JP5521411B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Description

本発明は複数の発光部を有するマルチビーム形式の半導体レーザ装置に係り、特にジャンクションアップマウント構成の半導体レーザ装置に関する。

従来、この種の半導体レーザ装置は例えばレーザビームプリンタなどの電子機器に用いられている。この半導体レーザ装置では、各々発光部（エミッタ）が形成された複数の帯状リッジ部の上にそれぞれ帯状電極（上部電極）が設けられると共に、これら帯状電極それぞれには外部取り出し用のパッド電極が電気的に接続されている。また、隣り合うエミッタの間には分離溝が設けられ、各エミッタは独立に駆動される（例えば特許文献１）。このようなマルチビームレーザ装置では、近年の装置のコンパクト化に伴ってビームピッチが数十μｍ程度の狭ピッチとなっている。

図１１はこのような狭ピッチタイプのマルチビームレーザ装置の平面構成を表すものである。このマルチビームレーザ装置は次のような手順で作製されている。すなわち基板１００上にエミッタを含む複数のリッジ部１０１を帯状に形成したのち、各リッジ部１０１の上に蒸着法により上部電極１０２を形成する。次に、これらリッジ部１０１間に分離溝１０３を形成することにより各エミッタ間の電気的分離を行ってから、一度全面を絶縁膜１０４により覆う。そののち絶縁膜１０４に上部電極１０２それぞれに対するコンタクト窓１０５を形成する。このコンタクト窓１０５は図１１に示したように配線層１０６の直下のみに形成される場合もあり、あるいはこの直下部分に配線層１０６が位置する部分以外の領域（放熱領域）を含めて同時に形成される場合もある。これら複数のコンタクト窓１０５は、上部電極１０２と配線層１０６およびパッド電極１０７との電気的接続が目的であるので、各エミッタに対して均等な大きさに作製されている。

特開２０００−２６９６０１号公報 特開平１２−０２１７８５号公報

しかしながら、上述のような狭ピッチのマルチレーザ装置において、複数のエミッタにおいて同時発光がなされた場合には、各ビームは他のビームからの熱の影響を受ける。そのため特に中央部分のビームは両端側のビームよりも温度が高くなって長波長化する。すなわち複数のビーム間でその発振波長の大きさに差を生じるという問題があった。

また、このような長波長化の問題は構造基板に形成されたマルチレーザ装置でも生じていた。すなわちＳＤＨ構造（Separated Double Heterostructure)を有する半導体レーザ（例えば特許文献２）でも複数のビーム間でその発振波長の大きさに差が生じている。但し、狭ピッチの場合とは逆に、ＳＤＨ構造では両端側のビームが長波長化するという問題があった。ＳＤＨ構造の半導体レーザは、半導体層の成長時に（１１１）Ｂ面が出現することを利用して製造されるものであり、両端側と中央側のエミッタでは活性層幅・高さが異なる傾向がある。そのためエミッタの発振波長は中央から両端側になるにつれて次第に長波長化すると考えられる。

このように従来のマルチビームレーザ装置においては、狭ピッチ化に伴うビーム相互間の影響や構造上の問題に起因して所望の発振波長を得ることができず、マルチビーム全体にわたって均一な波長を得ることができないという問題があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、狭ピッチ化や構造上の問題に起因するビームの長波長化を抑制し、各発光部において所望の発振波長を得ることの可能な半導体レーザ装置を提供することにある。

本発明の半導体レーザ装置は、帯状に３つ以上並列配置されると共に延在方向の端面からビームを発生する発光部と、発光部各々の上面に沿って設けられた複数の第１電極と、複数の第１電極の全面を覆うと共に、第１電極毎に対応してコンタクト用開口を有する絶縁膜と、複数の発光部とは異なる部位に第１電極に対応付けて設けられた複数の第２電極と、絶縁膜上に設けられると共に、コンタクト用開口を介して第２電極各々と対応する第１電極とを電気的に接続する配線層と、絶縁膜に対して発光部毎に設けられると共に、第１電極を露出させる複数の窓領域とを備えたものであり、窓領域の面積は、複数の発光部のうち中央の発光部では相対的に狭く、両端側の発光部では相対的に広くなっている。

