(57)【要約】【課題】低コストで信頼性の高い面発光レーザアレイ素子を提供する。【解決手段】基板の上に形成された下部ＤＢＲと、前記下部ＤＢＲの上に形成された活性層と、前記活性層の上に形成された上部ＤＢＲと、を有し、前記上部ＤＢＲの一部を除去することにより、複数のメサと、前記複数のメサの周囲に複数のダミーメサとが形成されており、各々の前記メサにより各々の面発光レーザが形成されるものであって、前記複数のメサの上面に形成された電極に接続された配線の一部は、前記ダミーメサの上面から、前記ダミーメサの側面、前記ダミーメサの前記配線における配線長手方向の周囲の底面にわたり形成されているものであることを特徴とする面発光レーザアレイ素子を提供することにより上記課題を解決する。【選択図】図４
2013214706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に形成された下部ＤＢＲと、
前記下部ＤＢＲの上に形成された活性層と、
前記活性層の上に形成された上部ＤＢＲと、
を有し、
前記上部ＤＢＲの一部を除去することにより、複数のメサと、前記複数のメサの周囲に複数のダミーメサとが形成されており、
各々の前記メサにより各々の面発光レーザが形成されるものであって、
前記複数のメサの上面に形成された電極に接続された配線の一部は、前記ダミーメサの上面から、前記ダミーメサの側面、前記ダミーメサの前記配線における配線長手方向の周囲の底面にわたり形成されているものであることを特徴とする面発光レーザアレイ素子。
【請求項２】
前記ダミーメサの間において、２本の配線が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザアレイ素子。
【請求項３】
前記配線における前記ダミーメサの周囲の底面にわたり形成されている配線の領域において、
前記配線の領域における配線の幅が、前記ダミーメサの周囲に広がる方向に、他の領域よりも広く形成され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アレイ素子。
【請求項４】
前記複数のメサは、２次元アレイ状に形成されているものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の面発光レーザアレイ素子。
【請求項５】
前記メサ及び前記ダミーメサは、略同一形状で形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の面発光レーザアレイ素子。
【請求項６】
前記メサの形状は、４角形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アレイ素子。
【請求項７】
前記メサの上面に形成される前記電極は上部電極であり、前記配線は前記上部電極とともに形成されるものであって、
前記上部電極は、コンタクト露光により形成されたレジストパターンの上に、金属膜を成膜し、リフトオフを行なうことにより形成されるものであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の面発光レーザアレイ素子。
【請求項８】
前記ダミーメサの周囲の底面に形成された配線の幅は、前記ダミーメサの上面に形成された配線の幅よりも広い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アレイ素子。
【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１から８のいずれか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１０】
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９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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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】
面発光レーザアレイ素子は、複数の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）を集積化したものであり、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、ｐ型半導体多層膜反射鏡を順次積層することにより半導体積層体を形成し、このように形成された半導体積層体を垂直方向にエッチングすることにより複数のメサを形成し、更に、層間絶縁膜を形成した後、メサの上面における層間絶縁膜の一部を除去することにより発光面となる開口を形成し、発光面よりレーザ光を出射させる構造のものである。尚、このような面発光レーザアレイ素子においては、各々のメサの上面には各々上部電極が形成されており、各々の上部電極は層間絶縁膜上に形成された配線により電極パッド等に接続されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板の裏面には下部電極が形成されている。
