JP2011114155A - Surface-emitting laser, method of manufacturing surface-emitting laser, surface-emitting laser array element, optical scanning device, and image forming device - Google Patents
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Abstract
【課題】素子分離溝の壁面からの酸化がされにくい信頼性の高い面発光レーザーを提供する。
【解決手段】半導体基板の表面上に、異なる屈折率の半導体膜を交互に積層することにより形成される下部反射鏡と、半導体膜からなる活性層と、半導体膜からなる電流狭窄層と、異なる屈折率の半導体膜を交互に積層することにより形成される上部反射鏡とをエピタキシャル成長により形成する半導体層形成工程と、前記半導体層形成工程により形成された半導体膜の一部をエッチングすることにより、メサ構造を形成するメサ構造形成工程と、前記半導体層形成工程により形成された半導体膜を前記半導体基板の表面までエッチングすることにより素子分離溝を形成する素子分離溝形成工程と、前記素子分離溝の壁面及び前記メサ構造の側面に半導体材料からなる再成長層を形成する再成長層形成工程と、前記再成長層上に、絶縁体からなる保護膜を形成する保護膜形成工程と、を有することを特徴とする面発光型レーザーの製造方法を提供することにより上記課題を解決する。
【選択図】図3The present invention provides a highly reliable surface-emitting laser in which oxidation from the wall surface of an element isolation groove is difficult.
A lower reflector formed by alternately laminating semiconductor films having different refractive indexes on a surface of a semiconductor substrate, an active layer made of a semiconductor film, and a current confinement layer made of a semiconductor film are different. By etching a part of the semiconductor film formed by the semiconductor layer forming step of forming the upper reflecting mirror formed by alternately laminating the semiconductor films of refractive index by epitaxial growth and the semiconductor layer forming step, A mesa structure forming step for forming a mesa structure, an element isolation groove forming step for forming an element isolation groove by etching the semiconductor film formed by the semiconductor layer formation step to the surface of the semiconductor substrate, and the element isolation groove A regrowth layer forming step of forming a regrowth layer made of a semiconductor material on the wall surface and the side surface of the mesa structure, and an insulator on the regrowth layer To solve the above problem by providing a protective film forming step of forming a protective film that, the method for manufacturing a surface-emitting type laser which is characterized by having a.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、面発光型レーザーの製造方法、面発光型レーザー、面発光型レーザーアレイ素子、光走査装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a surface emitting laser manufacturing method, a surface emitting laser, a surface emitting laser array element, an optical scanning device, and an image forming apparatus.
面発光型レーザー(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)は、形成される基板に対し垂直方向に光を出射する半導体レーザーであり、端面発光型半導体レーザーに比べて低コストで、二次元アレイ化が比較的容易に行うことができ、また、高性能であるため、光インターコネクション等の光通信の光源、光ピックアップ用の光源、レーザープリンター等の画像形成装置の光源等の用途に用いられている。 A VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) is a semiconductor laser that emits light in a direction perpendicular to the substrate to be formed. It is less expensive than an edge-emitting semiconductor laser and can be two-dimensionally arrayed. Since it can be performed relatively easily and has high performance, it is used in applications such as light sources for optical communication such as optical interconnection, light sources for optical pickups, and light sources for image forming apparatuses such as laser printers. .
具体的には、面発光型レーザーは、基板の表面に、対向する一対の高反射率の多層膜からなるDBR(Distributed Bragg Reflector)反射鏡を有しており、この一対のDBR反射鏡の間に活性層が設けられている。また、活性層とDBR反射鏡との間には、各々スペーサ層が設けられている。 Specifically, the surface emitting laser has a pair of high-reflectance multilayered DBR (Distributed Bragg Reflector) reflecting mirrors on the surface of the substrate, and between the pair of DBR reflecting mirrors. Is provided with an active layer. A spacer layer is provided between the active layer and the DBR reflector.
