JP2014135371A - 面発光レーザ、面発光レーザアレイ及び光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】断線や寿命低下を抑制することができる面発光レーザを提供する。
【解決手段】 各発光部は、基板１０１、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、層間絶縁膜１１１、ｐ側電極１１３、ｎ側電極１１４、及び断線防止部材１１５などを有している。断線防止部材１１５は、メサ底部に設けられ、メサ側壁からメサ底面に移行する領域を滑らかにする。この場合は、配線部材のカバレージの不足、及びメサ内部での結晶欠陥の誘発を抑制することができる。そこで、断線や寿命低下を抑制することができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、面発光レーザ、面発光レーザアレイ及び光走査装置に係り、更に詳しくは、基板表面に直交する方向に光を射出する面発光レーザ、該面発光レーザが集積された面発光レーザアレイ、及び前記面発光レーザあるいは面発光レーザアレイを有する光走査装置に関する。

面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）は、基板表面に直交する方向に光を射出する半導体レーザであり、基板表面に平行な方向に光を射出する端面発光型の半導体レーザに比べて、（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、という特徴を有している。

面発光レーザは、いわゆるメサ構造を有しており、活性層に電流を注入するためのｐ側電極に対する段差の影響が種々考慮されている（例えば、特許文献１〜特許文献９参照）。

しかしながら、従来の面発光レーザでは、メサの側壁における配線部材のカバレージ（被覆性）の不足により断線するおそれがあったり、内部応力に起因する結晶欠陥の増加により寿命が低下するおそれがあった。

本発明は、基板上に下部反射鏡、活性層を含む共振器構造体、及び上部反射鏡が積層されているメサ構造の発光部を有する面発光レーザにおいて、前記メサ構造における側壁の一部に接し、該側壁から底面に移行する領域を滑らかにする断線防止部材が設けられていることを特徴とする面発光レーザである。

本発明の面発光レーザによれば、断線や寿命低下を抑制することができる。

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説明するための図である。 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。 面発光レーザアレイを説明するための図である。 面発光レーザアレイにおける複数の発光部の配列状態を説明するための図である。 発光部の構成を説明するための図である。 図９（Ａ）及び図９（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２）である。 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３）である。 断線防止部材のメサ底面からの高さと発光部の寿命との関係を説明するための図である。 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４）である。 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１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、それぞれ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１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、それぞれ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。 ダミーメサを説明するための図である。 ダミーメサを経由して発光部のメサ上面からボンディングパッドに配線する場合を説明するための図である。 面発光レーザアレイの変形例３を説明するための図である。 断線防止部材の変形例を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１４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。

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。

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。

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を光走査装置２０１０に通知する。

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。

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。

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。

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。

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。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。

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。

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（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）に基づいて色毎に変調された光束で、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。

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。

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。

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上のカラー画像が記録紙に転写される。カラー画像が転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。

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。

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。

次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。

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）、４つの同期検知用ミラー（２２０５ａ、２２０５ｂ、２２０５ｃ、２２０５ｄ）、４つの同期検知センサ（２２０６ａ、２２０６ｂ、２２０６ｃ、２２０６ｄ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。

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（回転軸方向）に沿った方向をＹ軸方向、光偏向器２１０４の回転軸に平行な方向をＺ軸方向として説明する。

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。

走査制御装置は、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、及び光偏向器２１０４を制御する。

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と同期検知用ミラー２２０５ａと同期検知センサ２２０６ａ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。

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と同期検知用ミラー２２０５ｂと同期検知センサ２２０６ｂ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。

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と同期検知用ミラー２２０５ｃと同期検知センサ２２０６ｃ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。

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と同期検知用ミラー２２０５ｄと同期検知センサ２２０６ｄ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。

各光源は、一例として図６に示されるように、３２個の発光部が２次元配列されている面発光レーザアレイ１００を有している。そして、３２個の発光部の周囲には、各発光部に個別に対応する３２個のボンディングパッドが設けられている。ここでは、各光源において、レーザ発振方向をｚ軸方向、主走査対応方向をｙ軸方向、副走査対応方向をｘ軸方向とする。

３２個の発光部は、図７に示されるように、全ての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に、発光部間隔が等しく（図７では「ｄ１」）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。また、各発光部の詳細については後述する。

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束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

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束を整形する。

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束を、光偏向器２１０４の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

各光源と光偏向器２１０４との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。

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からの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束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からの光束及びシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束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。

