(57)【要約】【課題】  信頼性を向上できる面発光レーザを提供すること。【解決手段】  面発光レーザ（発光部１０ａ）は、基板１０１と、該基板１０１上に積層された下部半導体ＤＢＲ１０３と、該下部半導体ＤＢＲ１０３上に積層された活性層１０５と、該活性層１０５上に積層され、被選択酸化層１１５が設けられた上部半導体ＤＢＲ１０７とを含む積層体を、少なくとも被選択酸化層１１５の側面が露出するまでエッチングして形成されたメサ（メサ構造体）を備える面発光レーザにおいて、メサが形成された積層体における、メサの上面の中央部を除く少なくとも一部の領域上に積層され、メサの上面の周辺部に接続されたｐ側電極配線層１１０を更に備え、該ｐ側電極配線層１１０の厚さＤは、メサの高さＨよりも厚く設定されている。【選択図】図２
2017005197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板上に積層された第１の反射鏡と、該第１の反射鏡上に積層された活性層と、該活性層上に積層された第２の反射鏡とを含む積層体をエッチングして形成されたメサ構造体を備える面発光レーザにおいて、
前記メサ構造体が形成された前記積層体における、前記メサ構造体の上面の中央部を除く少なくとも一部の領域上に積層され、前記メサ構造体の上面の周辺部に接続された電極配線層を更に備え、
前記電極配線層の厚さは、前記メサ構造体の高さよりも厚いことを特徴とする面発光レーザ。
【請求項２】
前記電極配線層の上面は、前記メサ構造体の上面よりも前記基板から離れた位置にあることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザ。
【請求項３】
前記電極配線層の内部における前記メサ構造体の側方近傍には、応力緩和部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の面発光レーザ。
【請求項４】
前記応力緩和部は、前記電極配線層の材料よりも熱膨張係数が小さい材料からなることを特徴とする請求項３に記載の面発光レーザ。
【請求項５】
前記メサ構造体が形成された前記積層体と前記電極配線層との間に絶縁層が配置され、
前記応力緩和部は、前記絶縁層と同じ材料からなることを特徴とする請求項３又は４に記載の面発光レーザ。
【請求項６】
前記絶縁層の材料は、ｘ、ｙを自然数として、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘＮｙ、ＴｉＯｘのいずれか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。
【請求項７】
前記応力緩和部は、前記電極配線層の内部に形成された空孔であることを特徴とする請求項３に記載の面発光レーザ。
【請求項８】
前記メサ構造体は、底部にオーバーハング部を有し、
前記空孔は、前記電極配線層の内部における前記オーバーハング部に対応する箇所に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の面発光レーザ。
【請求項９】
前記メサ構造体は、側面に凹部が形成され、
前記空孔は、前記電極配線層の内部における前記凹部に対応する箇所に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の面発光レーザ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の面発光レーザを複数備える面発光レーザアレイ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の面発光レーザアレイを備えるレーザ加工機。
【請求項１２】
請求項１０に記載の面発光レーザアレイを備えるエンジン用のレーザ点火装置。
【請求項１３】
レーザ光を用いて情報を表示する表示装置において、
前記レーザ光を出射する請求項１０に記載の面発光レーザアレイを備える表示装置。
【請求項１４】
基板上に第１反射鏡と、活性層と、第２反射鏡とを順次積層し、積層体を作製する工程と、
前記積層体をエッチングしてメサ構造体を形成する工程と、
前記メサ構造体に電流狭窄層を形成する工程と、
前記電流狭窄層が前記メサ構造体に形成された前記積層体上に、前記メサ構造体の上面上にコンタクトホールを有する絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上及び前記コンタクトホールの周辺部に第１の配線層を形成する工程と、
前記第１の配線層における前記メサ構造体の側方近傍に誘電体膜を形成する工程と、
前記第１の配線層上に前記誘電体膜を覆うように第２の配線層を形成する工程と、を含む面発光レーザアレイの製造方法。
【請求項１５】
前記誘電体膜を形成する工程は、前記第１の配線層上及び前記コンタクトホールの中央部に誘電体層を積層するサブ工程と、
前記誘電体層における前記メサ構造体の側方近傍の部位である前記誘電体膜以外の少なくとも一部を除去するサブ工程と、を含むことを特徴とする請求項１４に記載の面発光レーザアレイの製造方法。
【請求項１６】
前記除去するサブ工程では、前記コンタクトホールの中央部の前記誘電体層のうち該中央部の周辺部位にある部分を除去しないことを特徴とする請求項１５に記載の面発光レーザアレイの製造方法。
【請求項１７】
基板上に第１反射鏡と、活性層と、第２反射鏡とを順次積層し、積層体を作製する工程と、
前記積層体をエッチングして、オーバーハング部を底部に有するメサ構造体を形成する工程と、
前記メサ構造体に電流狭窄層を形成する工程と、
前記電流狭窄層が前記メサ構造体に形成された前記積層体上に、前記メサ構造体の上面上にコンタクトホールを有する絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上及び前記コンタクトホールの周辺部に配線層を形成する工程と、を含む面発光レーザアレイの製造方法。
【請求項１８】
基板上に第１反射鏡と、活性層と、第２反射鏡とを順次積層し、積層体を作製する工程と、
前記積層体をエッチングしてメサ構造体を形成する工程と、
前記メサ構造体に電流狭窄層を形成する工程と、
前記メサ構造体の側面に凹部を形成する工程と、
前記電流狭窄層が前記メサ構造体に形成された前記積層体上に、前記メサ構造体の上面上にコンタクトホールを有する絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上及び前記コンタクトホールの周辺部に配線層を形成する工程と、を含む面発光レーザアレイの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザ、面発光レーザアレイ、レーザ加工機、レーザ点火装置、表示装置、及び面発光レーザアレイの製造方法に係り、更に詳しくは、メサ構造体を備える面発光レーザ、該面発光レーザを複数備える面発光レーザアレイ、前記面発光レーザアレイを備えるレーザ加工機、前記面発光レーザアレイを備えるレーザ点火装置、前記面発光レーザアレイを備える表示装置、及びメサ構造体を有する面発光レーザを複数備える面発光レーザアレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、メサ構造体を備える面発光レーザの開発が盛んに行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１、２には、メサ構造体の上面の周辺部に電極配線が接続された面発光レーザが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１、２に開示されている面発光レーザでは、信頼性に関して向上の余地があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、基板と、該基板上に積層された第１の反射鏡と、該第１の反射鏡上に積層された活性層と、該活性層上に積層された第２の反射鏡とを含む積層体をエッチングして形成されたメサ構造体を備える面発光レーザにおいて、前記メサ構造体が形成された前記積層体における、前記メサ構造体の上面の中央部を除く少なくとも一部の領域上に積層され、前記メサ構造体の上面の周辺部に接続された電極配線層を更に備え、前記電極配線層の厚さは、前記メサ構造体の高さよりも厚いことを特徴とする面発光レーザである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１実施形態の光源装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】第１実施形態の面発光レーザアレイのＹＺ断面図である。