あるいは、複数の発光部のうち両端側の発光部では相対的に狭く、中央の発光部では相対的に広くなる。レーザ構造がＳＤＨ構造の構造基板上に形成されたものである場合には前者の態様、レーザ構造が通常の基板に形成され、かつ狭ピッチ化されたものである場合には後者の態様とすることが望ましい。なお、狭ピッチとは、ビームピッチが数十μｍ程度以下のものをいう。

本発明の半導体レーザ装置では、放熱用の窓領域の面積を、並列配置された複数の発光部の位置に対応させて異ならせる（例えば中央部では相対的に広くする一方両端部では狭くする、あるいはその逆とする）ことにより、各発光部での放熱機能を制御することができ、よって長波長化が抑制される。

本発明の半導体レーザ装置によれば、上部電極上の絶縁膜に各発光部に対応して放熱用の窓領域を設けると共に、これら窓領域の少なくとも２つの領域において互いの面積が異なるようにしたので、各発光部での放熱機能を制御することができる。よってビームの長波長化を抑制し、各発光部において所望の発振波長を得ることができると共に、全ビームにおける発振波長の均一化を図ることが可能になる。

本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザ装置の平面図である。 図１の半導体レーザ装置の一部を表す斜視図である。 図２のIII−III線に沿った断面構成を表す図である。 図１の半導体レーザ装置によるビーム位置と波長との関係を従来例と比較して表す特性図である。 変形例１に係る平面図である。 変形例２に係る平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザ装置の平面図である。 図６の半導体レーザ装置の一部を表す斜視図である。 図７のＶIII−ＶIII線に沿った断面構成を表す図である。 変形例３を表す平面図である。 従来の半導体レーザ装置の構成を表す平面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
ＳＤＨ構造を有するマルチビームレーザ装置の例
２．変形例１
窓領域のパターンの変形例
３．変形例２
配線層のパターンの変形例
４．第２の実施の形態
他のマルチビームレーザ装置の例
５．変形例３

［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザ装置１の平面構成の一例を表したものである。この半導体レーザ装置１はＳＤＨ構造を有する端面発光型のマルチビーム半導体レーザ装置である。

この半導体レーザ装置１は、複数（ここでは一例として８個）のリッジ部１１（１１Ａ〜１１Ｈ）を有する構造基板１０の各リッジ部１１にレーザ構造を備えたものである。リッジ部１１Ａ〜１１Ｈは図１においてｙ軸方向に帯状に延在し、互いに並列配置されている。リッジ部１１Ａ〜１１Ｈにはそれぞれ発光部（エミッタ）１２が設けられており、各々延在方向の端面からレーザビームを出射するようになっている。

各リッジ部１１の上面には上部電極１３（第１電極）が設けられている。この上部電極１３は発光部１２に対する１組の電極（ｐ側電極およびｎ側電極）のうちの一方の電極（ここではｎ側電極）に相当する。リッジ部１１Ａ〜１１Ｈは分離溝１４により互いに分離されている。ここでは８個のリッジ部１１のうち例えば２つのリッジ部１１Ｄ，１１Ｅが「中央のリッジ部」、リッジ部１１Ａ，１１Ｈがそれぞれ「両端側のリッジ部」となる。

これら上部電極１３は絶縁膜１５により覆われている。絶縁膜１５の上部電極１３毎に対向する位置にはコンタクト用開口１６が設けられている。これらコンタクト用開口１６は後述の配線層１８と上部電極１３との電気的接続を行うためのものである。複数のリッジ部１１および分離溝１４を間にして構造基板１０の表面の両脇にはそれぞれリッジ部１１の延在方向に平行に４個，計８個のパッド電極１７（第２電極）が配列されている。絶縁膜１５上には、これらパッド電極１７それぞれに対応して上部電極１３に直交する方向に複数の配線層１８が配列されている。これら配線層１８により上部電極１３と対応するパッド電極１７とが電気的に接続されている。配線層１８は後述（図２）のように分離溝１４上に架橋されている。この配線層１８と上部電極１３とは絶縁膜１５に設けられたコンタクト用開口１６を介して接触している。