このような面発光型レーザーは、活性層の体積を小さくすることができることから、低い閾値電流、低い消費電力で駆動することができる。また、共振器におけるモード体積が小さいため、数十GHzの変調が可能であり、高速伝送に有利である。また、出射光の広がり角が小さく、光ファイバへの結合が容易である。更には、へき開を行うことなく製造することができ、素子面積も小さく、高密度に並列化及び二次元配列化を行うことができる等の利点を有している。 Such a surface emitting laser can be driven with a low threshold current and low power consumption since the volume of the active layer can be reduced. Further, since the mode volume in the resonator is small, modulation of several tens of GHz is possible, which is advantageous for high-speed transmission. Further, the spread angle of the emitted light is small, and the coupling to the optical fiber is easy. Furthermore, it can be manufactured without cleaving, has an advantage that the device area is small, and parallelization and two-dimensional arrangement can be performed at high density.
このような利点を有しているため、面発光型レーザー(VCSEL)は、LAN(Local Area Network)等の光伝送用光源への適用に留まらず、ボード間、ボード内、LSIのチップ間、チップ内の光伝送用光源への適用が期待されている。 Because of such advantages, the surface emitting laser (VCSEL) is not limited to the application to a light transmission light source such as a LAN (Local Area Network), but between boards, in a board, between LSI chips, Application to a light source for optical transmission in a chip is expected.
特許文献1及び2には、このような構成の面発光型レーザーが記載されている。図1には、従来の一般的な面発光型レーザーの断面構造を示す。従来の一般的な面発光型レーザーは、単結晶基板であるn型GaAs基板311上に、エピタキシャル成長により形成された下部DBR反射鏡312、下部スペーサ層313、MQW活性層314、上部スペーサ層315、周囲が酸化されて電流狭窄構造を有する電流狭窄層316、上部DBR反射鏡317及びコンタクト層318を有している。下部スペーサ層313、MQW活性層314、上部スペーサ層315、電流狭窄層316、上部DBR反射鏡317及びコンタクト層318はエッチングによりメサ構造が形成されており、メサ構造の側面には保護膜319が形成され、コンタクト層318はp側電極321に接続され、n型GaAs基板311の裏面には、n側電極322が接続されている。
Patent Documents 1 and 2 describe surface-emitting lasers having such a configuration. FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a conventional general surface emitting laser. A conventional general surface emitting laser has a lower
次に、図2に基づき図1に示す従来の一般的な面発光型レーザーの製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the conventional general surface emitting laser shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
最初に、図2(a)に示すように、n型GaAs基板311上に、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:有機金属気相成長法)やMBE(Molecular Beam Epitaxy:分子線エピタキシー)により、下部DBR反射鏡312、下部スペーサ層313、MQW活性層314、上部スペーサ層315、電流狭窄層316、上部DBR反射鏡317及びコンタクト層318を順次エピタキシャル成長させることにより形成する。
First, as shown in FIG. 2A, the lower portion is formed on an n-
下部DBR反射鏡312は、n型AlGaAsの組成を変えることにより屈折率を変化させ、高屈折率層となるn型AlGaAsと低屈折率層となるn型AlGaAsとを交互に数十ペア積層形成することにより形成する。また、下部スペーサ層313はAlGaAsにより形成し、MQW活性層314は組成の異なるAlGaAsを交互に形成することにより多重量子井戸構造を形成し、上部スペーサ層315はAlGaAsにより形成し、電流狭窄層316はAlAsにより形成する。更に、上部DBR反射鏡317は高屈折率層となるp型AlGaAsと低屈折率層となるp型AlGaAsとを交互に数十ペア積層形成することにより形成し、コンタクト層318はp型GaAsにより形成する。
The lower
次に、図2(b)に示すように、所定の領域における下部スペーサ層313、MQW活性層314、上部スペーサ層315、電流狭窄層316、上部DBR反射鏡317及びコンタクト層318をエッチングすることによりメサ構造330を形成する。メサ構造330を形成することにより、MQW活性層314において光と電流を閉じ込め、効率よくレーザー発振させることができ、また、高速変調における寄生容量を低減させることができる。
Next, as shown in FIG. 2B, the