光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束は、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。

また、光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束は、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。

また、光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束は、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。

また、光偏向器２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束は、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。

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。このときの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。

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。

各同期検知センサは、光偏向器２１０４で偏向され対応する感光体ドラムに向かう光であって、書き込みに利用されない光を、対応する同期検知用ミラーを介して受光する。各同期検知センサは、受光光量に応じた信号を走査制御装置に出力する。走査制御装置は、各同期検知センサの出力信号に基づいて、対応する感光体ドラムへの書き込み開始タイミングを求める。

ここで、面発光レーザアレイ１００の各発光部について説明する。

図８は、１つの発光部の中心、及び該発光部に対応するボンディングパッドの中心を含み、ｚ軸に平行な平面で切断したときの切断図である。

各発光部は、発振波長が７８０ｎｍ帯の面発光レーザであり、基板１０１、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、層間絶縁膜１１１、ｐ側電極１１３、ｎ側電極１１４、及び断線防止部材１１５などを有している。すなわち、面発光レーザアレイ１００は、複数の面発光レーザが集積されたものである。

基板１０１は、ｎ−ＧａＡｓ単結晶基板である。

下部半導体ＤＢＲ１０３は、基板１０１の＋ｚ側の面上にバッファ層（図示省略）を介して積層され、ｎ−Ａｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓからなる低屈折率層と、ｎ−Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ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。

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Ａｌ_０．６Ｇａ_０．４Ａｓからなる層である。

活性層１０５は、下部スペーサ層１０４の＋ｚ側に積層され、Ａｌ_０．１２Ｇａ_０．８８Ａｓの量子井戸層及びＡｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓの障壁層からなる活性層である。

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Ａｌ_０．６Ｇａ_０．４Ａｓからなる層である。

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。

上部半導体ＤＢＲ１０７は、上部スペーサ層１０６の＋ｚ側に積層され、ｐ−Ａｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓからなる低屈折率層とｐ−Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ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。

上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層の１つには、ｐ−ＡｌＡｓからなる被選択酸化層が厚さ３０ｎｍで挿入されている。この被選択酸化層の挿入位置は、上部スペーサ層１０６から２ペア目の低屈折率層中である。

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。

なお、このように基板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。

誘電体層１１０は、コンタクト層１０９の＋ｚ側に積層されている。誘電体層１１０の材料として、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などを用いることができる。

層間絶縁膜１１１の材料として、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）などを用いることができる。

断線防止部材１１５としては、作業性の点から、塗布する際は液状であり、塗布後に硬化させることができる物質であることが好ましい。例えば、断線防止部材１１５として、いわゆるＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）や、ポリイミド等の有機樹脂を用いることができる。

ＳＯＧは、加熱することにより硬化させることができる。有機樹脂は、常温重合型、加熱重合型、光重合型があり、作業性の点から、光重合型の感光性ポリイミドであるＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）が好ましい。ＳＯＧやポリイミドは、化学的に安定した材料であり、長期にわたり変質劣化することなく信頼性の高い断線防止部材として機能する。

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。

（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９（Ａ）参照）。

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（ＰＨ_３）、アルシン（ＡｓＨ_３）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（ＣＢｒ_４）、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（Ｈ_２Ｓｅ）を用いている。

（２）積層体の表面にプラズマＣＶＤ法により誘電体層１１０を形成する（図９（Ｂ）参照）。

（３）誘電体層１１０の表面に、メサ領域及びボンディングパッド領域のパターンを含むレジストマスクを形成する。

（４）上記レジストマスクを用いて、ウェットエッチング法で、誘電体層１１０を除去する。

（５）上記レジストマスクを用いて、誘導結合型（ＩＣＰ）ドライエッチング法で、半導体層をエッチングする。なお、メサ側壁の形状及びテーパ角θは、エッチング条件によって調整することができる。ここでは、一例として、コンタクト層１０９からエッチング底面までほぼ直線状となるようにした。また、エッチング底面は下部スペーサ層１０４中に位置するようにした。そして、このときのエッチング深さをＬとする。

（６）レジストマスクを除去する（図１０（Ａ）参照）。

（７）水蒸気中で熱処理する。ここでは、メサの外周部から被選択酸化層１０８中のＡｌが選択的に酸化される。そして、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を残留させる（図１０（Ｂ）参照）。これにより、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、酸化狭窄構造体が作成される。上記酸化されていない領域１０８ｂが電流通過領域（電流注入領域）である。