絶縁膜１５には、また、リッジ部１１毎に上部電極１３に対向して複数の窓領域１９（１９Ａ〜１９Ｈ）が設けられている。この窓領域１９は、中央のリッジ部１１Ｄ，１１Ｅの窓領域１９Ｄ，１９Ｅが相対的に狭く、両端側のリッジ部１１Ａ，１１Ｈの窓領域１９Ａ，１９Ｈが相対的に広くなっている。また、この窓領域１９の面積はリッジ部１１の中央から両端側になるにつれて順次段階的に広くなっている。窓領域１９Ａ〜１９Ｈそれぞれの面積は、各リッジ１１毎に設けられた複数の窓パターンの合計による。なお、本実施の形態では、コンタクト用開口１６は窓領域１９と一体の開口パターンとして形成されているが、一体化することなく別々に形成するようにしてもよい。

前述のようにＳＤＨ構造を有する半導体レーザでは、両端側と中央側のエミッタでは活性層幅・高さが異なる傾向がある。その理由は以下のように考えられる。ＳＤＨ構造を有するレーザでは、（１１１）Ｂ面が結晶成長することがなく、そのため（１１１）Ｂ面に供給された原料はリッジ部上の（１００）面上に移動（マイグレート）しリッジ部上面の成長速度が速くなる、という特徴を有している。中央のリッジ部１１Ｄ，１１Ｅでは両隣にも同じレーザ構造が存在するので、（１１１）Ｂ面の領域が多くなり、その分リッジ部上面の成長速度がより速くなる。これに対して、両側のリッジ部１１Ａ，１１Ｈでは片側にしかレーザ構造が存在しないため（１１１）Ｂ面の領域が少なく、そのためリッジ部上面の成長速度が遅い。このようなことから中央のエミッタの活性層の幅が相対的に狭く、厚くなっている。すなわち、両端側と中央側のエミッタでは活性層幅・高さが異なり、その結果、両端側のエミッタの発振波長が中央のエミッタのそれに比べて長波長化すると推測される。

図２はこの半導体レーザ装置１の概略構成の一例を斜視的に表したものであり、図３は図１のIII−III線に沿った断面構造を表すものである。なお、ここでは簡略化して図１のｙ軸方向の中央２列のみを示している。構造基板１０は、（１００）面方位を有するｐ型のＧａＡｓ基板２０の一主面にリッジ部１１（１１Ａ〜１１Ｈ）を有するものである。リッジ部１１Ａ〜１１Ｈは［０１１]方向に延在している。これら帯状のリッジ部１１Ａ〜１１Ｈは、例えばＧａＡｓ基板２０上に［０１１]方向に延びる所定幅の帯（ストライプ）状のレジスパターンを形成したのち、このレジスパターンをマスクとしてＧａＡｓ基板２０のウエットエッチングを行うことにより形成される。

構造基板１０上には半導体層２１が設けられ、この半導体層２１にリッジ部１１Ａ〜１１Ｈ毎の発光部１２が含まれている。半導体層２１は、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長）法により成長されたバッファ層２２、クラッド層２３、活性層２４およびクラッド層２５Ａ，２５Ｂおよびコンタクト層２６をこの順に含むものである。例えば、バッファ層２２はｐ型ＧａＡｓ、クラッド層２３はｐ型ＡｌＧａＡｓ、活性層２４はＡｌＧａＡｓ、クラッド層２５Ａ，２５Ｂはｎ型ＡｌＧａＡｓ、コンタクト層２６はｎ型ＧａＡｓによりそれぞれ構成されている。ｐ型不純物としては例えばマグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）など、ｎ型不純物としては例えばケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などが挙げられる。なお、図示しないがリッジ部１１Ａ〜１１Ｈの各側面には例えばｐ型ＡｌＧａＡｓ層，ｎ型ＡｌＧａＡｓ層およびｐ型ＡｌＧａＡｓ層を含む電流ブロック層が設けられている。

リッジ部１１の配列方向の両端部にはリッジ部１１と同等の高さを有する帯状の台座部２７が設けられている。この台座部２７上に前述のパッド電極１７が設けられている。分離溝１４は構造基板１０の上部にまで達し、これにより半導体層２１は分離溝１４によって複数に空間分離されている。なお、分離溝１４が構造基板１０にまで達しないで半導体層２１が分離溝１４によって完全に空間分離されていない態様としてもよい。あるいは分離溝１４を絶縁材料により埋め込むようにしてもよい。