【図３】第１実施形態の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４】第１実施形態の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５】第１実施形態の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６】第１実施形態の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７】第１実施形態の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８】第１実施形態の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。
【図９】第１実施形態の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７）である。
【図１０】第１実施形態の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８）である。
【図１１】第１実施形態の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９）である。
【図１２】第２実施形態の面発光レーザアレイのＹＺ断面図である。
【図１３】第２実施形態のＩＣＰエッチャーの概略図である。
【図１４】第２実施形態の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１５】第２実施形態の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１６】第２実施形態の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１７】第２実施形態の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１８】第３実施形態の面発光レーザアレイのＹＺ断面図である。
【図１９】第３実施形態の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２０】第３実施形態の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２１】第３実施形態の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２２】第３実施形態の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２３】変形例１の面発光レーザアレイのＹＺ断面図である。
【図２４】変形例２の面発光レーザアレイのＹＺ断面図である。
【図２５】図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）は、それぞれレーザアニール装置の概略構成を説明するための図である。
【図２６】レーザ切断機の概略構成を説明するための図である。
【図２７】レーザ・ディスプレイ装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
《第１実施形態》
以下、本発明の第１実施形態を図１〜図１１に基づいて説明する。図１には、第１実施形態に係る光源装置１００が概略的に示されている。
【０００９】
光源装置１００は、例えばレーザ加工機、表示装置等の光源や、例えば固体レーザ等のレーザ媒質の励起用光源として用いられる。光源装置１００は、一例として、図１に示されるように、面発光レーザアレイ１０、ヒートシンク１２、マイクロレンズアレイ１４、集光レンズ１６、光ファイバ１８などを備えている。
【００１０】
なお、本明細書では、面発光レーザアレイ１０の発振方向をＺ軸方向、該Ｚ軸方向に直交する平面内で互いに直交する方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として説明する。ここでは、面発光レーザアレイ１０の出射方向は、＋Ｚ方向である。
【００１１】
面発光レーザアレイ１０は、一例として、図２に示されるように、ＸＹ平面に平行な基板１０１上にアレイ状に形成された複数の発光部１０ａ、該複数の発光部１０ａ上に共通に設けられたｐ側電極配線層１１０などを有する。ここでは、複数の発光部１０ａは、ＸＹ平面に平行に２次元配列されている。なお、ｐ側電極配線層は、発光部毎に分離して設けられても良い。図２には、便宜上、面発光レーザアレイ１０における１つの発光部１０ａのみが図示されている。
【００１２】
面発光レーザアレイ１０は、図１に示されるように、接合材１５（例えばペースト状のはんだ）を介してヒートシンク１２の＋Ｚ側の面に実装されている。以下では、面発光レーザアレイ１０、接合材１５及びヒートシンク１２を含んで構成されるユニットを光源モジュール６０と称する。
【００１３】
各発光部１０ａは、一例として、発振波長が８０８ｎｍ帯の垂直共振器型の面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）である。
【００１４】
ヒートシンク１２は、一例として、ＸＹ平面に平行な板状部材である。ヒートシンクの材料としては、例えばＣＶＤ（化学気相成長）ダイヤモンド、高熱伝導率のセラミック（例えばＳｉＣやＡｕ薄膜パターンが形成されたＡｌＮ）を用いても良い。また、ヒートシンク１２としては、中空構造を有する部材であって、内部に水冷又は空冷などの冷却機能を有する部材であっても良い。また、ヒートシンクの代わりにヒートスプレッダを用いても良い。
【００１５】
マイクロレンズアレイ１４は、一例として、面発光レーザアレイ１０の＋Ｚ側に配置され、ＸＹ平面に平行に２次元配列された複数のマイクロレンズ１４ａを含む。複数のマイクロレンズ１４ａは、複数の発光部１０ａからの複数のレーザ光の光路上に個別に配置され、対応するレーザ光を略平行光にする。
【００１６】
集光レンズ１６は、一例として、光軸がＺ軸に略平行になるようにマイクロレンズアレイ１４の＋Ｚ側に配置され、該マイクロレンズアレイ１４からの複数のレーザ光を集光（合成）する。
【００１７】
光ファイバ１８は、入射端が集光レンズ１６の焦点位置近傍に配置され、集光レンズ１６で合成された複数のレーザ光を導波させる。光ファイバ１８内を導波したレーザ光（合成光）は、光ファイバ１８の射出端で取り出されて、例えばレーザ加工等に用いられる。
【００１８】
以上の説明から分かるように、マイクロレンズアレイ１４、集光レンズ１６及び光ファイバ１８を含んで、面発光レーザアレイ１０からの複数のレーザ光を導光する光学系を構成している。