【０００３】
このような面発光レーザにおいて、電流狭窄構造とするため、電流狭窄層となる半導体層を形成し、この電流狭窄層の周囲を酸化する選択酸化が行なわれている。具体的には、半導体積層体を結晶層成長させる際に、上部多層膜反射鏡（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）の一部として、電流狭窄層としてＡｌＡｓ層（または、Ａｌ組成が極めて１に近いＡｌＧａＡｓ層）を形成し、メサを形成することにより、電流狭窄層の側面を露出させる。この後、水蒸気酸化により、電流狭窄層の側面から酸化がなされて、ＡｌｘＯｙが形成されることにより、選択酸化領域が形成される。これにより、酸化されていない領域のＡｌＡｓにより電流狭窄領域となる電流狭窄窓（ＯＡ：Oxide apertur）が形成される。
【０００４】
形成される電流狭窄層は、ごく少量のＧａを含有するＡｌｘＧａｙＡｓｚでもよいが、ＡｌｘＧａｙＡｓｚにおける酸化速度は、Ｇａ含有量に大きく依存する。このため、ＡｌｘＧａｙＡｓｚの場合においては、形成される電流狭窄領域の大きさの制御性が低く、レーザ特性におけるバラツキが大きくなり、また、酸化速度が遅いためスループットも低くなる。従って、電流狭窄層を形成する材料としては、ＡｌＡｓが最も適している。
【０００５】
このように、電流狭窄構造を有する面発光レーザにおいては、電流狭窄層をＡｌＡｓ層により形成することにより、製造される面発光レーザの歩留りを高くすることができ、また、スループットも向上させることができるため、低コスト化が可能となる。
【０００６】
一方、偏光方向を制御するために電流狭窄窓となる電流狭窄領域の形状を４角形にすることが好ましいが、ＡｌＡｓ層における酸化速度は、面方位依存性が大きい。従って、電流狭窄領域の形状を４角形にするためには、メサの形状を４角柱または４角錐台形の形状となるように形成することが必要となる。
【０００７】
面発光レーザアレイ素子は、このような面発光レーザを２次元的に集積化することにより形成されている。例えば、大きさが約３０μｍ□のメサにより形成される面発光レーザをピッチが約４０μｍとなるように２次元的に形成することにより、２次元的に高密度に集積化された面発光レーザアレイ素子を作製することができる。このように形成された面発光レーザアレイ素子は、レーザプリンタ等の画像形成装置の光源として用いた場合、オフセット印刷と同等の高画質を実現することが可能である。このような面発光レーザアレイ素子は、複数の発光チャネルとなる面発光レーザを高密度に２次元集積化できる点で、端面発光レーザと比べて優位性を有している。
【０００８】
面発光レーザを形成するためのメサは、成膜された半導体積層体の上にフォトレジストを塗布した後、露光装置による露光、現像を行なうことにより、メサの形成される領域にレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）等によるドライエッチングにより行なうことにより形成される。この工程は、面発光レーザのピッチが４０μｍ以下となるような２次元的に高密度に集積化された面発光レーザアレイ素子を作製する場合においても同様である。
【０００９】
ところで、反応性イオンエッチングは、数μｍ程度の微細加工や、数ｎｍ程度のエッチング終点制御が可能である点では優れているが、中央部におけるエッチングレートよりも周辺部におけるエッチングレートが早いため、周辺部のメサにおいて、サイドエッチングやオーバーエッチングが発生し、形成される面発光レーザにバラツキが発生するという問題があり、この傾向は、特に、最も外側に形成される面発光レーザにおいて顕著に生じる。これは、中央部のメサは周囲を隣のメサに囲まれているのに対し、外周となる外側のメサでは、隣のメサが存在しない部分があり、反応性イオンと副生成物との比率が変化するため、エッチングレートに差が生じるためと考えられる。
【００１０】
特許文献１には、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配置することにより、メサを形成する際のエッチングレートのばらつきを抑え、プロセスを安定化する技術が開示されている。
【００１１】
ところで、電流狭窄構造の面発光レーザにおいて形成される電流狭窄層となるＡｌＡｓ層は、非常に脆いため、圧力が加わると破壊される場合がある。また、このことを回避して製造を行なう場合、製造方法等も複雑となり、製造コストが高くなってしまう。よって、電流狭窄構造の面発光レーザにおける高い歩留、高スループット等の優位性が損なわれてしまう場合がある。
【００１２】
具体的には、レジストパターンを形成する際のフォトリソグラフィ工程において、露光装置として、小型で比較的低価格なコンタクト露光装置を用いた場合、露光の際に接触するフォトマスクとのコンタクト圧力により、ＡｌＡｓ層が破壊されてしまう。また、ＡｌＡｓ層の破壊を防ぐため、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、リソグラフィにおける転写精度が低下し、歩留りの低下や、均一性の低下等を招いてしまう。
【００１３】