分離溝１４の幅（分離溝１４の延在方向と直交する方向の幅）は、リッジ部１１の幅（リッジ部１１の延在方向（共振器方向）と直交する方向の幅）よりも狭くなっている。

各リッジ部１１にはリッジ部１１をリッジ部１１の延在方向から挟み込む一対の前端面Ｓ１および後端面Ｓ２が形成されており、これら前端面Ｓ１および後端面Ｓ２によって共振器が構成されている。一対の前端面Ｓ１および後端面Ｓ２は例えばへき開によって形成されたものであり、所定の間隙を介して互いに対向配置されている。

パッド電極１７はリッジ部１１と平行な方向に一列に配置されているが、これらパッド電極１７はリッジ部１１の延在方向において互い違いに（千鳥足状に）配置されていてもよい。パッド電極１７の形状は図１に示したような四角形に限るものではなく任意であり、例えば円形、楕円形あるいは三角形状などの多角形状としてもよい。

構造基板１０の裏面には下部電極２８が設けられている。この下部電極２８は構造基板１０の裏面全体に形成されており、構造基板１０と電気的に接続されている。

上部電極１３、パッド電極１７および配線層１８は、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金、ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）とを構造基板１０側からこの順に積層して構成されている。これら上部電極１３、パッド電極１７および配線層１８は上記以外の材料の積層構造としてもよい。また、上部電極１３、パッド電極１７および配線層１８は同一の材料によって構成されていてもよいし、互いに異なる材料によって構成されていてもよい。絶縁膜１５は例えばＳｉＮ、ＳｉＯ₂ 、ＳｉＯＮ、Ａｌ₂ Ｏ₃ またはＡｌＮによって構成されている。下部電極２８は例えば、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）をリッジ部１１の上面側からこの順に積層して構成されている。

次に、図１〜図３を参照して絶縁膜１５への窓領域１９の形成工程を中心に半導体レーザ装置１の製造方法の一例について説明する。

まず、帯状のリッジ部１１（１１Ａ〜１１Ｈ）を有する構造基板１０の各リッジ部１１上に、バッファ層２２、クラッド層２３、活性層２４およびクラッド層２５Ａ，２５Ｂおよびコンタクト層２６を含む発光部１２を形成したのち、各リッジ部１１Ａ〜１１Ｈの上に蒸着法により上部電極１３を形成する。次いで、リッジ部１１間に分離溝１４を設けることにより各エミッタ間の電気的分離を行ってから、例えば蒸着法により全面に絶縁膜１５を形成する。

次に、例えばレジストマスクを利用したエッチングにより絶縁膜１５に対して上部電極１３と配線層１８とのコンタクト用開口１６を形成すると同時に、放熱用の窓領域１９（１９Ａ〜１９Ｈ）を形成する。ここでは、窓領域１９Ａ〜１９Ｈは、前述のように中央のリッジ部１１Ｄ，１１Ｅの窓領域１９Ｄ，１９Ｅが相対的に狭く、両端側のリッジ部１１Ａ，１１Ｈの窓領域１９Ａ，１９Ｈが相対的に広くなるようにする。そののち、蒸着法等により全面に上述の材料からなる金属層を形成し，パターニングすることによりパッド電極１７および配線層１８を形成する。これにより上部電極１３が配線層１８を介してパッド電極１７に電極的に接続される。一方、構造基板１０の裏面には下部電極２８を形成する。このようにして本実施の形態の半導体レーザ装置１が完成する。

本実施の形態の半導体レーザ装置１では、各発光部１２において上部電極１３と下部電極２８との間に所定の電圧が印加されると、活性層２４の電流注入領域（発光領域）に電流が注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は一対の前端面Ｓ１および後端面Ｓ２により反射され、所定の波長でレーザ発振を生じ、レーザビームとして各発光部１２の前端面Ｓ１から外部に射出される。

