２４ｂのｙ軸方向に延びる辺（長辺）の長さをＬ６、ｘ軸方向に延びる辺（短辺）の長さをＬ７とする。そして、Ｌ６−Ｌ３＝２×Ｌ５とする。
【００７７】
ここでは、Ｌ３＜Ｌ１、Ｌ４＜Ｌ２、Ｌ５＜Ｌ１、Ｌ３＜Ｌ２、Ｌ４＞Ｌ１、の関係が満足されている。
【００７８】
また、図１９に示されるように、ｄ１、ｄ２、ｄ３を定義し、ここでの（フォトリソグラフィー工程）での位置合わせ精度をａとすると、ｄ１≧ａ、ｄ２≧ａ、ｄ３≧ａ＋Ｔ＋Ｈ×ｔａｎ（９０−θ）、Ｌ５≧２ａ＋Ｔ＋Ｈ×ｔａｎ（９０°−θ°）、の関係を満足するように設定されている。そこで、Ｌ３−Ｌ１（＝２×ｄ１）≧２ａ、Ｌ２−Ｌ４（＝２×ｄ２）≧２ａ、Ｌ６−Ｌ３（＝２×Ｌ５）≧２×｛２ａ＋Ｔ＋Ｈ×ｔａｎ（９０−θ）｝、Ｌ７（＝ｄ２＋ｄ３）≧２ａ＋Ｔ＋Ｈ×ｔａｎ（９０°−θ°）、の関係が満足される。
【００７９】
ここでは、露光装置として、ズース社製の両面アライナ（型番ＭＡ−６）を用いた。この場合、上記位置合わせ精度ａは０．８μｍである。
【００８０】
上記各関係が満足されることにより、配線パターンの位置合わせが最大にずれた場合でもメサ側面に正方形部１２４ａがかぶることがなく、かつ、配線部材の引出し側（ここでは、＋ｘ側）のメサの２つの稜線が完全に長方形部１２４ｂで被覆されるため、内部応力に起因する結晶欠陥が電極材料に誘発されるおそれが低下する。そこで、断線不良のリスクを大幅に低減することが可能である。
【００８１】
ところで、仮にｄ１＝ａ、ｄ２＝ａ、ｄ３＝ａ＋Ｔ＋Ｈ×ｔａｎ（９０−θ）、Ｌ５＝２ａ＋Ｔ＋Ｈ×ｔａｎ（９０°−θ°）としたときに、レジストパターン１２４が＋ｘ側及び−ｙ側に最もずれた場合が図２０に示され、レジストパターン１２４が−ｘ側及び＋ｙ側に最もずれた場合が図２１に示されている。
【００８２】
（１１）ｐ側の電極材料の蒸着を行なう。ｐ側の電極材料としてはＣｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕからなる多層膜、もしくはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる多層膜が用いられる。また、ｐ側の電極材料の厚さは、７００ｎｍ〜９００ｎｍとした。なお、配線の材料及び電極パッドの材料は、ｐ側の電極材料と同じである。
【００８３】
（１２）有機溶剤を用いてレジストパターン１２４を除去し、ｐ側電極１１３、配線パターン、電極パッドなどを形成する（図２２参照）。このｐ側電極１１３で囲まれた領域が光射出領域である。なお、ｐ側電極１１３は、発光部となるメサのみに形成される。
【００８４】
ここでは、一例として図２３に示されるように、ｐ側電極１１３における正方形部分１１３ａがメサ上面の一部を覆い、ｐ側電極１１３における長方形部分１１３ｂがメサにおける互いに隣接する２つの稜線を覆っている。
【００８５】
（１３）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２４参照）。ここでは、ｎ側電極１１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。
【００８６】
（１４）アニールによって、ｐ側電極１１３とｎ側電極１１４のオーミック導通をとる。これにより、メサは発光部となる。
【００８７】
（１５）チップ毎に切断する。
【００８８】
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。
【００８９】
このようにして製造することにより、歩留まりを向上させることができる。
【００９０】
ところで、一般的に、面発光レーザ素子の製造工程の１つに配線部材を形成する工程がある。この工程では、メサ上面からメサ底面に向かって大きな段差を越えて配線しなければならず、配線のステップカバレージ不足による断線や信頼性不良のおそれがあった。
【００９１】
特許文献１に開示されている製造方法のように、メサ側壁全面にｐ側電極を形成する場合には、該ｐ側電極の内部応力によって面発光レーザ素子に結晶欠陥が誘発され、信頼性が低下するおそれがあった。
【００９２】
特許文献２及び特許文献３に開示されているように、メサをテーパ形状にした場合であっても、配線カバレージは十分でなく、メサ側面での膜厚減少が発生し、断線や配線信頼性の低下を引き起こすおそれがあった。
【００９３】
特許文献４に開示されている製造方法では、ポリイミドを形成するための工数が増加しコストアップになるばかりでなく、内部応力によって面発光レーザ素子に結晶欠陥が誘発され、信頼性が低下するおそれがあった。
【００９４】
また、斜めから配線材料を蒸着しメサ側壁のカバレージを確保する方法では、凹部のメサ底部領域に形成される配線の端部でバリが発生し、後工程でこの配線バリがパーティクルとなって配線間のショートを引き起こすおそれがあった。更に、均一な膜厚面内分布を得るため自公転タイプの蒸着方法で斜め蒸着する場合、矩形状メサでは成膜時間のうち影になる時間が生じるため、ステップカバレッジを向上させる効果を得るのは困難であった。
【００９５】
特許文献５に開示されている製造方法では、配線形成のフォトリソグラフィー工程の際に位置合わせ精度が限界までずれると、配線の引出し方向以外のメサ側面を電極部材が覆う場合があった。
【００９６】
本実施形態では、ｐ側電極１１３が、正方形部分１１３ａと長方形部分１１３ｂとからなり、正方形部分１１３ａの外形寸法がメサ上面寸法よりも小さい。そして、ｐ側電極１１３を形成する際のフォトリソグラフィー工程で、レジストパターン１２４の位置が、位置合わせ精度の上限でずれた場合でも、配線部材の引出し方向以外では、メサ側面をｐ側電極１１３が覆うことがない。そこで、配線部材の内部応力に起因する結晶欠陥の発生を抑制することができる。また、長方形部分１１３ｂの長辺の寸法がメサ上面寸法よりも大きい。そこで、配線部材の引出し方向の２つの稜線を確実に電極材料で覆うことができ、配線部材の断線リスクを劇的に減少させることが可能である。