従って、高密度に２次元アレイ状に面発光レーザが形成される面発光レーザアレイ素子を形成する際には、高度なマスク転写性が求められることから、フォトリソグラフィ工程は、縮小投影露光により行なう方法が考えられる。しかしながら、縮小投影露光を行なうための露光装置は、装置が大型で、かつ高価なものであるため、製造される面発光レーザアレイ素子の製造コストが格段に高くなってしまうという問題が新たに発生する。
【００１４】
一方、小型で比較的低価格なコンタクト露光装置を用いた方法としては、面発光レーザとなるメサの周囲にダミーメサを配置して、コンタクト圧力を分散することにより、フォトマスクと基板との密着圧力を高くする方法があり、これにより良好な転写特性を得ることができる。即ち、ダミーメサを形成することにより、高密度に２次元的に集積化されている電流狭窄構造の面発光レーザアレイ素子を比較的低コストで製造することができる。特許文献２には、このようなダミーメサを形成することにより、コンタクト露光の際のコンタクト圧力を分散させて、良好な転写性を得る技術が開示されている。
【００１５】
ところで、形成される面発光レーザの周辺にダミーメサ等を形成する場合において、高密度に２次元的に集積化した面発光レーザアレイ素子では、ダミーメサの上に配線を形成することが必要となる。しかしながら、この場合、ダミーメサは、配線にとっては障害物であり、配線はダミーメサの段差を乗り越えなければならない。従って、ダミーメサの上面の端部等において、配線が切断される場合や、配線の厚さが薄くなり電気抵抗が高くなってしまう場合がある。
【００１６】
即ち、配線は、主に、真空蒸着やスパッタリングにより金属材料を成膜することにより形成されるが、いずれの方法においても、メサの上面の端部（凸状のメサのエッジ部分）や側面においては、成膜される配線の膜厚が薄くなるため、断線が発生する場合や、電気抵抗が高くなる場合がある。
【００１７】
また、配線を真空蒸着やスパッタリングにより形成する場合、配線の膜厚の面内均一性を確保するため、基板を自公転等させながら行なうことが一般的に行なわれている。しかしながら、メサの形状が４角柱や４角台形の形状である場合には、成膜時間のうち３／４の時間が影となるため、この間においては成膜がなされない。従って、メサの形状が円柱形や円錐台形の形状の場合と比べて、特に、断線のリスクが高くなる。
【００１８】
このため、特許文献２においては、小さく分割されたダミーメサを形成することにより、配線がダミーメサを乗り越えないように配置されている構造のものが開示されている。
【００１９】
また、配線のステップカバレージ不足を解消する構造のものとしては、特許文献３に開示されているように、配線となるｐ側電極配線により、メサ側面の全体を被覆する構造のもの、特許文献４及び５に開示されているように、メサをテーパ形状とすることにより、配線被覆性において有利となる構造のもの、特許文献６に開示されているように、ポリイミドにより平坦化した構造のもの等がある。
【００２０】
更に、真空蒸着やスパッタリングにおいて、蒸着粒子を基板に対し斜めより入射させることにより、メサの側壁における配線の厚さを厚くし、ステップカバレージを良好にする方法等がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術は、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配置している構造のものであり、上述したように、高密度に２次元アレイ化した際にダミーメサが電極配線にとっては障害物となる。従って、ダミーメサの上面等に配線を形成した場合、上面等の端部における配線切れや、配線厚の減少による配線抵抗の増大等の課題は解決されない。
【００２２】
また、特許文献２に開示されている構造のものでは、小さく分割されたダミーメサを形成することにより、配線がダミーメサを乗り越えないような構造としたものであるため、ダミーメサにより圧力を分散させることはできる。しかしながら、面発光レーザとなるメサの形状とダミーメサの形状とが異なるため、このようなダミーメサを形成したからといって、メサを形成する際のドライエッチングにおけるエッチングレートが均一とはならない。よって、ダミーメサを形成したにもかかわらず、エッチングレートが不均一となる問題は解消されない。
【００２３】
また、特許文献３に開示されているように、メサ側壁の全面に配線となるｐ側電極配線を形成する場合においては、メサ側壁に形成された配線の内部応力が面発光レーザに作用するため、格子欠陥等を誘発し信頼性が低下するという問題がある。また、出射するレーザ光の偏光方向が所定の方向とは異なる方向となるという問題もある。更に、面発光レーザを２次元的に形成する場合において、面発光レーザを形成しているメサとメサの間に配線を形成する方法があるが、この方法では、メサとメサの間隔を狭めることができず、面発光レーザの高集積化の妨げとなる。
【００２４】
また、特許文献４及び５に開示されているように、メサをテーパ形状にした場合においても、配線カバレージは十分とはいえず、メサの側壁における膜厚が薄くなるため（ステップカバレッジが良好ではないため）、断線の発生のおそれや配線における信頼性の低下は否むことはできない。
【００２５】