【００１９】
図２には、面発光レーザアレイ１０のＹＺ断面図が示されている。
【００２０】
面発光レーザアレイ１０は、一例として、図２に示されるように、基板１０１、ｎ側電極配線層１１２、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、保護層１１１、ｐ側電極配線層１１０などを有している。
【００２１】
基板１０１は、一例として、表面が鏡面研磨面であるｎ−ＧａＡｓ単結晶基板である。
【００２２】
ｎ側電極配線層１１２は、基板１０１の−Ｚ側の面上に形成された金膜である。なお、ｎ側電極配線層１１２は、金膜以外の金属膜や、複数の金属膜から成る多層膜であっても良い。
【００２３】
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。
【００２４】
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、λ／４（λは発振波長）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Ｌは、Ｌ＝λ／４ｎ（但し、ｎはその層の媒質の屈折率）である。
【００２５】
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。
【００２６】
活性層１０５は、下部スペーサ層１０４の＋Ｚ側に積層され、Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ量子井戸層／Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ障壁層からなる３重量子井戸構造の活性層である。活性層１０５は、出射されるレーザ光の波長λ（発振波長）が８０８ｎｍとなる厚さに設定されている。
【００２７】
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。
【００２８】
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、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、その厚さが１波長（λ）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。なお、各発光部１０ａは、共振器構造体を１つずつ有している。
【００２９】
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。
【００３０】
上部半導体ＤＢＲ１０７におけ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。
【００３１】
上部半導体ＤＢＲ１０７には、共振器構造体からλ／４離れた位置にｐ−Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓからなる選択酸化層１０８（電流狭窄層）が厚さ３０ｎｍで挿入されている。選択酸化層１０８は、上部半導体ＤＢＲ１０７の一の低屈折率層である被選択酸化層１１５（図４参照）が側面から選択酸化（Ａｌが酸化）されて生成されている。
【００３２】
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。
【００３３】
コンタクト層１０９には、ｐ−ＳｉＮ（プラズマＣＶＤにより成膜されたＳｉＮ）からなる光学的に透明な誘電体層から成る保護層１１１によって絶縁されたｐ側電極配線層１１０の一部が接触している（接続されている）。ここでは、ｐ側電極配線層１１０の材料には、金が用いられている。
【００３４】
ｐ側電極配線層１１０の内部におけるメサ（メサ構造体）の側方近傍（図２の破線で囲まれた領域）には、保護層１１１と同じ材料、すなわちｐ−ＳｉＮからなる光学的に透明な誘電体膜が応力緩和層として設けられている。なお、ｐ−ＳｉＮは、金よりも熱膨張係数が小さい。
【００３５】
詳述すると、ｐ側電極配線層１１０は、第１の配線層１１０ａと、該第１の配線層１１０ａ上に積層された第２の配線層１１０ｂとを含む２層構造となっている。応力緩和層は、第１及び第２の配線層１１０ａ、１１０ｂの間に配置されている。
【００３６】
また、ｐ側電極配線層１１０は、複数の発光部１０ａが配置された領域の周辺領域に配置された電極パッドに接続され、該電極パッドには、Ａｕからなる通電用のワイヤが接続されている。
【００３７】
以下に、面発光レーザアレイ１０を含む光源モジュール６０の製造方法について説明する。面発光レーザアレイ１０は、半導体製造工程によって、同時に複数個が一体的に形成された後、複数のチップ状の面発光レーザアレイ１０に分割される。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、「積層体」ともいう。また、面発光レーザアレイ１０を「チップ」とも呼ぶ。
【００３８】
（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。この結晶成長は、不図示の結晶成長装置の反応管内において行われる。
【００３９】
ここでは、ＭＯＣＶＤ法を例に説明する。ＭＯＣＶＤ法では、ＩＩＩ族の原料に、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、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。
【００４０】
具体的には、基板１０１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、被選択酸化層１１５を含む上部半導体ＤＢＲ１０７及びコンタクト層１０９を、この順に成長させて積層体を作成する（図３参照）。
【００４１】
（２）リソグラフィにより積層体の表面に一辺が２５μｍの正方形状の複数のレジストパターンをアレイ状に形成する。ここでは、後の工程で形成されるｐ側電極配線層１１０の電極領域に対応する範囲以上の範囲に亘ってレジストパターンを形成する。
【００４２】
（３）ＩＣＰドライエッチング法で、上記レジストパターンをフォトマスクとして四角柱の複数のメサ（メサ構造体）をアレイ状に形成する（図４参照）。ここでは、エッチング底面が下部半導体ＤＢＲ１０３内に達するまでドライエッチングを行う。
【００４３】
（４）フォトマスクを除去する。
【００４４】
（５）メサが形成された積層体を水蒸気中で熱処理することにより、被選択酸化層１１５中のＡｌ（アルミニウム）をメサの外周部から選択的に酸化し、メサの中央部に、Ａｌの酸化層１０８ａによって囲まれた酸化されていない領域１０８ｂを形成する（図５参照）。このようにして、選択酸化層１０８が生成される。選択酸化層１０８では、酸化層１０８ａ（絶縁層）により発光部の駆動電流の経路がメサの中央部だけに制限される。そこで、領域１０８ｂは、電流通過領域（電流注入領域）とも呼ばれる。そして、選択酸化層１０８は、電流狭窄層とも呼ばれる。このようにして、例えば幅４μｍから６μｍ程度の略正方形状の電流通過領域が形成される。
【００４５】
（６）酸化処理が完了した積層体に対して、チップ分離溝を形成する領域のみを露出させるようリソグラフィによりレジストパターンを形成し、ＩＣＰドライエッチング法を用いてチップ分離溝を形成した後、レジストパターンを除去する。
【００４６】
（７）メサ及びチップ分離溝が形成された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、もしくは加熱処理用のチャンバー内の微量な酸素や水による自然酸化膜が、窒素雰囲気中での加熱処理により安定した不動態皮膜になる。なお、この工程（７）は、必須ではなく、省略しても良い。