メサ構造330の形成方法は、コンタクト層318上に不図示のSiO2膜またはSiN膜を形成し、このSiO2膜またはSiN膜上にフォトレジストを塗布し、メサ構造330が形成される領域上にレジストパターンが形成されるように、露光装置により露光した後、現像する。これにより形成されたレジストパターンをマスクとして、レジストパターンの形成されていない領域のSiO2膜またはSiN膜をRIE(Reactive Ion Etching)等により除去し、SiO2膜またはSiN膜からなるメサマスクを形成する。この後、別の異なるエッチングガスを導入しRIE等により、メサマスクの形成されていない領域における下部スペーサ層313、MQW活性層314、上部スペーサ層315、電流狭窄層316、上部DBR反射鏡317、コンタクト層318を除去する。この後、SiO2膜またはSiN膜からなるメサマスクを除去することによりメサ構造330が形成される。RIE等のドライエッチングは、n型GaAs基板311に対して垂直方向にエッチングすることが可能であるため一般的に用いられることが多いが、ウエットエッチングにより形成することも可能である。
The
次に、図2(c)に示すように、電流狭窄層316を選択酸化する。具体的には、メサ構造330を形成した後、水蒸気雰囲気中において熱処理を行うことにより、メサ構造330の側面に露出している電流狭窄層316のエッチング面より酸化をさせる。これにより、メサ構造330の周辺部分は酸化され絶縁体であるAlxOyとなり選択酸化領域316aが形成される。この選択酸化領域316aと中央部分において酸化されていない電流狭窄領域316bとにより電流狭窄構造が形成される。
Next, as shown in FIG. 2C, the
次に、図2(d)に示すように、素子分離するための素子分離溝331を形成し、更に、保護膜319を形成する。具体的には、素子分離溝331が形成される領域以外の領域にレジストパターン等を形成し、ドライエッチング又はウエットエッチングにより、n型GaAs基板311の表面が露出するまでエッチングを行う。尚、素子分離溝331を形成することなくチップ分離をする際に、ダイシング加工等により分離する方法もあるが、この場合、エピタキシャル成長させた結晶層の側面が素子分離の際に露出してしまい好ましくない。素子分離溝331を形成した後、メサ構造330の側面及び素子分離溝331の壁面を含む全面に、CVD(Chemical Vapor Deposition)によりSiO2膜またはSiN膜を成膜することにより保護膜319を形成する。
Next, as shown in FIG. 2D, an
この後、コンタクト層318上に形成された保護膜319をエッチングにより除去し、図1に示すようにコンタクト層318に接続されるp側電極321を形成し、n型GaAs基板311の裏面にn側電極322を形成する。この後、素子分離することにより、面発光型レーザーを作製することができる。
Thereafter, the
ところで、上述した特許文献1及び2に記載されている面発光型レーザーを製造する場合では、保護膜319は絶縁性等の観点から、通常、SiO2膜またはSiN膜により形成されている。しかしながら、SiO2膜またはSiN膜は面発光型レーザーを構成する他のIII−V族化合物半導体とは異なる材料であり、また、このような保護膜319において、酸素や水蒸気等が通過することのない緻密な膜をメサ構造330の側面及び素子分離溝331の壁面に形成することは困難である。
By the way, in the case of manufacturing the surface emitting laser described in Patent Documents 1 and 2 described above, the
このため、メサ構造330の側面及び素子分離溝331の壁面にSiO2膜またはSiN膜からなる保護膜319を形成した場合においても、酸素や水蒸気が保護膜319を通過して侵入し、Al組成の高いAlGaAs層やAlAs層がメサ構造330の側面及び素子分離溝331の壁面より徐々に酸化されてしまう。特に、下部DBR反射鏡312及び上部DBR反射鏡317は、Al組成の高い低屈折率層とAl組成の低い高屈折率層とを交互に積層することにより形成されているが、DBRを構成する各層の厚さは、屈折率をnとした場合、レーザー発振の波長λに対し、λ/(4×n)の整数倍の厚さとなるように形成されているため、膜厚が厚く、更に数十層形成されているため、特にAl組成の高い低屈折率層は酸化による影響を多大に受けやすい。
For this reason, even when the
また、一般に面発光型レーザーは、レーザー発振により生じた熱をn型GaAs基板311側からさせる構成とする場合が多く、この場合、下部DBR反射鏡312における低屈折率層には、熱伝導率の高いAlAs層を用いると有利である。しかしながら、素子分離溝331を形成した場合、下部DBR反射鏡312におけるAlAs層の側面はエッチングにより露出しているため、保護膜319を通過して侵入した酸素や水蒸気によって酸化されやすい。
In general, surface-emitting lasers are often configured to cause heat generated by laser oscillation from the n-
このように、面発光型レーザーを構成するAlAs層、特に下部DBR反射鏡312が酸化されると、酸化された層の体積が変化して応力が発生し、面発光型レーザーを構成する素子が破壊され、面発光型レーザーを構成する素子及び面発光型レーザーを構成する素子を用いた装置の信頼性に悪影響を与える。
As described above, when the AlAs layer constituting the surface-emitting laser, particularly the lower
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、下部DBR反射鏡等を構成するAl組成の高いAlGaAs、AlAs等の層の側面からの酸化を防いだ構造の面発光型レーザーを提供することを目的とするものであり、更には、信頼性の高い面発光型レーザー、面発光型レーザーアレイ、光走査装置及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above, and provides a surface-emitting laser having a structure in which oxidation from the side of a layer of AlGaAs, AlAs or the like having a high Al composition constituting a lower DBR reflecting mirror or the like is prevented. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a highly reliable surface emitting laser, surface emitting laser array, optical scanning device, and image forming apparatus.