また、特許文献６に開示されているものは、ポリイミドを形成するための工程数が増加するため、コストアップとなるだけではなく、ポリイミドはメサの側面に接して形成されるため、内部応力が生じ、この内部応力が面発光レーザに作用して結晶欠陥を誘発し、信頼性の低下を招いてしまう。
【００２６】
更に、斜めから金属材料を蒸着等することによりメサの側面に配線を形成し、カバレージを確保する方法の場合では、メサとメサの間の底部に形成される配線の端部において、バリが発生する。この配線のバリは、後工程においてパーティクルとなるため、配線間のショートを招くといった問題が発生する。更に、配線の膜厚の面内分布を確保するため、成膜の際、基板を自公転等させて、蒸着粒子を基板に対し斜めより入射させて蒸着等を行なう方法の場合では、４角柱等の形状のメサにおいては、成膜時間のうち３／４の時間が影となり、この間成膜がなされないため、ステップカバレッジを向上させることができない。
【００２７】
よって、本発明は、上記に鑑みなされたものであり、低コストで信頼性の高い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、この面発光レーザアレイ素子を用いることにより、高解像度で高画質な画像を安定して形成することが可能な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】
【００２８】
本発明は、基板の上に形成された下部ＤＢＲと、前記下部ＤＢＲの上に形成された活性層と、前記活性層の上に形成された上部ＤＢＲと、を有し、前記上部ＤＢＲの一部を除去することにより、複数のメサと、前記複数のメサの周囲に複数のダミーメサとが形成されており、各々の前記メサにより各々の面発光レーザが形成されるものであって、前記複数のメサの上面に形成された電極に接続された配線の一部は、前記ダミーメサの上面から、前記ダミーメサの側面、前記ダミーメサの前記配線における配線長手方向の周囲の底面にわたり形成されているものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、低コストで信頼性の高い面発光レーザアレイ素子を提供することができ、更には、高解像度で高画質な画像を安定して形成することが可能な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】
【００３０】
【図１】第１の実施の形態における面発光レーザアレイ素子の構造の説明図
【図２】第１の実施の形態における面発光レーザアレイ素子の製造工程の説明図
【図３】従来の面発光レーザアレイ素子の説明図
【図４】第１の実施の形態における面発光レーザアレイ素子の構造図
【図５】第１の実施の形態における面発光レーザアレイ素子の断面図
【図６】第１の実施の形態における他の面発光レーザアレイ素子の構造図
【図７】第２の実施の形態におけるレーザプリンタの構成図
【図８】第２の実施の形態における光走査装置の構成図
【図９】面発光レーザアレイ素子の説明図
【図１０】第３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】
【００３１】
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。
【００３２】
〔第１の実施の形態〕
（面発光レーザアレイ素子）
図１に基づき、本実施の形態における面発光レーザアレイ素子について説明する。尚、本実施の形態における面発光レーザアレイ素子は、発振波長が７８０ｎｍ帯の面発光レーザアレイ素子である。また、図１においては、便宜上１つの面発光レーザを図示しているが、本実施の形態における面発光レーザアレイ素子においては、このような面発光レーザが複数形成されている。
【００３３】
図１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は、基板１０１の上に、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、誘電体層１１０、上部電極１１１等が形成されており、基板１０１の裏面には下部電極１１２が形成されている。また、上部半導体ＤＢＲ１０７には、電流狭窄層１０８が形成されており、電流狭窄層１０８は、メサ１２０の周辺部において選択酸化がなされている選択酸化領域１０８ａと、中心部において酸化がされていない電流狭窄領域１０８ｂとを有している。尚、本実施の形態においては、下部半導体ＤＢＲ１０３により下部ＤＢＲが形成されており、上部半導体ＤＢＲ１０７により上部ＤＢＲが形成されているものとする。
【００３４】
基板１０１は、ｎ−ＧａＡｓ基板により形成されており、バッファ層１０２は、基板１０１の上に形成されており、ｎ−ＧａＡｓ層により形成されている。
【００３５】
下部半導体ＤＢＲ１０３は、バッファ層１０２の上に形成されており、発振波長をλとした場合、光学的厚さがλ／４となる膜厚のｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層と、光学的厚さがλ／４となる膜厚のｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層とをペアとするものが、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓから始まり、４０．５ペア積層形成されている。また、高屈折率層と低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。尚、高屈折率層及び低屈折率層の膜厚には、いずれも隣接する組成傾斜層の１／２が含まれているものとする。また、光学的厚さがλ／４とは、その層における実際の厚さは、λ／４ｎ（但し、ｎはその層の媒質の屈折率）である。