【００４７】
（８）気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ｐ−ＳｉＮからなる保護層１１１（以下で「層間絶縁膜」とも呼ぶ）を形成する（図６参照）。
【００４８】
層間絶縁膜の厚さは、１００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲が望ましい。層間絶縁膜が１００ｎｍより薄い場合、配線容量が増大するため動作速度が低下する不具合があり、層間絶縁膜が４００ｎｍより厚い場合、層間絶縁膜の内部応力により結晶欠陥を誘発する不具合がある。層間絶縁膜の厚さの更に望ましい範囲は１５０ｎｍ〜３００ｎｍであり、ここではｐ−ＳｉＮ膜をプラズマＣＶＤ法により２００ｎｍの厚さで形成した。
【００４９】
（９）メサ上部にｐ側電極コンタクトの窓開けを行う。すなわち、メサ上面上の保護層１１１にコンタクトホールを形成する（図７参照）。ここでは、フォトレジストによるエッチングマスクを施した後、メサ上部を露光してその部分のフォトレジストを除去し、ＢＨＦ（バッファードフッ酸）にて保護層１１１をウェットエッチングして開口（コンタクトホール）を形成する。また、このとき同時に（６）工程で形成したチップ分離溝の底面にあるスクライブする領域の保護層１１１も除去する。
【００５０】
（１０）エッチングマスクを除去する。
【００５１】
（１１）フォトリソグラフィーによりフォトレジスト（リフトオフレジスト）をパターンニングし、ｐ側の電極材料の蒸着を行う。具体的には、メサ上部にｐ側電極で囲まれた出射口を形成するための一辺１０μｍの正方形状のレジストパターンと、複数の電極パッドを形成するためのレジストパターンとを形成し、電極材料である金膜を電子ビーム蒸着法により成膜する。
【００５２】
（１２）出射口となる領域の電極材料をリフトオフして第１の配線層１１０ａを形成するとともに（図８参照）、複数の電極パッドが形成される領域の電極材料もリフトオフして複数の電極パッドを形成する（図８参照）。具体的には、ＮＭＰなどの有機溶剤を使用してフォトレジストを除去してフォトレジストが無かった部分の金を残存させ、第１の配線層１１０ａ及び電極パッドを形成する。
【００５３】
（１３）配線材料である金属（ここでは金）よりも熱膨張係数が小さい薄膜であるｐ−ＳｉＮからなる誘電体層１２０を全面に形成する（図９参照）。
【００５４】
この誘電体層１２０の膜厚は１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲が望ましい。誘電体層１２０が１００ｎｍよりも薄い場合には応力緩和効果が小さく、誘電体層１２０が２００ｎｍよりも厚い場合には該誘電体層１２０の一部を応力緩和層としてメサ側方のみに残存させるために行う全面エッチバック工程で誘電体層１２０の他の部分を除去することが困難となるからである。すなわち、層間絶縁膜と同程度の厚さにすることが適切である。
【００５５】
ここでは、誘電体層１２０としてｐ−ＳｉＮ膜を２００ｎｍ形成した。
【００５６】
（１４）０．１Ｐａの高真空プラズマ中のＡｒイオンによる異方性エッチング（反応性イオンエッチング）により全面を垂直方向に選択的にエッチングすることにより、メサ側方に応力緩和層としてのｐ−ＳｉＮ膜を残存させる（図１０参照）。このとき、コンタクトホールの中央部の周辺部位の誘電体層１２０も残存する。
【００５７】
このコンタクトホールに残存した誘電体層１２０は、出射口の周辺部にあり該周辺部の反射率を低減できるため、単一横モードの発振を抑制することなく、高次横モードの発振を抑制することができる。
【００５８】
（１５）フォトリソグラフィーによりフォトレジスト（リフトオフレジスト）をパターニングし、ｐ側の電極材料の蒸着を行う。具体的には、メサ上部にｐ側電極で囲まれた出射口を形成するための一辺１５μｍの正方形状のレジストパターンを形成し、電極材料である金膜を電子ビーム蒸着法により成膜する。
【００５９】
（１６）出射口となる領域上の電極材料をリフトオフして第２の配線層１１０ｂを形成する（図１１参照）。具体的には、ＮＭＰなどの有機溶剤を使用してフォトレジストを除去してフォトレジストが無かった部分の金を残存させ、第２の配線層１１０ｂを形成する。この結果、第１の配線層１１０ａ上に第２の配線層１１０ｂが積層されたｐ側電極配線層１１０が形成される。
【００６０】
ここで、第１の配線層１１０ａの厚さをｄ１、第２の配線層１１０ｂの厚さをｄ２、ｐ側電極配線層１１０の厚さをＤ、保護層１１１の厚さをｅ、メサの高さをＨとすると、ｄ１＋ｄ２＋ｅ＝Ｄ＋ｅ＞Ｈ…（Ｐ）が成立する（図２参照）。すなわち、ｐ側電極配線層１１０の上面（＋Ｚ側の面）は、メサの上面よりも基板１０１から離れた位置にある。
【００６１】
逆に言うと、上記（Ｐ）式が成立するように、上記（１１）、（１５）の工程において、ｐ側の電極材料の蒸着量が設定される。なお、上記（１１）、（１５）の工程におけるｐ側の電極材料の蒸着量の比は、上記（Ｐ）式が成立する範囲内で適宜変更可能である。
【００６２】
ここでは、保護層１１１の厚さｅがｐ側電極配線層１１０の厚さＤよりも充分に小さいため、実質的に、ｄ１＋ｄ２＝Ｄ＞Ｈ…（Ｑ）が成立すると考えて良い。なお、上記（Ｑ）式が成立する場合には、上記（Ｐ）式も成立する。
【００６３】
（１７）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側配線層１１２を形成する（図２参照）。
【００６４】
（１８）アニールによって、ｐ側電極配線層１１０とｎ側配線層１１２のオーミック導通をとる。これにより、メサは発光部１０ａとなる。
【００６５】
（１９）スクライブ・ブレーキングにより、チップ毎に切断する。
【００６６】
結果として、上記（１）〜（１９）の工程により、複数の発光部１０ａをそれぞれが含む複数のチップ状の面発光レーザアレイ１０が製造される。
【００６７】
（２０）２００〜２５０℃に加熱したホットプレート上で、厚さ１μｍのＮｉ／Ｐｔ／Ａｕによりパターンが形成されたＡｌＮ材料からなるヒートシンク１２と面発光レーザアレイ１０とを接合材１５（例えばペースト状のはんだ）により接合する。なお、ヒートシンク１２にはＡｕが成膜されていない領域が設けられており、これにより、ｐ側電極配線層１１０とｎ側配線層１１２の短絡が防止される。
【００６８】
（２１）Ａｕからなる通電用のワイヤを、電極パッドに対して接続する。
【００６９】
上記（１）〜（２１）の工程により、面発光レーザアレイ１０を含む光源モジュール６０が製造される（図１参照）。
【００７０】
ところで、従来、面発光レーザアレイの電流狭窄構造の各発光部（ＶＣＳＥＬ）に電流を注入するための電極配線を形成する工程では、メサ形状に沿って（メサの段差を越えて）電極配線を配置しており、電極配線のステップカバレージ不足による断線等が発生するおそれがあり、信頼性が低下していた。
【００７１】
また、ＶＣＳＥＬを大規模にアレイ化して、例えば、１００００個以上のＶＣＳＥＬを集積して１００Ｗ以上の出力とする場合には、５０Ａを超える大電流で駆動する必要がある。この場合、電極配線の厚さが薄いと、駆動時に電極配線の抵抗で発熱することによりレーザ出力が飽和するため、電極配線のステップカバレージ不足はＶＣＳＥＬを高出力化する妨げになっていた。
【００７２】