本発明は、半導体基板の表面上に、異なる屈折率の半導体膜を交互に積層することにより形成される下部反射鏡と、半導体膜からなる活性層と、半導体膜からなる電流狭窄層と、異なる屈折率の半導体膜を交互に積層することにより形成される上部反射鏡とをエピタキシャル成長により形成する半導体層形成工程と、前記半導体層形成工程により形成された半導体膜の一部をエッチングすることにより、メサ構造を形成するメサ構造形成工程と、前記半導体層形成工程により形成された半導体膜を前記半導体基板の表面までエッチングすることにより素子分離溝を形成する素子分離溝形成工程と、前記素子分離溝の壁面及び前記メサ構造の側面に半導体材料からなる再成長層を形成する再成長層形成工程と、前記再成長層上に、絶縁体からなる保護膜を形成する保護膜形成工程と、を有することを特徴とする。 The present invention is different from a lower reflector formed by alternately laminating semiconductor films having different refractive indexes on a surface of a semiconductor substrate, an active layer made of a semiconductor film, and a current confinement layer made of a semiconductor film. By etching a part of the semiconductor film formed by the semiconductor layer forming step of forming the upper reflecting mirror formed by alternately laminating the semiconductor films of refractive index by epitaxial growth and the semiconductor layer forming step, A mesa structure forming step for forming a mesa structure, an element isolation groove forming step for forming an element isolation groove by etching the semiconductor film formed by the semiconductor layer formation step to the surface of the semiconductor substrate, and the element isolation groove A regrowth layer forming step of forming a regrowth layer made of a semiconductor material on the wall surface and the side surface of the mesa structure; and And having a protective film forming step of forming a protective film.
また、本発明は、前記メサ構造形成工程は、前記メサ構造が形成される領域にSiO2又はSiNからなるメサマスクを形成した後に、エッチングを行うことにより前記メサ構造を形成するものであって、再成長層形成工程は、前記メサマスクを残した状態で行うものであることを特徴とする。 In the present invention, the mesa structure forming step forms the mesa structure by performing etching after forming a mesa mask made of SiO 2 or SiN in a region where the mesa structure is formed, The regrowth layer forming step is performed with the mesa mask left.
また、本発明は、前記再成長層は、Alを含まないIII−V族の化合物半導体であることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the regrowth layer is a group III-V compound semiconductor containing no Al.
また、本発明は、前記再成長層は、GaAsであることを特徴とする。 In the present invention, the regrowth layer is GaAs.
また、本発明は、前記再成長層は、MOCVDまたはMBEにより形成されるものであることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the regrowth layer is formed by MOCVD or MBE.