【００３６】
下部スペーサ層１０４は、下部半導体ＤＢＲ１０３の上に形成されており、ノンドープのＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓにより形成されている。
【００３７】
活性層１０５は、下部スペーサ層１０４の上に形成されており、Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる３重量子井戸構造の活性層により形成されている。
【００３８】
上部スペーサ層１０６は、活性層１０５の上に形成されており、ノンドープのＡｌ０．６Ｇａ０．４Ａｓにより形成されている。
【００３９】
尚、下部スペーサ層１０４、活性層１０５及び上部スペーサ層１０６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形成されている。尚、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となる共振器構造体の中央に設けられている。
【００４０】
上部半導体ＤＢＲ１０７は、上部スペーサ層１０６の上に形成されており、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をペアとするものが、２５ペア積層形成されている。また、高屈折率層と低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。尚、高屈折率層及び低屈折率層の膜厚は、いずれも隣接する組成傾斜層の１／２を含み、光学的厚さがλ／４となるように形成されている。
【００４１】
また、上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層の１つには、厚さ３０ｎｍのＡｌＡｓにより形成された電流狭窄層１０８が形成されている。この電流狭窄層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に相当する部分に形成されている。
【００４２】
コンタクト層１０９は、上部半導体ＤＢＲ１０７の上に形成されており、ｐ−ＧａＡｓにより形成されている。
【００４３】
尚、本実施の形態においては、このように基板１０１の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「半導体積層体」と記載する場合がある。また、本実施の形態においては、上部電極１１１と上部電極１１１に接続される配線が形成されるが、これらについては後述する。
【００４４】
（面発光レーザアレイ素子の製造方法）
次に、本実施の形態における面発光レーザアレイ素子の製造方法について説明する。
【００４５】
最初に、基板１０１の上に、半導体積層体となるバッファ層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を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法または、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法による結晶成長により形成する。例えば、ＭＯＣＶＤ法により形成する場合には、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）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用い、Ｖ族の原料としては、フォスフィン（ＰＨ３）、アルシン（ＡｓＨ３）を用い、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）を用いて上述した各層を成膜する。尚、各膜の膜厚や層数などについては、上述した通りである。
【００４６】
次に、コンタクト層１０９の上に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１２０が形成される領域に形成されるものであり、１辺の長さが２５μｍの正方形状のレジストパターンであって、隣接するレジストパターン間の間隔が１５μｍとなるように、２次元的に形成する。
【００４７】