以上説明した第１実施形態の面発光レーザ（発光部１０ａ）は、基板１０１と、該基板１０１上に積層された下部半導体ＤＢＲ１０３と、該下部半導体ＤＢＲ１０３上に積層された活性層１０５と、該活性層１０５上に積層され、被選択酸化層１１５が設けられた上部半導体ＤＢＲ１０７とを含む積層体を、少なくとも被選択酸化層１１５の側面が露出するまでエッチングして形成されたメサ（メサ構造体）を備える面発光レーザにおいて、メサが形成された積層体における、メサの上面の中央部を除く少なくとも一部の領域上に積層され、メサの上面の周辺部に接続されたｐ側電極配線層１１０を更に備え、該ｐ側電極配線層１１０の厚さＤは、メサの高さＨよりも厚く設定されている。
【００７３】
この場合、ｐ側電極配線層１１０において、ステップカバレージを充分に確保できる。
この結果、信頼性を向上できる。
【００７４】
ところで、高出力レーザにおいては大電流が流れるため、電極配線の抵抗を低抵抗とすることが必須となる。蒸着法等の空孔ができる手法で形成する配線の抵抗は、段差が無い場合は膜厚に応じて減少し、メサの段差が有る場合は配線の厚さがメサの高さよりも厚い値で低抵抗化の効果が劇的に高くなることが分かった。
【００７５】
そこで、第１実施形態の面発光レーザ（発光部１０ａ）によれば、高出力化を図ることができる。
【００７６】
そして、ｐ側電極配線層１１０の上面は、メサ構造体の上面よりも基板１０１から離れた位置にあるため、信頼性を確実に向上できる。
【００７７】
また、ｐ側電極配線層１１０の内部におけるメサの側方近傍には、応力緩和層が設けられている。
【００７８】
この場合、ｐ側電極配線層１１０が発熱した場合でも、応力緩和層の作用（応力緩和作用）によりｐ側電極配線層１１０の熱膨張が抑制され、レーザ（ＶＣＳＥＬ）の動作信頼性を向上できる。
【００７９】
また、応力緩和層は、ｐ側電極配線層１１０の材料（例えば金）よりも熱膨張係数が小さい材料からなり、ｐ側電極配線層１１０の熱膨張を吸収するため、活性層の破損を防止できる。この結果、レーザの動作信頼性を確実に向上できる。なお、応力緩和層の材料は、ｐ側電極配線層１１０の材料（例えば金）よりも熱膨張係数が小さい材料であれば、誘電体（絶縁体）に限らず、導電体であっても良い。
【００８０】
また、メサが形成された積層体とｐ側電極配線層１１０との間に保護層１１１（絶縁層）が配置され、応力緩和層は、保護層１１１と同じ材料からなる。
この場合、膜厚設計や製造プロセスを簡素化できる。
【００８１】
また、第１実施形態の面発光レーザアレイ１０は、発光部１０ａとしての面発光レーザを複数備えるため、チップ単位で、高信頼性、高歩留まりを実現できる。
【００８２】
また、第１実施形態の面発光レーザアレイ１０の製造方法は、基板１０１上に下部半導体ＤＢＲ１０３と、活性層１０５と、被選択酸化層１１５が設けられた上部半導体ＤＢＲ１０７とを順次積層し、積層体を作製する工程と、該積層体を少なくとも被選択酸化層１１５の側面が露出するまでエッチングしてメサを形成する工程と、被選択酸化層１１５を側面から選択酸化して選択酸化層１０８（電流狭窄層）を形成する工程と、選択酸化層１０８がメサに形成された積層体上に、メサの上面上にコンタクトホールを有する保護層１１１を形成する工程と、保護層１１１上及びコンタクトホールの周辺部に第１の配線層１１０ａを形成する工程と、第１の配線層１１０ａにおけるメサの側方近傍に誘電体膜（応力緩和層）を形成する工程と、第１の配線層１１０ａ上に誘電体膜を覆うように第２の配線層１１０ｂを形成する工程と、を含む。
【００８３】
この場合、信頼性を向上できる面発光レーザアレイ１０を半導体製造工程を用いて容易に製造できる。
【００８４】
また、上記誘電体膜を形成する工程は、第１の配線層１１０ａ上及びコンタクトホールの中央部に誘電体層１２０を積層するサブ工程と、誘電体層１２０におけるメサの側方近傍の部位である誘電体膜以外の少なくとも一部を除去するサブ工程と、を含む。
【００８５】
この場合、誘電体膜（応力緩和層）を、半導体製造工程を用いて容易に生成することができる。
【００８６】
また、上記除去するサブ工程では、コンタクトホールの中央部の誘電体層１２０のうち該中央部の周辺部位にある部分を除去しないため、単一横モードの発振を抑制することなく高次横モードの発振を抑制できる面発光レーザアレイを製造できる。
【００８７】
なお、上記第１実施形態では、応力緩和層にＳｉＮ膜を用いているが、例えばＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ（Ｘ≠１）、ＳｉＯｘＮｙ、ＴｉＯｘ等の誘電体膜を用いても良い。但し、ｘ、ｙは自然数（例えば１桁の自然数）である。
【００８８】
また、上記第１実施形態では、応力緩和層は、層間絶縁膜と同じ材料からなるが、応力緩和機能を有する材料であれば、異なる材料（例えば誘電体や導電体）であっても良い。
【００８９】
《第２実施形態》
以下に、第２実施形態を図１２〜図１７に基づいて説明する。第２実施形態では、面発光レーザアレイの構成及び製造工程の一部が上記第１実施形態と異なる。
【００９０】
第２実施形態の面発光レーザ（発光部２０ａ）では、図１２に示されるように、ｐ側電極配線層２１０の内部におけるメサの側方近傍（図１２の破線で囲まれた領域）に、応力緩和機能を有する空孔が形成されている。ｐ側電極配線層２１０も、ｐ側電極配線層１１０と同様に、第１及び第２配線層２１０ａ、２１０ｂの２層構造となっている。
【００９１】
次に、第２実施形態の面発光レーザアレイ２０を含む光源モジュールの製造方法について説明する。
【００９２】
第２実施形態では、先ず、第１実施形態と同様に、上記工程（１）〜（３）を行う。
この際、工程（３）すなわちドライエッチング工程は、図１３に示されるようなＩＣＰエッチャーを用いて反応性イオンエッチングにより行う。このＩＣＰエッチャーでは、エンドポイントモニタの波形によりエッチング進行時の底面位置を把握することができる。
【００９３】
エッチング底面が被選択酸化層１１５よりも下側（−Ｚ側）まで進行したことを確認した後、エッチング条件を化学反応優位な条件に変更することにより横方向にもエッチングを進行させ、図１４に示されるようにメサの底部にオーバーハング部を形成することができる。
【００９４】
次の表１にエッチング条件の例を示す。ここでは、エッチング開始から被選択酸化層１１５下までエッチングが進行するまでをエッチングステップ１とし、被選択酸化層１１５下までのエッチングの進行を確認後にエッチング条件を変更してからエッチング終了までをエッチングステップ２としている。
【表１】
2017005197.tif 000003
【００９５】
次いで、第１実施形態と同様に、上記工程（４）〜（８）を行う。
この際、工程（８）すなわち保護層形成工程では、保護層２１１（層間絶縁膜）がオーバーハング部に沿って（倣って）形成される（図１５参照）。
【００９６】
次いで、第１実施形態と同様に、上記工程（９）〜（１２）を行う。
この際、工程（１２）すなわち第１配線層形成工程では、ｐ側の電極材料である金膜を電子ビーム蒸着する際、蒸着源と成膜面との距離を５０ｃｍ以上とする。これにより、金膜が異方的に成長するため（特に金膜が角から成長するため）、図１６に示されるように成膜の初期段階では第１の配線層２１０ａにおけるオーバーハングで影になる部分が空隙２１０ｃとなる。
【００９７】
次いで、第１実施形態と同様に、上記工程（１５）、（１６）を行う。
この際、工程（１６）すなわち第２配線層形成工程では、第２の配線層２１０ｂにおいて、第１の配線層２１０ａの空隙２１０ｃに連通する空隙２１０ｄが形成される（図１７参照）。
【００９８】
この結果、第１の配線層２１０ａ上に第２配線層２１０ｂが積層されたｐ側電極配線層２１０が生成される。このｐ側電極配線層２１０の内部のメサ側方近傍には、空隙２１０ｃと空隙２１０ｄによって形成された空孔（空間部）が形成される。この空孔が応力緩和機能を有する。