ここで、本実施の形態では、絶縁膜１５に放熱用として設ける窓領域１９の面積を、中央部のリッジ部１１Ｄ，１１Ｅでは相対的に狭く、かつ両端部のリッジ部１１Ａ，１１Ｈでは広くすると共に、これに合わせて中間のリッジ部１１Ｂ，１１Ｃ、１１Ｆ，１１Ｇの面積を段階的に変化させている。そのため窓領域１９による放熱機能は中央から両端側になるにつれて高くなっている。これにより本実施の形態では、構造基板１０に起因して発生するビームの長波長化が緩和され、この緩和の程度は窓領域１９の大きさに比例して両端側のビームになるにつれて大きくなる。よって全ビームにわたって略均一な発振波長を得ることが可能になる。

ちなみに、図４は本実施の形態によるビーム位置Ａ〜Ｈと波長との関係を従来例（図１１）と比較して表したものである。ビーム位置Ａ〜Ｈはリッジ１１Ａ〜１１Ｈの位置に対応しており、ａが本実施の形態の半導体レーザ装置１、ｂが従来例の結果をそれぞれ示している。これによれば両端側に近い位置ほど長波長化の抑制効果が大きいことが分かる。よって、この半導体レーザ装置１を例えばレーザビームプリンタ等に適用した場合には、安定した印字動作がなされる。

（変形例１）
窓領域１９のパターンの位置や大きさ，形状などは上記実施の形態のものに限定されるものではなく、窓領域１９による放熱機能がレーザビーム毎に段階的に変化する態様であれば任意である。図５はその一例を表したものである。

（変形例２）
図６は配線層１８のパターンの変形例を示したもので、上部電極１３との接触部分において配線層１８に翼片１８ａを設けて十字型としたものである。これにより配線層１８と上部電極１３との接触面積をより確保することが可能になる。
［第２の実施の形態］

図７は本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザ装置２の平面構成の一例を表したものである。この半導体レーザ装置２は端面発光型の通常のＬＤ（laser diode)構造を有するものである。

この半導体レーザ装置２は、基板３０上に設けられた複数（ここでは８個）のリッジ部３１（３１Ａ〜３１Ｈ）各々にレーザ構造を備えたものである。リッジ部３１Ａ〜３１Ｈは図７においてｙ軸方向に帯状に延在し、互いに並列配置されている。リッジ部３１Ａ〜３１Ｈにはそれぞれ発光部（エミッタ）３２が設けられており、各々延在方向の端面からレーザビームを生ずるようになっている。なお、リッジ部３１Ａ〜３１Ｈの両側にはリッジ部３１Ａ〜３１Ｈと同構造のダミーのリッジ部３１Ｉが設けられているが、これらは発光に寄与するものではない。各リッジ部３１の上面には上部電極３３（第１電極）が設けられている。この上部電極３３は発光部３２に対する１組の電極（ｐ側電極およびｎ側電極）のうちの一方の電極（ここではｐ側電極）に相当する。リッジ部３１Ａ〜３１Ｈは分離溝３４により互いに分離されている。ここでは８個のリッジ部３１のうち例えば２つのリッジ部３１Ｄ，３１Ｅがそれぞれ「中央のリッジ部」、リッジ部３１Ａ，３１Ｈがそれぞれ「両端側のリッジ部」となる。

これら上部電極３３は絶縁膜３５により覆われている。絶縁膜３５には上部電極３３毎に後述の配線層３８と上部電極３３との電気的接続のためのコンタクト用開口３６が設けられている。複数のリッジ部３１を間にして基板３０の表面の両側にはそれぞれリッジ部３１の延在方向に平行に４個，計８個のパッド電極３７（第２電極）が配列されている。絶縁膜３５上には、これらパッド電極３７それぞれに対応して上部電極３３に直交する方向に複数の配線層３８が配列されている。これら配線層３８により対応する上部電極３３とパッド電極３７とが電気的に接続されている。配線層３８は分離溝３４上に架橋されている。この配線層３８と上部電極３３とは絶縁膜３５に設けられたコンタクト用開口３６を介して接触している。ここではコンタクト用開口３６は後述の窓領域３９と一体の開口パターンにより形成されているが、一体化することなく別々に形成するようにしてもよい。以上の構成は第１の実施の形態と実質的に同じである。