次に、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）ドライエッチング法により、形成されたレジストパターンをマスクとして４角柱状のメサ１２０及びダミーメサ１２１を形成する。これにより、メサ１２０及びダミーメサ１２１の周囲における上部半導体ＤＢＲ１０７は除去される。尚、形成されるメサ１２０及びダミーメサ１２１は、メサ１２０及びダミーメサ１２１の周囲において、ドライエッチングの終点が活性層１０５近傍となるように形成されており、上面が４角形となる４角柱状のメサ１２０及びダミーメサ１２１の高さは、約３．３μｍである。図２は、この工程において形成されたメサ１２０及びダミーメサ１２１を上から見た図である。図２に示されるように、中央部分には、面発光レーザを形成するためのメサ１２０が、縦５列、横４列となるように、計２０個形成されている。また、これらのメサ１２０の周囲を囲むように、外周部分には、ダミーメサ１２１が形成されている。この際、形成されるメサ１２０及びダミーメサ１２１は、一辺の長さＬが２５μｍの正方形状のものであり、隣り合うメサ１２０同士の間隔Ａが１５μｍとなるように形成されている。尚、本実施の形態においては、メサ１２０及びダミーメサ１２１は、略同一形状で形成されており、メサ１２０及びダミーメサ１２１は、２次元アレイ状に形成されているものとする。
【００４８】
次に、レジストパターンを有機溶剤等により除去する。
【００４９】
次に、メサ１２０が形成されているものを酸化処理する。具体的には、メサ１２０の側面において露出している電流狭窄層１０８をメサ１２０の周囲より選択酸化する。これにより、電流狭窄層１０８に含まれているＡｌ（アルミニウム）が酸化され、メサ１２０の周辺部には選択酸化領域１０８ａが形成される。この際、メサ１２０の中央部には、酸化されていない電流狭窄領域１０８ｂが形成される。このように形成された電流狭窄層１０８においては、酸化されている選択酸化領域１０８ａには電流は流れることはなく、酸化されていない電流狭窄領域１０８ｂのみに電流が流れる。従って、流れる電流をメサ１２０の中央部の電流狭窄領域１０８ｂに絞り込むことができ、活性層１０５に絞り込まれた電流を流すことができる。
【００５０】
次に、電流狭窄層１０８における選択酸化を行なった後、素子分離溝を形成する。具体的には、選択酸化を行なった後、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、素子分離溝が形成される領域に開口部を有するレジストパターンを形成する。この露光においては、露光装置としてコンタクト露光装置が用いられ、フォトレジストが塗布されている面に、フォトマスクを密着させて露光が行なわれる。この後、ＩＣＰエッチング等のドライエッチングにより、レジストパターンが形成されていない領域の半導体層等を除去することにより、素子分離溝を形成する。この後、レジストパターンは有機溶剤等により除去する。
【００５１】
次に、気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、誘電体層１１０を形成する。この誘電体層１１０は、ＳｉＮ、ＳｉＯＮまたは、ＳｉＯ２により形成されている。この誘電体層１１０は保護膜となるものであり、本実施の形態においては、単に、保護膜と記載する場合がある。
【００５２】
次に、メサ１２０の上面における誘電体層１１０の一部を除去する。具体的には、誘電体層１１０の上にフォトレジストを塗布した後、露光装置による露光、現像を行なうことにより、メサ１２０の上面に開口部を有するレジストパターンを形成する。この露光には、露光装置としてコンタクト露光装置が用いられており、フォトレジストが塗布されている面にフォトマスクを密着させて露光が行なわれる。この後、ＢＨＦにより、レジストパターンの開口部において露出している誘電体層１１０を除去し、コンタクト層１０９の表面を露出させる。尚、この工程においては、素子分離溝に形成されている誘電体膜１１０も同時に除去される。
【００５３】
次に、図４に示されるように、ｐ側電極となる上部電極１１１及び配線１３０を形成する。具体的には、誘電体層１１０の上に、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、上部電極１１１及び配線１３０が形成される領域に開口部を有するレジストパターンを形成する。この露光には、露光装置として水銀ランプを用いたコンタクト露光装置が用いられ、フォトレジストが塗布されている面にフォトマスクを密着させて露光が行なわれる。このようにして形成されるレジストパターンは、上部電極１１１が形成される領域及び配線１３０が形成される領域に開口部を有するものであり、この開口部には、ダミーメサ１２１の上面から、ダミーメサ１２１の側面、ダミーメサ１２１の周囲の底面にわたり、幅が７．０μｍとなる配線１３０を形成するための領域も含まれている。
【００５４】
次に、ｐ側電極となる上部電極１１１及び配線１３０を形成するため、真空蒸着により金属膜を成膜する。本実施の形態では、上部電極１１１及び配線１３０を形成するための金属膜としては、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる金属多層膜を用いている。
【００５５】
次に、有機溶剤等に浸漬させることにより、レジストパターンの上に成膜された金属膜をレジストパターンとともに、リフトオフにより除去する。これにより、ｐ側電極となる上部電極１１１及び配線１３０を形成することができる。
【００５６】