【００９９】
ここで、第１の配線層２１０ａの厚さをｄ１´、第２の配線層２１０ｂの厚さをｄ２´、ｐ側電極配線層１１０の厚さをＤ´、保護層２１１の厚さをｅ´、メサの高さをＨ´とすると、ｄ１´＋ｄ２´＋ｅ´＝Ｄ´＋ｅ´＞Ｈ´…（Ｒ）が成立する（図１２参照）。すなわち、ｐ側電極配線層２１０の上面（＋Ｚ側の面）は、メサの上面よりも基板１０１から離れた位置にある。
【０１００】
逆に言うと、上記（Ｒ）式が成立するように、上記（１１）、（１５）の工程において、ｐ側の電極材料の蒸着量が設定される。なお、上記（１１）、（１５）の工程におけるｐ側の電極材料の蒸着量の比は、上記（Ｒ）式が成立する範囲内で適宜変更可能である。
【０１０１】
ここでは、保護層２１１の厚さｅ´がｐ側電極配線層２１０の厚さＤ´よりも充分に小さいため、実質的に、ｄ１´＋ｄ２´＝Ｄ´＞Ｈ´…（Ｓ）が成立すると考えて良い。なお、上記（Ｓ）式が成立する場合には、上記（Ｒ）式も成立する。
【０１０２】
次いで、第１実施形態と同様に、上記工程（１７）〜（２１）を行う。
【０１０３】
結果として、上記（１）〜（１２）、（１５）〜（２１）の工程により、面発光レーザアレイ２０を含む光源モジュールが製造される。
【０１０４】
以上説明した第２実施形態の面発光レーザ（発光部２０ａ）では、応力緩和部は、ｐ側電極配線層２１０の内部に形成された空孔であるため、ｐ側電極配線層２１０が熱膨張したときのスペース（逃げ場）を確保できる。この結果、活性層１０５の破損を防止ができ、ひいてはレーザの動作信頼性を確実に向上できる。
【０１０５】
また、メサは、底部にオーバーハング部を有し、空孔は、ｐ側電極配線層２１０の内部におけるオーバーハング部に対応する箇所に形成されている。
【０１０６】
この場合、メサ形状（オーバーハング部）に起因する電極材料の成長ばらつきを利用して、空孔を形成できる。
【０１０７】
また、第２実施形態の面発光レーザアレイ２０の製造方法は、基板１０１上に下部半導体ＤＢＲ１０３と、活性層１０５と、被選択酸化層１１５が設けられた上部半導体ＤＢＲ１０７とを順次積層し、積層体を作製する工程と、積層体を少なくとも被選択酸化層１１５の側面が露出するまでエッチングする第１エッチング工程と、側面が露出した後、第１エッチング工程よりも化学反応優位なエッチング条件で積層体をエッチングして、オーバーハング部を底部に有するメサ構造体を形成する工程と、被選択酸化層１１５を側面から選択酸化して選択酸化層１０８（電流狭窄層）を形成する工程と、選択酸化層１０８がメサに形成された積層体上に、メサの上面上にコンタクトホールを有する保護層２１１（絶縁膜）を形成する工程と、該保護層２１１上及びコンタクトホールの周辺部に第１の配線層２１０ａを形成する工程と、第１の配線層２１０ａ上に第２の配線層２１０ｂを形成する工程と、を含む。
【０１０８】
この場合、信頼性を向上できる面発光レーザアレイ２０を半導体製造工程を用いて容易に製造できる。
【０１０９】
《第３実施形態》
以下に、第３実施形態を図１８〜図２２に基づいて説明する。第３実施形態では、面発光レーザアレイの構成及び製造工程の一部が上記第１実施形態と異なる。
【０１１０】
第３実施形態の面発光レーザ（発光部３０ａ）では、図１８に示されるように、ｐ側電極配線層３１０の内部におけるメサの側方近傍（図１８の破線で囲まれた領域）に、応力緩和機能を有する空孔（空間部）が形成されている。ｐ側電極配線層３１０も、ｐ側電極配線層１１０、２１０と同様に、第１及び第２配線層３１０ａ、３１０ｂの２層構造となっている。
【０１１１】
次に、第３実施形態の面発光レーザアレイ３０を含む光源モジュールの製造方法について説明する。
【０１１２】
第３実施形態では、先ず、第１実施形態と同様に、上記工程（１）〜（５）を行う。
この際、工程（５）すなわち選択酸化工程では、選択酸化層１０８を形成後、メサを濃度１％のバッファードフッ酸に２０秒間浸漬する。この結果、上部半導体ＤＢＲ１０７の低屈折率層（Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層）の酸化された部分が溶出してメサの側面に複数の凹部が形成される（図１９参照）。
【０１１３】
次いで、第１実施形態と同様に、上記工程（６）〜（８）を行う。
この際、工程（８）すなわち保護層形成工程では、メサの側面に形成された複数の凹部に沿って（入り込むように）保護層３１１（層間絶縁膜）が形成される（図２０参照）。このとき、保護層３１１におけるメサの側面とは反対側の面に複数の凹部が形成される。
【０１１４】
次いで、第１実施形態と同様に、上記工程（９）〜（１２）を行う。
この際、工程（１２）すなわち第１配線層形成工程では、ｐ側の電極材料である金膜を電子ビーム蒸着する際、蒸着源と成膜面との距離を５０ｃｍ以上とする。これにより、金膜が異方的に成長するため、図２１に示されるようにメサの側面に形成された保護層３１１の凹部（影となる部分）に金膜が成長しにくくなる。この結果、第１の配線層３１０ａにおけるメサ側面の凹部に対応する部分が空隙３１０ｃとなる。
【０１１５】
次いで、第１実施形態と同様に、上記工程（１５）、（１６）を行う。
この際、工程（１６）すなわち第２配線層形成工程では、第２の配線層３１０ｂにおいて、第１の配線層３１０ａの空隙３１０ｃに連通する空隙３１０ｄが形成される（図２２参照）。
【０１１６】
この結果、第１の配線層３１０ａ上に第２配線層３１０ｂが積層されたｐ側電極配線層３１０が生成される。このｐ側電極配線層３１０の内部のメサ側方近傍には、空隙３１０ｃと空隙３１０ｄによって形成された空孔（空間部）が複数形成される。この空孔が応力緩和機能を有する。
【０１１７】
ここで、第１の配線層３１０ａの厚さをｄ１”、第２の配線層３１０ｂの厚さをｄ２”、ｐ側電極配線層１１０の厚さをＤ”、保護層２１１の厚さをｅ”、メサの高さをＨ”とすると、ｄ１”＋ｄ２”＋ｅ”＝Ｄ”＋ｅ”＞Ｈ”…（Ｔ）が成立する（図１８参照）。すなわち、ｐ側電極配線層３１０の上面（＋Ｚ側の面）は、メサの上面よりも基板１０１から離れた位置にある。
【０１１８】
逆に言うと、上記（Ｔ）式が成立するように、上記（１１）、（１５）の工程において、ｐ側の電極材料の蒸着量が設定される。なお、上記（１１）、（１５）の工程におけるｐ側の電極材料の蒸着量の比は、上記（Ｔ）式が成立する範囲内で適宜変更可能である。
【０１１９】
ここでは、保護層３１１の厚さｅ”がｐ側電極配線層３１０の厚さＤ”よりも充分に小さいため、実質的に、ｄ１”＋ｄ２”＝Ｄ”＞Ｈ”…（Ｕ）が成立すると考えて良い。なお、上記（Ｕ）式が成立する場合には、上記（Ｔ）式も成立する。
【０１２０】
次いで、第１実施形態と同様に、上記工程（１７）〜（２１）を行う。
【０１２１】
結果として、上記（１）〜（１２）、（１５）〜（２１）の工程により、面発光レーザアレイ３０を含む光源モジュールが製造される。
【０１２２】
以上説明した第３実施形態の面発光レーザ（発光部３０ａ）では、メサは、側面に凹部（溝部）が形成され、空孔は、ｐ側電極配線層１１０の内部における凹部に対応する箇所に形成されている
【０１２３】
この場合、メサ形状（メサ側面の凹部）に起因する電極材料の成長ばらつきを利用して、空孔を形成できる。
【０１２４】
また、第３実施形態の面発光レーザアレイ３０は、基板上に下部半導体ＤＢＲ１０３と、活性層１０５と、被選択酸化層１１５が設けられた上部半導体ＤＢＲ１０７とを順次積層し、積層体を作製する工程と、該積層体を少なくとも被選択酸化層１１５の側面が露出するまでエッチングしてメサを形成する工程と、被選択酸化層１１５を側面から選択酸化して選択酸化層１０８（電流狭窄層）を形成する工程と、選択酸化層１０８が形成されたメサ構造体の側面の酸化物を除去して、該側面に凹部を形成する工程と、選択酸化層１０８がメサに形成された積層体上に、メサの上面上にコンタクトホールを有する保護層３１１を形成する工程と、該保護層３１１上及びコンタクトホールの周辺部に第１の配線層３１０ａを形成する工程と、第１の配線層３１０ａ上に第２の配線層３１０ｂを形成する工程と、を含む。