【００９７】
以上の説明から明らかなように、前述した面発光レーザアレイ１００の製造方法において、本発明の面発光レーザ素子の製造方法が実施されている。
【００９８】
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１００は、基板１０１上に複数の半導体層を積層する工程、複数の発光部に対応して複数の四角錐台状のメサを形成する工程、基板１０１に直交する方向（ｚ軸方向）からみたとき、正方形部分１１３ａと長方形部分１１３ｂとからなるＴ字形状であり、正方形部分１１３ａがメサ上面の一部を覆うとともに、長方形部分１１３ｂがメサにおける互いに隣接する２つの稜線を覆うｐ側電極１１３を形成する工程などを経て製造されている。
【００９９】
この場合は、歩留まりを向上させることができる。そこで、信頼性の高い面発光レーザアレイを低コストで供給することが可能となる。
【０１００】
そして、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、安定して高精度の光走査を行うことができる。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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、結果として、安定して高品質の画像を形成することが可能である。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
なお、上記実施形態では、メサが四角錐台状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。要するに、メサが角錐台状であれば良い。
【０１０７】
また、上記実施形態では、ｐ側電極１１３が、正方形部分１１３ａと長方形部分１１３ｂとからな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、前記正方形部分１１３ａが略正方形部分であっても良い。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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と同様にして製造され、１個の発光部を有する面発光レーザ素子を用いても良い。
【０１１１】
なお、上記実施形態では、光走査装置２０１０がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも用いることができる。
【０１１２】
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。
【０１１３】
また、媒体が、ＣＴＰ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｔｏ  Ｐｌａｔｅ）として知られている印刷版であっても良い。つまり、光走査装置２０１０は、印刷版材料にレーザアブレーションによって直接画像形成を行い、印刷版を形成する画像形成装置にも好適である。
【０１１４】
また、レーザ光によって発色に可逆性を与えることができる媒体（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。
【０１１５】
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】
【０１１６】
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、１１３…ｐ側電極、１１３ａ…正方形部（第１の部分）、１１３ｂ…長方形部（第２の部分）、１１４…ｎ側電極、１２４…レジストパターン（フォトマスク）、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】
【０１１７】
【特許文献１】特開２００８−３４６３７号公報
【特許文献２】特開２００６−０１３３６６号公報
【特許文献３】特開２００７−１５０１７０号公報
【特許文献４】特開２００５−１９１３４３号公報
【特許文献５】特開２００９−３０２１１３号公報
【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】
2013182965.tif 000012
【図１１】
2013182965.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2013182965.tif 000016
【図１５】
2013182965.tif 000017
【図１６】
2013182965.tif 000018
【図１７】
2013182965.tif 000019
【図１８】
2013182965.tif 000020
【図１９】
2013182965.tif 000021
【図２０】
2013182965.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2013182965.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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