ところで、図３に示される従来のもののように、メサ１２０等の間隔Ａを１５μｍとし、メサ１２０等とメサ１２０等との間に配線９３０ａを形成する場合、コンタクト露光では、メサ１２０等とメサ１２０等との間においては、上部半導体ＤＢＲ１０７等が除去されているため、フォトマスクとメサ１２０等の周囲の底面との距離が離れている。このため、この部分に微細な配線を形成しようとすればする程、露光により形成される像がぼけてしまい、配線９３０ａを所望の幅Ｂの線幅で形成することが困難となる。また、形成される配線の幅がＢである場合、メサ１２０等の間隔Ａは幅Ｂよりも狭くすることができない。このため、面発光レーザの高集積化のためメサ１２０等の間隔Ａを狭くした場合には、図３に示されるように、ダミーメサ１２１の上面を通るように、具体的には、ダミーメサ１２１のを越えて、即ち、ダミーメサ１２１の側面、上面、側面を通るような配線９３０ｂを形成する必要がある。しかしながら、このような配線は、前述したように、ダミーメサ１２１の上面の端部において断線が生じる可能性があるため、好ましくはない。
【００５７】
そこで、本実施の形態においては、図４及び図５に示されるように、ダミーメサ１２１の近傍の配線１３０を、ダミーメサ１２１の上面から、ダミーメサ１２１の側面、ダミーメサ１２１の周囲の底面にわたり形成する。具体的には、ダミーメサ１２１の近傍の配線１３０を、ダミーメサ１２１の上面から、ダミーメサ１２１の側面、ダミーメサ１２１の配線長手方向、即ち、電流が流れる方向の周囲の底面にわたり形成する。このように形成される配線１３０は、メサ１２０等の間隔Ａを狭くして高集積化させた場合においても、形成可能であるため、面発光レーザの高集積化を妨げることはない。また、ダミーメサ１２１の間に、２本の配線を形成することにより、更に、集積度を高くすることが可能となる。
【００５８】
本実施の形態では、配線１３０は、幅Ｂが７．０μｍとなるように形成されており、ダミーメサ１２１の上面を通る領域の幅Ｂ１が３．０μｍ、ダミーメサ１２１の周囲の底面を通る領域の幅Ｂ２が４．０μｍとなるように形成されている。この際、Ｂ１＜Ｂ２となるように形成されていることが好ましい。これにより、メサ１２０等の間隔Ａを狭めても、配線１３０の一部をダミーメサ１２１の周囲の底面を通る領域に、形成することができるため、断線等の発生を防ぐことができる。
【００５９】
尚、図５は、図４における一点鎖線４Ａ−４Ｂにおいて切断した断面図を示す。また、形成されるダミーメサ１２１の高さＨは、３．３μｍであり、メサ１２０の高さもこの高さと同じである。また、配線１３０の幅Ｂは、ダミーメサ１２１の上面を通る領域の幅Ｂ１と、ダミーメサ１２１の周囲の底面を通る領域の幅Ｂ２と、ダミーメサ１２１の側面を通る領域の幅Ｂ３との和となるものであるが、幅Ｂ３は、幅Ｂ１及び幅Ｂ２と比較して狭いため、図４等においては省略されているものとする。
【００６０】
更に、図６に示されるように、配線１３０のうち、ダミーメサ１２１の周囲の底面にわたり形成されている配線の領域１３０ａの幅を、ダミーメサ１２１の周囲に広がる方向に、他の領域よりも広く形成してもよい。これにより、例えば、配線１３０をフォトリソグラフィー工程により形成する際に、位置合わせにおいてズレが生じた場合であっても、断線のリスクを低くすることができる。具体的には、フォトリソグラフィー工程の位置合わせ精度の分だけ、配線１３０における配線の領域１３０ａの幅を広くすることにより、位置合わせにおけるズレによる断線のリスクを抑制することが可能となる。
【００６１】
次に、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側電極となる下部電極１１２を形成する。本実施の形態では、ｎ側電極となる下部電極１１２は、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜により形成されている。
【００６２】
次に、アニールを行なうことにより、ｐ側電極となる上部電極１１１とｎ側電極となる下部電極１１２においてオーミックコンタクトをとる。これにより、メサ１２０の形成されている領域には面発光レーザが各々形成される。
【００６３】
この後、スクライブ・ブレーキングにより、チップ毎に切断し、この後、種々の後工程を経て、本実施の形態における面発光レーザアレイ素子を作製することができる。上述した製造方法により、本実施の形態における面発光レーザアレイ素子を３０００個製造したところ、すべての面発光レーザアレイ素子において、発光が確認され、出力特性測定の結果、配線１３０における断線が発生していないことが確認された。
【００６４】
〔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の実施の形態における面発光レーザアレイ素子を用いた光走査装置及び画像形成装置であるレーザプリンタ１０００である。
【００６５】
図７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。尚、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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【００７７】
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。
【００７８】