また、本発明は、半導体基板の表面上に、異なる屈折率の半導体膜を交互に積層することにより形成される下部反射鏡と、前記下部反射鏡上において、半導体材料により構成される活性層と、前記活性層上において、半導体材料の一部の領域を酸化することにより電流狭窄構造が形成される電流狭窄層と、前記電流狭窄層上において、異なる屈折率の半導体膜を交互に積層することにより形成される上部反射鏡と、を有し、前記半導体層の一部をエッチングすることによりメサ構造を形成し、前記半導体基板には下部電極が、前記上部反射鏡には上部電極が接続され、前記上部電極と前記下部電極の間に電流を流すことにより、前記半導体基板面に対し略垂直にレーザー光を発する面発光型レーザーにおいて、前記半導体基板上における前記下部反射鏡、前記活性層、前記電流狭窄層、前記上部反射鏡には、素子分離をするための素子分離溝が形成されており、前記素子分離溝の壁面及び前記メサ構造の側面には、半導体材料からなる再成長層と、前記再成長層上に保護膜が形成されていることを特徴とする。 The present invention also provides a lower reflector formed by alternately laminating semiconductor films having different refractive indexes on the surface of a semiconductor substrate, and an active layer made of a semiconductor material on the lower reflector. A current confinement layer in which a current confinement structure is formed by oxidizing a partial region of a semiconductor material on the active layer and a semiconductor film having a different refractive index are alternately laminated on the current confinement layer. A mesa structure is formed by etching a part of the semiconductor layer, and a lower electrode is connected to the semiconductor substrate, and an upper electrode is connected to the upper reflector. In a surface-emitting laser that emits laser light substantially perpendicularly to the semiconductor substrate surface by flowing a current between the upper electrode and the lower electrode, In the partial reflector, the active layer, the current confinement layer, and the upper reflector, an element isolation groove for element isolation is formed, and on the wall surface of the element isolation groove and the side surface of the mesa structure, A regrowth layer made of a semiconductor material, and a protective film is formed on the regrowth layer.
また、本発明は、前記メサ構造は、前記上部反射鏡、前記活性層、前記電流狭窄層及び前記下部反射鏡の一部を除去することにより形成されるものであることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the mesa structure is formed by removing a part of the upper reflecting mirror, the active layer, the current confinement layer, and the lower reflecting mirror.
また、本発明は、前記素子分離溝は、前記半導体基板の表面が露出するまで形成されていることを特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the element isolation trench is formed until the surface of the semiconductor substrate is exposed.
また、本発明は、前記再成長層は、MOCVDまたはMBEにより形成されたものであることを特徴とする。 The regrowth layer may be formed by MOCVD or MBE.
また、本発明は、前記再成長層は、Alを含まないIII−V族の化合物半導体であることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the regrowth layer is a group III-V compound semiconductor containing no Al.
また、本発明は、前記再成長層は、GaAsであることを特徴とする。 In the present invention, the regrowth layer is GaAs.
また、本発明は、前記保護膜は、SiN、SiO2又は、SiNとSiO2とを組み合わせた構成のものであることを特徴とする。 In addition, the present invention is characterized in that the protective film has a configuration in which SiN, SiO 2 or a combination of SiN and SiO 2 is used.
また、本発明は、前記下部反射鏡は、低屈折率層がAlAsにより形成されているものであることを特徴とする。 In the present invention, the lower reflecting mirror is characterized in that the low refractive index layer is made of AlAs.
また、本発明は、前記記載の面発光型レーザーが、同一半導体基板上に複数配列されていることを特徴とする。 The present invention is characterized in that a plurality of the surface emitting lasers described above are arranged on the same semiconductor substrate.
また、本発明は、光束によって被走査面上を走査する光走査装置であって、前記記載の面発光型レーザーアレイ素子を有する光源ユニットと、前記光源ユニットからの光束を偏向する偏向手段と、前記偏光手段により偏向された光束を被走査面上に集光する走査光学系と、を備えたことを特徴とする。 The present invention also provides an optical scanning device that scans a surface to be scanned with a light beam, the light source unit having the surface-emitting laser array element described above, and a deflecting unit that deflects the light beam from the light source unit; And a scanning optical system for condensing the light beam deflected by the polarizing means on the surface to be scanned.
また、本発明は、複数の光束によって被走査面上を走査する光走査装置であって、前記記載の面発光型レーザーアレイ素子を有する光源ユニットと、前記光源ユニットからの複数の光束を偏向する偏向手段と、前記偏光手段により偏向された複数の光束を被走査面上に集光する走査光学系と、を備えたことを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device that scans a surface to be scanned with a plurality of light beams, the light source unit having the surface-emitting laser array element described above, and the plurality of light beams from the light source unit. A deflecting unit and a scanning optical system for condensing a plurality of light beams deflected by the polarizing unit on a surface to be scanned are provided.