本実施の形態においても、絶縁膜３５にはリッジ部３１Ａ〜３１Ｈ毎に上部電極３３に対向してそれぞれ窓領域３９（３９Ａ〜３９Ｈ）が設けられている。この窓領域３９は、中央のリッジ部３１Ｄ，３１Ｅの窓領域３９Ｄ，３９Ｅが相対的に広く、両端側のリッジ部３１Ａ，３１Ｈの窓領域３９Ａ，３９Ｈが相対的に狭くなっている。また、この窓領域３９の面積はリッジ部３１の両端側から中央になるにつれて順次広くなっている。窓領域３９の面積が各リッジ３１毎に複数の窓パターンの合計によることは上記実施の形態と同様である。

前述のようにビーム間が狭ピッチのマルチレーザ装置では、複数のエミッタにおいて同時発光がなされた場合に各ビームは他のビームからの熱の影響を受ける。そのため特に中央のリッジ部３１Ｄ，３１Ｅではビームの温度が高くなって発振波長が長くなるという問題があった。このようなことから本実施の形態では、構造基板を用いた第１の実施の形態とは逆に、窓領域３９の面積をリッジ部３１の両端側から中央になるにつれて段階的に広くなるようにしたものである。

図８はこの半導体レーザ装置２の概略構成の一例を斜視的に表したものであり、図９は図８のＶIII−ＶIII線に沿った断面構造を表している。なお、図８では図７に示したダミーのリッジ部３１Ｉは省略している。この半導体レーザ装置２は基板３０上に半導体層４０を備えたものである。半導体層４０には、基板３０側から下部クラッド層４１、活性層４２、上部クラッド層４３およびコンタクト層４４がこの順に含まれている。なお、図示しないが、半導体層４０には上記した層以外の層（例えば、バッファ層やガイド層など）がさらに設けられていてもよい。

リッジ部３１の配列方向の両端部にはリッジ部３１と同等の高さを有する帯状の台座部４５が設けられている。この台座部４５上にパッド電極３７が設けられている。半導体層４０が分離溝３４によって空間分離されている点などは上記実施の形態の分離溝１４の場合と同様である。

リッジ部３１は、少なくとも下部クラッド層４１の上部、活性層４２、上部クラッド層４３およびコンタクト層４４を含んでおり、これらにより発光部３２が構成されている。なお、図９にはリッジ部３１が基板３０の上部、下部クラッド層４１、活性層４２、上部クラッド層４３およびコンタクト層４４を含んでいる場合が例示されている。上部電極３３はコンタクト層４４および上部クラッド層４３と電気的に接続されている。

基板３０は例えばｐ型ＧａＡｓにより構成されている。ｐ型不純物としては例えばマグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）などが挙げられる。下部クラッド層４１は例えばｐ型ＡｌＧａＡｓにより構成されている。活性層４２は例えばアンドープのＡｌＧａＡｓにより構成されている。この活性層４２においては上部電極３３との対向領域を含む帯状の領域が発光領域となる。この発光領域は上部電極３３からの電流が注入される電流注入領域に対応している。上部クラッド層４３は例えばｎ型ＡｌＧａＡｓ、コンタクト層４４は例えばｎ型ＧａＡｓにより構成されている。ｎ型不純物としては例えばケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などが挙げられる。

分離溝３４の幅（分離溝３４の延在方向と直交する方向の幅）は、リッジ部３１の幅（リッジ部３１の延在方向（共振器方向）と直交する方向の幅）よりも狭くなっている。具体的には、リッジ部３１のが数十μｍ程度（例えば３０μｍ）となっているときに、分離溝３４の幅は数μｍ程度（例えば３μｍ）となっている。すなわち本実施の形態の半導体レーザ装置２はビームピッチが数十μｍ程度の狭ピッチタイプのレーザである。

基板３０の裏面には下部電極４６が設けられている。この下部電極４６は、例えば基板３０の裏面全体に形成されており、基板３０と電気的に接続されている。

上部電極３３、パッド電極３７および配線層３８は、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金、ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）とを基板３０側からこの順に積層して構成されている。これら上部電極３３、パッド電極３７および配線層３８は、上記以外の材料の積層構造となっていてもよい。また、上部電極３３、パッド電極３７および配線層３８は、互いに同一の材料によって構成されていてもよいし、互いに異なる材料によって構成されていてもよい。絶縁膜３５は、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ₂ 、ＳｉＯＮ、Ａｌ₂ Ｏ₃ またはＡｌＮによって構成されている。下部電極４６は、例えばチタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）をリッジ部３１の上面側からこの順に積層して構成されている。