【０１２５】
この場合、信頼性を向上できる面発光レーザアレイ３０を、半導体製造工程を用いて容易に製造できる。
【０１２６】
また、第３実施形態では、メサ側面に複数の凹部が形成され、該複数の空孔が形成されるため、熱膨張吸収性が高く、レーザの動作信頼性をより向上できる。
【０１２７】
なお、上記各実施形態では、層間絶縁膜にＳｉＮを用いているが、例えばＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ（Ｘ≠０）、ＳｉＯｘＮｙ、ＴｉＯｘ等の他の誘電体であっても良い。但し、ｘ、ｙは、自然数である。
【０１２８】
また、上記各実施形態では、ｐ側電極配線層は、第１及び第２の配線層から成る２層構造であるが、これに限らず、一層構造であっても良いし、３層以上の積層構造であっても良い。なお、一層構造の場合には、ｐ側電極配線層の内部に応力緩和層（例えば誘電体膜）を形成するのは困難であるため、上記第２及び第３実施形態のように、空孔を形成するのが好ましい。また、ｐ側電極配線層を２層以上の積層構造とする場合、各層は、同一の材料であっても良いし、異なる材料であっても良い。ｐ側電極配線層の各層の異なる材料の具体例として、例えばＣｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕからなる多層膜やＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる多層膜を用いても良い。
【０１２９】
また、上記各実施形態では、ｐ側電極配線層の内部に応力緩和部（応力緩和層や空孔）を形成しているが、応力緩和部を形成しなくても良い。
【０１３０】
例えば、図２３に示される変形例１の面発光レーザアレイ４０の発光部４０ａでは、ｐ側電極配線層４１０は、第１及び第２の配線層４１０ａ、４１０ｂから成り、その内部に応力緩和部が形成されていない。
【０１３１】
また、例えば、図２４に示される変形例２の面発光レーザアレイ５０の発光部５０ａでは、ｐ側電極配線層５１０は、一層構造であり、その内部に応力緩和部が形成されていない。
【０１３２】
また、上記各実施形態では、第１及び第２の配線層を、電子ビーム蒸着により形成しているが、他の蒸着やスパッタにより形成しても良い。第１及び第２の配線層をいずれの方法により形成する場合でも、上記第２及び第３実施形態では、角からの電極材料の成長度合いと該電極材料の表面移動性で空孔の形状が異なってくる。
【０１３３】
また、上記各実施形態では、ＡｌＧａＡｓ系の半導体ＤＢＲ、ＡｌＧａＩｎＰ系のスペーサ層、ＧａＩｎＡｓＰ系の活性層の例を示したが、この材料系に限定されるものではない。
【０１３４】
また、上記各実施形態では、光学系は、集光レンズ１６及び光ファイバ１８を含んで構成されているが、これに限られず、要は、集光レンズ１６及び光ファイバ１８のうち少なくとも１つを含んで構成されることが好ましい。また、マイクロレンズアレイ１４は、必ずしも設けなくても良い。
【０１３５】
また、上記各実施形態では、発光部の発振波長が８０８ｎｍ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。材料を適切に選択する事により、例えば６５０ｎｍ帯、７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、１．３ｕｍ帯、１．５ｕｍ帯の波長帯の面発光レーザアレイを同様に作製することができる。
【０１３６】
以上は、ｎ型基板上の素子について説明したものであるが、ｎ型基板上の素子に対して限定されるものではなく、ｐ型基板上の素子に対しても同様のことが言える。ｐ型基板を用いた場合には、上記の説明において、各層の導電型とキャリアの極性を入れ換えれば同様の効果が得られる。また、波長も８０８ｎｍ帯に限定されるものではなく、６５０ｎｍ帯、７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、１．３μｍ及び１．５μｍ帯など、異なる活性層材料を用いた他の波長帯であっても良い。また、基板もＧａＡｓ以外の基板を用いても良い。
【０１３７】
また、上記面発光レーザアレイ１０、２０、３０、４０、５０は、レーザ加工以外の用途（例えば画像形成）にも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、７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、１．３μｍ帯、１．５μｍ帯等の波長帯であっても良い。この場合に、活性層を構成する半導体材料は、発振波長に応じた混晶半導体材料を用いることができる。例えば、６５０ｎｍ帯ではＡｌＧａＩｎＰ系混晶半導体材料、９８０ｎｍ帯ではＩｎＧａＡｓ系混晶半導体材料、１．３μｍ帯及び１．５μｍ帯ではＧａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）系混晶半導体材料を用いることができる。
【０１３８】
《レーザアニール装置》
一例として図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）にレーザ加工機としてのレーザアニール装置１５００の概略構成が示されている。このレーザアニール装置１５００は、光源１０１０、光学系１０２０、テーブル装置１０３０、及び不図示の制御装置などを備えている。
【０１３９】
光源１０１０は、上記面発光レーザアレイ又は上記光源モジュールを複数有し、複数のレーザ光を射出することができる。光学系１０２０は、光源１０１０から射出された複数のレーザ光を対象物Ｐの表面に導光する。テーブル装置１０３０は、対象物Ｐが載置されるテーブルを有している。該テーブルは、少なくともＹ軸方向に沿って移動することができる。
【０１４０】
例えば、対象物Ｐがアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の場合、レーザ光が照射されると、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）は、温度が上昇し、その後、徐々に冷却されることによって結晶化し、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）になる。
【０１４１】
この場合、レーザアニール装置１５００は、光源１０１０が上記面発光レーザアレイ又は上記光源モジュールを有しているため、アニール処理を効率的に行うことができる。
【０１４２】
《レーザ切断機》
一例として図２６にレーザ加工機としてのレーザ切断機２０００の概略構成が示されている。このレーザ切断機２０００は、光源２０１０、光学系２１００、対象物Ｐが載置されるテーブル２１５０、テーブル駆動装置２１６０、操作パネル２１８０及び制御装置２２００などを備えている。
【０１４３】
光源２０１０は、上記面発光レーザアレイ又は上記光源モジュールを有し、制御装置２２００の指示に基づいてレーザ光を射出する。光学系２１００は、光源２０１０から射出されたレーザ光を対象物Ｐの表面近傍で集光させる。テーブル駆動装置２１６０は、制御装置２２００の指示に基づいて、テーブル２１５０をＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向に移動させる。