また、本発明は、少なくとも一つの像担持体と、前記少なくとも一つの像担持体に対して、画像情報が含まれる光束を走査する少なくとも一つの請求項15に記載の光走査装置と、を有することを特徴とする。 In addition, the present invention includes at least one image carrier and at least one optical scanning device according to claim 15 that scans the at least one image carrier with a light beam including image information. It is characterized by that.
また、本発明は、少なくとも一つの像担持体と、前記少なくとも一つの像担持体に対して、画像情報が含まれる複数の光束を走査する少なくとも一つの請求項16に記載の光走査装置と、を有することを特徴とする。 Further, the present invention provides at least one image carrier, and at least one optical scanning device according to claim 16 that scans a plurality of light beams including image information with respect to the at least one image carrier. It is characterized by having.
また、本発明は、前記画像はカラー画像であることを特徴とする。 According to the present invention, the image is a color image.
本発明によれば、下部DBR反射鏡等を構成するAl組成の高いAlGaAs、AlAs等の層の側面からの酸化を防いだ構造の面発光型レーザーを提供することができ、更には、信頼性の高い面発光型レーザー、面発光型レーザーアレイ、光走査装置及び画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a surface emitting laser having a structure in which oxidation from the side of a layer of AlGaAs, AlAs or the like having a high Al composition constituting the lower DBR reflector is prevented, and further, reliability Surface emitting laser, surface emitting laser array, optical scanning device, and image forming apparatus can be provided.
本発明の実施形態について説明する
〔第1の実施の形態〕
第1の実施の形態における面発光型レーザーについて説明する。本実施の形態の面発光型レーザーは、III−V族の化合物半導体により形成される面発光型半導体レーザーである。
Embodiments of the present invention will be described [First Embodiment]
The surface emitting laser according to the first embodiment will be described. The surface emitting laser according to the present embodiment is a surface emitting semiconductor laser formed of a III-V group compound semiconductor.
(面発光型レーザー)
図3に基づき本実施の形態における面発光型レーザーについて説明する。本実施の形態における面発光型レーザーは、n型GaAs基板11上に、エピタキシャル成長により形成した下部DBR反射鏡12、下部スペーサ層13、MQW活性層14、上部スペーサ層15、電流狭窄層16、上部DBR反射鏡17及びコンタクト層18を有している。
(Surface emitting laser)
The surface-emitting laser in the present embodiment will be described based on FIG. The surface emitting laser according to the present embodiment includes a lower
下部DBR反射鏡12は、n型Al0.3Ga0.7Asとn型AlAsとを40.5ペア交互に積層することにより形成したものであり、ドーパントとしてSe(セレン)が、5×1017cm−3〜2×1018cm−3ドープされている。尚、下部DBR反射鏡12は、低屈折率層と高屈折率層とが積層されたものであるが、n型AlAsにより形成される層が低屈折率層となり、n型Al0.3Ga0.7Asにより形成される層が高屈折率層となる。
The lower
下部スペーサ層13は、ノンドープのAl0.6Ga0.4Asにより形成されている。
The
MQW活性層14は、Al0.1Ga0.9AsとAl0.3Ga0.7Asとを交互に積層した多重量子井戸構造により形成されている。
The MQW
上部スペーサ層15は、ノンドープのAl0.6Ga0.4Asにより形成されている。
The