次に、図７〜図９を参照して絶縁膜３５への窓領域３９の形成工程を中心に半導体レーザ装置２の製造方法の一例について説明する。

まず、基板３０上にエミッタを含む複数のリッジ部３１（３１Ａ〜３１Ｈ）を形成したのち、各リッジ部３１Ａ〜３１Ｈの上に蒸着法により上部電極３３を形成する。次いで、リッジ部３１間に分離溝３４を設けることにより各エミッタ間の電気的分離を行ってから、例えば蒸着法により全面に絶縁膜３５を形成する。

次に、例えばレジストマスクを利用したエッチングにより、絶縁膜３５に対して上部電極３３と配線層３８とのコンタクト用開口３６を形成すると同時に、放熱用の窓領域３９（３９Ａ〜３９Ｈ）を形成する。ここでは、窓領域３９Ａ〜３９Ｈは、上述のように中央のリッジ部３１Ｄ，３１Ｅの窓領域３９Ｄ，３９Ｅが相対的に広く、両端側のリッジ部３１Ａ，３１Ｈの窓領域３９Ａ，３９Ｈが相対的に狭くなるようにする。そののち、蒸着法等により全面に上述の材料からなる金属層を形成し，パターニングすることによりパッド電極３７および配線層３８を形成する。一方、基板３０の裏面には下部電極４６を形成する。このようにして本実施の形態の半導体レーザ装置２が製造される。

本実施の形態の半導体レーザ装置２では、各発光部３２において上部電極３３と下部電極４６との間に所定の電圧が印加されると、活性層４２の電流注入領域（発光領域）に電流が注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は一対の前端面Ｓ１および後端面Ｓ２により反射され、所定の波長でレーザ発振を生じ、レーザビームとして各リッジ部３１の前端面Ｓ１から外部に射出される。

ここで、本実施の形態では、上記第１の実施の形態とは逆に、絶縁膜３５に放熱用として設ける窓領域３９の面積を、中央部のリッジ部３１Ｄ，３１Ｅでは広く、両端部のリッジ部３１Ａ，３１Ｈでは狭くすると共に、これに合わせて中間のリッジ部３１Ｂ，３１Ｃ、３１Ｆ，３１Ｇの面積を段階的に変化させている。そのため窓領域３９による放熱機能は両端側から中央に近づくにつれて高くなっている。これにより本実施の形態では、狭ピッチ化に伴って発生するビームの長波長化が緩和され、この緩和の程度は窓領域３９の大きさに比例して両端側から中央のビームになるにつれて大きくなる。よって全ビームにわたって略均一な発振波長を得ることが可能になる。すなわちこの半導体レーザ装置２をレーザビームプリンタ等に適用した場合においても、安定した印字動作がなされる。

以上、第１および第２の実施の形態およびその変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形可能である。

例えば、上記各実施の形態等では、リッジ部１１（３１）の両脇に台座部２７（４５）を設けた例について説明したが、これら台座部２７（４５）をなくしてもよい。そのようにした場合には、パッド電極１７（３７）は構造基板１０（基板３０）の上面のうち、台座部をなくすることによって露出した領域に形成すればよい。

また、上記実施の形態では複数のパッド電極１７（３７）をリッジ部１１（３１）の両脇に２分割して配置しているが、図１０に示したように全てを片側のみに配置させるようにしてもよい（変形例３）。

また、上記実施の形態では１のパッド電極１７（３７）に対して１の上部電極１３（３３）が対応するようにしたが、１のパッド電極１７（３７）に対して複数の上部電極１３（３３）が電気的に接続される構成、すなわち１のパッド電極により複数のエミッタを同時に駆動するようにしてもよい。更に、半導体レーザ装置１，２はレーザプリンタに限らず、その他の電子機器にも適用できることはいうまでもない。