（８）プラズマＣＶＤ法を用いて、層間絶縁膜１１１を全面に形成する（図１１（Ａ）参照）。

（９）スピン法あるいはディップ法を用いて、断線防止部材１１５をメサ底部に塗布した後、該断線防止部材１１５を硬化させる（図１１（Ｂ）参照）。ここでは、断線防止部材１１５として、ＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）を用いている。

この際、断線防止部材１１５が、メサ側壁の全面ではなく、メサ底面からの高さがＬ／２以下のところに形成されるように、断線防止部材１１５の粘度を調整して塗布したり、硬化後にエッチバックを行なう。なお、メサ底面からの高さがＬ／２以上のところまで断線防止部材１１５が形成されると、硬化時の収縮による応力がメサ内部へ作用し、該内部の結晶欠陥を誘発し、信頼性や寿命に影響するおそれがある（図１２参照）。ここでは、更に、断線防止部材１１５の高さが上部スペーサ層１０６の＋ｚ側の面、すなわち、共振器構造体の高さ以下となるように設定されている。

この断線防止部材１１５は、メサ側壁の一部に接し、メサ側壁からメサ底面に移行する領域を滑らかにする。また、断線防止部材１１５は、表面が曲面であり、メサ側壁からの距離が大きくなるにつれて高さが低くなる。

（１０）レーザ光の射出面となるメサ上部に、いわゆる窓開けを行うためのエッチングマスクを作成する。

（１１）ＢＨＦにて層間絶縁膜１１１及び誘電体層１１０をエッチングする。

（１２）エッチングマスクを除去する（図１３（Ａ）参照）。

（１３）メサ上面の周囲領域、ボンディングパッド領域、該２つの領域を結ぶ配線領域を含むレジストパターンを形成する。

（１４）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。多層膜の膜厚は、７００ｎｍ〜９００ｎｍである。

（１５）レジストパターンを有機溶剤で溶解し除去する（図１３（Ｂ）参照）。これにより、ｐ側電極１１３が形成される。メサ上面のｐ側電極１１３で囲まれた領域が射出領域である。

（１６）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１４参照）。ここでは、ｎ側電極１１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。

（１７）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。

（１８）チップ毎に切断し、それぞれパッケージに実装する。

このようにして製造された面発光レーザアレイ１００では、メサ上面とボンディングパッドとの間に３μｍ〜５μｍの段差が存在しているが、メサ底部に断線防止部材１１５が設けられているため、いずれの発光部においても断線はみられなかった。

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によると、各発光部は、基板１０１、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、層間絶縁膜１１１、ｐ側電極１１３、ｎ側電極１１４、及び断線防止部材１１５などを有している。

断線防止部材１１５は、メサ底部に設けられ、メサ側壁からメサ底面に移行する領域を滑らかにする。この場合は、配線部材のカバレージの不足を抑制することができる。

また、断線防止部材１１５は、メサ側壁の全面ではなく、メサ底面からの高さがＬ／２以下のところに形成されている。この場合は、断線防止部材１１５が硬化する際の収縮によってメサ内部で結晶欠陥が誘発されるのを抑制することができる。

そこで、断線や寿命低下を抑制することができる。従って、面発光レーザアレイ１００の製造歩留まりが向上し、低コスト化を図ることが可能となる。

また、面発光レーザアレイ１００では、複数の発光部（面発光レーザ）の集積度を高くすることができる。

光走査装置２０１０は、各光源が面発光レーザアレイ１００を有しているため、安定した光走査を行うことができる。

そして、カラープリンタ２０００は、光走査装置２０１０を備えているため、結果として安定した画像形成を行うことができる。

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。

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。

また、この場合には、カラープリンタ２０００では書きこ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。

また、面発光レーザアレイ１００の寿命が向上するので、書き込みユニットもしくは光源ユニットの再利用が可能となる。

なお、上記実施形態では、メサ構造を形成する工程（５）において、コンタクト層１０９からエッチング底面までほぼ直線状となるようにエッチング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。

例えば、エッチング条件が途中で変化し、図１５（Ａ）に示されるように、メサ壁面のテーパ角が途中でθ１からθ２（＞θ１）に変化しても良い。この場合、テーパ角がθ２の領域では、従来、配線部材のカバレージ不足が発生しやすかったが、図１５（Ｂ）に示されるように、断線防止部材１１５を設けることにより、テーパ角がθ２の領域での配線部材のカバレージ不足を抑制することが可能となった。