次に、図８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には、第１の実施の形態における面発光レーザアレイ素子を含むものにより形成されている。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
この場合に、面発光レーザアレイＬＡが、図９に示されるように配置されていると、面発光レーザアレイＬＡでは、各面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）の中心から副走査方向に対応する方向に垂線を下ろした時の副走査方向に対応する方向における各面発光レーザ素子の位置関係が等間隔（間隔ｄ２とする）となるので、点灯のタイミングを調整することで感光体ドラム１０３０上では副走査方向に等間隔で光源が並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。例えば、副走査方向に対応した方向に関する面発光レーザ素子のピッチｄ１が２６．５μｍであれば、前記間隔ｄ２は２．６５μｍとなる。そして、光学系の倍率を２倍とすれば、感光体ドラム１０３０上では副走査方向に５．３μｍ間隔で書き込みドットを形成することができる。これは、４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）に対応している。すなわち、４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）の高密度書込みができる。もちろん、主走査方向に対応する方向の面発光レーザ数を増加したり、前記ピッチｄ１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、光源の点灯のタイミングで容易に制御できる。
【００８６】
また、この場合には、レーザプリンタ１０００では書きこみドット密度が上昇しても面発光レーザ素子は高い単一基本横モード出力を発生させる事ができるので、印刷速度を落とすことなく印刷することができる。また、同じ書きこ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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
本実施の形態における光走査装置１０１０では、第１の実施の形態における面発光レーザアレイ素子を用いているため、高品質な潜像を安定して形成することができる。また、本実施の形態におけるレーザプリンタ１０００では、第１の実施の形態における面発光レーザアレイ素子を用いているため、高品質な画像を安定して形成することができる。
【００９１】
〔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。第３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。
【００９２】
図１０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。
【００９３】
各感光体ドラムは、図１０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。
【００９４】
光走査装置２０１０は、第１の実施の形態における面発光レーザアレイ素子を含む光源ユニットを、各々の色毎に有しており、第２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２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。
【００９５】
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】
【００９６】
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
１０９      コンタクト層
１１０      保護膜
１１１      上部電極
１１２      下部電極
１２０      メサ
１２１      ダミーメサ
１３０      配線
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】
【００９７】
【特許文献１】特開２０００−１１４６５６号公報
【特許文献２】特開２００７−２７３６２号公報
【特許文献３】特開２００８−３４６３７号公報
【特許文献４】特開２００６−１３３６６号公報
【特許文献５】特開２００７−１５０１７０号公報
【特許文献６】特開２００５−１９１３４３号公報
【図１】
2013214706.tif 000003
【図２】
2013214706.tif 000004
【図３】
2013214706.tif 000005
【図４】
2013214706.tif 000006
【図５】
2013214706.tif 000007
【図６】
2013214706.tif 000008
【図７】
2013214706.tif 000009
【図８】
2013214706.tif 000010
【図９】
2013214706.tif 000011
【図１０】
2013214706.tif 000012