【０１４４】
操作パネル２１８０は、作業者が各種設定を行うための複数のキー、及び各種情報を表示するための表示器を有している。制御装置２２００は、操作パネル２１８０からの各種設定情報に基づいて、光源２０１０及びテーブル駆動装置２１６０を制御する。
【０１４５】
この場合、レーザ切断機２０００は、光源２０１０が上記面発光レーザアレイ又は上記光源モジュールを有しているため、切断処理を効率的に行うことができる。
【０１４６】
なお、レーザ切断機２０００は、複数の光源２０１０を有しても良い。
【０１４７】
また、上記面発光レーザアレイ又は上記光源モジュールは、レーザアニール装置及びレーザ切断機以外のレーザ光を利用する装置にも好適である。例えば、表示装置の光源に用いても良い。
【０１４８】
《レーザ・ディスプレイ装置》
図２７には、表示装置としてのレーザ・ディスプレイ装置３０００の概略構成が示されている。
【０１４９】
このレーザ・ディスプレイ装置３０００は、上記面発光レーザアレイ又は上記光源モジュールを含む光源３００１と、該光源３００１からのレーザ光を表示情報に応じて変調し、該変調されたレーザ光をスクリーン３０１０に向けて出力するための光学系３００３と、光源３００１及び光学系３００３を制御する制御装置３００５とを備えている。
【０１５０】
このレーザ・ディスプレイ装置３０００は、上記面発光レーザアレイ又は上記光源モジュールを有しているため、表示される画像品質を向上させることができる。
【０１５１】
なお、空間を貫くレーザ光によって映像表現を行うレーザ・ディスプレイ装置であっても、前記光源３００１を備えるレーザ・ディスプレイ装置であれば、表示される画像品質を向上させることができる。
【０１５２】
また、上記面発光レーザアレイは、例えばレーザプリンタ、レーザ複写機等の画像形成装置の書込み用の光源としても利用できる。
【０１５３】
また、以下に説明するように、上記面発光レーザアレイを備えるエンジン用のレーザ点火装置を提供することもできる。
【０１５４】
上記面発光レーザアレイは、マイクロチップレーザとして高出力、高発振速度、高信頼性が得られ、車両、船舶、航空機、宇宙船等のエンジンに組み込みな寸法に収めることができる。
【０１５５】
また、上記面発光レーザアレイは、複数のレーザビームを出射可能なため着火位置（点火ポイント）の自由度が高く、また混合ガス（燃焼ガス）に着火し易い極短パルスのナノ秒領域でも高出力を出すことが可能である。また、レーザ光の集光位置を調節することで、燃焼室の自由な場所に点火ポイントを設定することができる
【０１５６】
なお、従来の点火プラグでは放電電極位置からの着火に限られていたが、上記面発光レーザアレイであれば、最適な空間位置へ着火することが可能である。これは、燃費向上目的の希薄燃焼法などにおいて最適着火位置を設定できるため、大いなるメリットである。
【０１５７】
以下に、発明者らが上記各実施形態及び各変形例を発案するに至った思考プロセスを説明する。
【０１５８】
ＶＣＳＥＬアレイの作製工程の一つにＶＣＳＥＬ素子に電流を注入するための電極配線を形成する工程がある。電流狭窄構造のＶＣＳＥＬ素子はメサ形状の上部から電流を注入するため、上部電極は大きなメサの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原因となっていた。
【０１５９】
また、ＶＣＳＥＬ素子を大規模にアレイ化して、例えば、１００００個以上のＶＣＳＥＬ素子を集積して１００Ｗ以上の出力とする場合には５０Ａを超える大電流で駆動する必要がある。その様なデバイスでは配線厚さが薄い場合、駆動時に配線部の抵抗で発熱することによりレーザの出力が飽和するため、配線のステップカバレッジ不足はレーザを高出力化する妨げになっていた。
【０１６０】
このステップカバレージ不足を解消する方法として、
・特許文献１には、ｐ側電極配線でメサ側壁全体を被覆する構成が開示されている。
・特許文献２には、メサ段差をポリイミドで平坦化する構成によりステップカバレージを改善する方法が開示されている。
・非特許文献：＜Progress in high-power high-efficiency VCSEL arrays＞Proc. of SPIE Vol.7229 722903-1には、ステップカバレッジの良いメッキ法によりメサ段差よりも厚い配線を形成する構成によりステップカバレージを改善する方法、が開示されている。
【０１６１】
しかしながら、特許文献１のようにメサ側壁全面にｐ側電極配線を形成する場合でもステップカバレッジ部の配線膜厚が小さいこと自体を解消することはできない。また、電極が有する内部応力がメサ全体に作用するため信頼性不良が生じやすくなる。
【０１６２】
特許文献２の構成の場合、ポリイミドの収縮による内部応力が大きいため、結晶欠陥を誘発し信頼性不良の原因となっている。
【０１６３】
上記非特許文献の場合、ステップカバレッジ部の配線膜厚が小さいことを解消して配線抵抗による発熱が抑えられるため高出力動作が可能となるが、メサ側面周囲が厚い配線金属で覆われることになり、特許文献１と同様に、信頼性不良が生じやすくなる。
【０１６４】
そこで、発明者らは、以上のような問題を解決すべく（特に信頼性不良を抑制すべく）、上記各実施形態及び各変形例を発案した。
【符号の説明】
【０１６５】
１０、２０、３０、４０、５０…面発光レーザアレイ、１０ａ、２０ａ、３０ａ、４０ａ、５０ａ…発光部（面発光レーザ）、１０１…基板、１１０…ｐ側電極配線層、１１０ａ、２１０ａ、３１０ａ…第１の配線層、１１０ｂ、２１０ｂ、３１０ｂ…第２の配線層、１５００…レーザアニール装置（レーザ加工機）、２０００…レーザ切断機（レーザ加工機）、３０００…レーザ・ディスプレイ装置（表示装置）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１６６】
【特許文献１】特許第５０８７８７４号公報
【特許文献２】特開２００５−１９１３４３号公報
【図１】
2017005197.tif 000004
【図２】
2017005197.tif 000005
【図３】
2017005197.tif 000006
【図４】
2017005197.tif 000007
【図５】
2017005197.tif 000008
【図６】
2017005197.tif 000009
【図７】
2017005197.tif 000010
【図８】
2017005197.tif 000011
【図９】
2017005197.tif 000012
【図１０】
2017005197.tif 000013
【図１１】
2017005197.tif 000014
【図１２】
2017005197.tif 000015
【図１３】
2017005197.tif 000016
【図１４】
2017005197.tif 000017
【図１５】
2017005197.tif 000018
【図１６】
2017005197.tif 000019
【図１７】
2017005197.tif 000020
【図１８】
2017005197.tif 000021
【図１９】
2017005197.tif 000022
【図２０】
2017005197.tif 000023
【図２１】
2017005197.tif 000024
【図２２】
2017005197.tif 000025
【図２３】
2017005197.tif 000026
【図２４】
2017005197.tif 000027
【図２５】
2017005197.tif 000028
【図２６】
2017005197.tif 000029
【図２７】
2017005197.tif 000030