また、エッチング条件が途中で変化し、図１６（Ａ）に示されるように、メサ底部にノッチが形成されても良い。この場合、メサ底部では、従来、配線部材のカバレージ不足が発生しやすかったが、図１６（Ｂ）に示されるように、断線防止部材１１５を設けることにより、メサ底部での配線部材のカバレージ不足を抑制することが可能となった。

また、上記実施形態において、一例として図１７に示されるように、複数の発光部の周囲にダミーメサが形成されている場合、発光部とダミーメサとの間のメサ底部、及びダミーメサとボンディングパッドとの間のメサ底部に、それぞれ断線防止部材１１５を設けることにより、配線部材のカバレージ不足を生じることなく、発光部のメサ上面からの配線部材をダミーメサを経由してボンディングパッドに向かわせることができる（図１８参照）。

また、上記実施形態において、高次横モードの発振を制御しつつ、偏光方向を安定させることを目的として、一例として図１９に示されるように、射出領域内に、該射出領域の中心部から外れた部分の反射率が射出領域の中心部の反射率よりも低くなるように、光学的に透明な誘電体膜（１１６、１１７）が形成されていても良い。

また、上記実施形態において、一例として図２０に示されるように、メサ底面の中央部では断線防止部材１１５がなくても良い。

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。

また、上記実施形態では、各光源が面発光レーザアレイ１００を有する場合について説明したが、これに限らず、各光源が面発光レーザアレイ１００と同様にして作成され、発光部が１つの面発光レーザ素子を有していても良い。

また、上記実施形態では、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、発光部の発振波長を変更しても良い。

また、面発光レーザアレイ１００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。

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く、単色のプリンタであっても良い。

また、上記実施形態では、トナー画像を記録紙に転写する画像形成装置について説明したが、これに限定されるものではなく、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。

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。

１００…面発光レーザアレイ、１０１…基板、１０３…下部半導体ＤＢＲ（下部反射鏡）、１０４…下部スペーサ層（共振器構造体の一部）、１０５…活性層、１０６…上部スペーサ層（共振器構造体の一部）、１０７…上部半導体ＤＢＲ（上部反射鏡）、１０９…コンタクト層、１１０…誘電体層、１１１…層間絶縁膜、１１３…ｐ側電極、１１４…ｎ側電極、１１５…断線防止部材、２０００…カラープリンタ、２０１０…光走査装置、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム、２１０４…光偏向器、２２００ａ〜２２００ｄ…光源。

特許第４８３６２５８号公報 特開２００６−０８６４９８号公報 特開２００３−２４９７１９号公報 特許第４７５２２０１号公報 特開２００６−２９４８８５号公報 特開２００６−２０２８７１号公報 特開２００６−３５１７７７号公報 特開２００８−１１２８８３号公報 特開２０１０−１６１２２４号公報

Claims (10)

1. 基板上に下部反射鏡、活性層を含む共振器構造体、及び上部反射鏡が積層されているメサ構造の発光部を有する面発光レーザにおいて、
   前記メサ構造における側壁の一部に接し、該側壁から底面に移行する領域を滑らかにする断線防止部材が設けられていることを特徴とする面発光レーザ。
2. 前記断線防止部材は、前記側壁からの距離が大きくなるにつれて高さが低くなることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザ。
3. 前記断線防止部材は、表面が曲面であることを特徴とする請求項２に記載の面発光レーザ。
4. 前記断線防止部材の前記メサ構造の底面からの高さは、前記メサ構造の高さの１／２倍以下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面発光レーザ。
5. 前記断線防止部材の前記メサ構造の底面からの高さは、前記共振器構造体の高さ以下であることを特徴とする請求項４に記載の面発光レーザ。
6. 前記断線防止部材の材料は、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ）又は有機樹脂であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の面発光レーザ。
7. 前記有機樹脂はポリイミドであることを特徴とする請求項６に記載の面発光レーザ。
8. 前記ポリイミドはＰＢＯ（ポリペンゾオキサゾール）であることを特徴とする請求項７に記載の面発光レーザ。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の面発光レーザが集積された面発光レーザアレイ。
10. 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１〜８のいずれか一項に記載の面発光レーザ、又は請求項９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。

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