また、上記各実施の形態等では、ＡｌＧａＡｓ系の化合物半導体レーザ装置を例にして本発明を説明したが、他の化合物半導体レーザ装置、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＧａＩｎＡｓＰ系などの赤色半導体レーザ装置、ＧａＩｎＮ系およびＡｌＧａＩｎＮ系などの窒化ガリウム系の半導体レーザ装置、ＺｎＣｄＭｇＳＳｅＴｅなどのＩＩ−ＶＩ族の半導体レーザ装置にも適用可能である。また、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＩｎＰ系、ＧａＩｎＡｓＮＰ系などの、発振波長が可視域とは限らないような半導体レーザ装置にも適用可能である。

加えて、上記実施の形態では、絶縁膜１５（３５）に設ける窓領域１９（３９）の面積を中央から両端側にかけて段階的に広く（第１の実施の形態）あるいは段階的に狭く（第２の実施の形態）なるようにしたが、その中間部分については必ずしもすべてが段階的に変化する必要はない。例えば隣接する２つのリッジ部１１，３１の窓領域が同じである構成が一部に含まれていてもよい。要は、ＳＤＨ構造などの構造上あるいは狭ピッチ化に伴い生ずるビームの長波長化を実使用において支障のない程度に抑制できるものであればよく、窓領域の面積が厳密な意味で比例的に変化しなくてもよい。更には、少なくとも２つの発光部（エミッタ）を備えたマルチビームレーザ装置において、窓領域の面積（すなわち上部電極の露出面積）がビーム位置による長波長化の程度に応じて互いに異なる構成が含まれていればよい。

また、本発明において、「窓領域の面積が互いに異なる」とは、面積の最も小さな窓領域の、その面積が零（すなわち窓領域がない）の場合も含むものである。例えば第１の実施の形態の中央のリッジ部１１Ｄ，１１Ｅ、第２の実施の形態の両端のリッジ部３１Ａ，３１Ｈについては他の位置のリッジ部に比べて長波長化する虞が最も低いことから、これらについては窓領域を設けない構成とすることも可能である。

更に、上記実施の形態では、長波長化を抑制することにより複数のビームの均一化を図るようにしているが、窓領域の大きさを調整することにより、ビーム間の発振波長をずらすことも可能である。

１，２…半導体レーザ装置、１０…構造基板、１１，３０…基板、３１…リッジ部、１２，３２…発光部（エミッタ）、１３，３３…上部電極（第１電極）、１４，３４…分離溝、１５，４５…絶縁膜、１６，３６…コンタクト用開口、１７，３７…パッド電極（第２電極）、１８，３８…配線層、１９，３９…窓領域

Claims (6)

1. 帯状に３つ以上並列配置されると共に延在方向の端面からビームを発生する発光部と、
   前記発光部各々の上面に沿って設けられた複数の第１電極と、
   前記複数の第１電極の全面を覆うと共に、前記第１電極毎に対応してコンタクト用開口を有する絶縁膜と、
   前記複数の発光部とは異なる部位に前記第１電極に対応付けて設けられた複数の第２電極と、
   前記絶縁膜上に設けられると共に、前記コンタクト用開口を介して前記第２電極各々と前記対応する第１電極とを電気的に接続する配線層と、
   前記絶縁膜に対して前記発光部毎に設けられると共に、前記第１電極を露出させる複数の窓領域とを備え、
   前記窓領域の面積は、前記複数の発光部のうち中央の発光部では相対的に狭く、両端側の発光部では相対的に広くなっている
   半導体レーザ装置。
2. 前記両端側と中央側の発光部は、その活性層の幅・高さが異なる
   請求項１記載の半導体レーザ装置。
3. 前記発光部は分離溝を間にして帯状に並列配置された複数のリッジ部にそれぞれ設けられている
   請求項１記載の半導体レーザ装置。
4. 前記配線層は前記分離溝上に架橋されている
   請求項３記載の半導体レーザ装置。
5. 前記複数の第２電極は、前記リッジ部および前記分離溝を両脇から挟み込む２つの領域に２分割して配置されている
   請求項４記載の半導体レーザ装置。
6. 前記複数の第２電極は全て、前記リッジ部および前記分離溝を両脇から挟み込む２つの領域のうち一方の領域に配置されている
   請求項４記載の半導体レーザ装置。

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