電流狭窄層16は、p型AlAsにより形成されており、後に選択酸化されることにより選択酸化領域16aと電流狭窄領域16bからなる電流狭窄構造を形成する。
The
上部DBR反射鏡17は、p型Al0.9Ga0.1Asとp型Al0.3Ga0.7Asとを21ペア交互に積層形成することにより形成したものである。上部DBR反射鏡17には、ドーパントとしてZnが、5×1017cm−3〜6×1018cm−3ドープされている。尚、上部DBR反射鏡17は、低屈折率層と高屈折率層とが積層されたものであるが、p型Al0.9Ga0.1Asにより形成される層が低屈折率層となり、p型Al0.3Ga0.7Asにより形成される層が高屈折率層となる。
The upper
コンタクト層18は、p型GaAsからなる膜により形成されている。
The
この後、所定の領域における下部スペーサ層13、MQW活性層14、上部スペーサ層15、電流狭窄層16、上部DBR反射鏡17及びコンタクト層18をエッチングすることによりメサ構造30を形成し、更に、電流狭窄層16であるAlAs層を選択酸化する。尚、メサ構造30の上面にはメサ構造を形成するためのメサマスクとなる保護膜19が形成されており、後述するように一部をエッチングして、コンタクト層18とp側電極22とが接続されている。
Thereafter, the
また、実施の形態における面発光型レーザーでは、下部DBR反射鏡12、下部スペーサ層13、MQW活性層14、上部スペーサ層15、電流狭窄層16、上部DBR反射鏡17及びコンタクト層18をエッチングすることにより、素子分離をするための素子分離溝31を形成し、メサ構造30及び素子分離溝31の周囲を覆うように、再成長層20及び保護膜21を形成する。尚、本実施の形態における面発光型レーザーでは、メサ構造30を形成する際に、下部DBR反射鏡12の一部を除去する場合がある。
In the surface emitting laser according to the embodiment, the
p側電極22は、保護膜21上にコンタクト層18と接して形成されており、コンタクト層18とオーミック接触するように形成されている。
The p-
n側電極23は、n型GaAs基板11の裏面に設けられており、n型GaAs基板11とオーミック接触するように形成されている。
The n-
尚、本実施の形態における面発光型レーザーでは、下部DBR反射鏡12及び上部DBR反射鏡17は、高屈折率層と低屈折率層とを積層した構成のものであるが、高屈折率層と低屈折率層との界面における電気抵抗を低減させるため、高屈折率層と低屈折率層との界面においては、AlGaAsの組成を変化させた厚さ20nmの組成傾斜層が形成されている。
In the surface emitting laser according to the present embodiment, the lower
(面発光型レーザーの製造方法)
次に、図4及び図5に基づき本実施の形態における面発光型レーザーの製造方法を説明する。
(Method for manufacturing surface-emitting laser)
Next, a method for manufacturing the surface emitting laser according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
最初に、図4(a)に示すように、n型GaAs基板11上に、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition:有機金属気相成長法)やMBE(Molecular Beam Epitaxy:分子線エピタキシー)により、下部DBR反射鏡12、下部スペーサ層13、MQW活性層14、上部スペーサ層15、電流狭窄層16、上部DBR反射鏡17及びコンタクト層18を順次エピタキシャル成長により形成する。
First, as shown in FIG. 4A, the lower portion is formed on the n-
下部DBR反射鏡12は、高屈折率層となるn型Al0.3Ga0.7Asと低屈折率層となるn型AlAsとを交互に40.5ペア積層形成することにより形成する。また、下部スペーサ層13はアンドープのAl0.6Ga0.4Asにより形成し、MQW活性層14はAl0.1Ga0.9AsとAl0.3Ga0.7Asとを交互に積層形成することにより多重量子井戸構造を形成し、上部スペーサ層15はアンドープのAl0.6Ga0.4Asにより形成し、電流狭窄層16はp型AlAsにより形成する。更に、上部DBR反射鏡17として高屈折率層となるp型Al0.3Ga0.7Asと低屈折率層となるp型Al0.9Ga0.1Asとを交互に21ペア積層形成することにより形成し、コンタクト層18はp型GaAsにより形成する。
The lower
次に、図4(b)に示すように、所定の領域における下部スペーサ層13、MQW活性層14、上部スペーサ層15、電流狭窄層16、上部DBR反射鏡17及びコンタクト層18の一部をエッチングすることによりメサ構造30を形成する。メサ構造30を形成することにより、MQW活性層14において光と電流を閉じ込め、効率よくレーザー発振させることができ、また、高速変調における寄生容量を低減させることができる。
Next, as shown in FIG. 4B, a part of the
具体的に、本実施の形態における面発光型レーザーでは、CVD等によりコンタクト層18上に、面発光型レーザーの発振波長λに対し、光学長がλ/4となる膜厚のSiO2膜またはSiN膜を形成し、このSiO2膜またはSiN膜上にフォトレジストを塗布し、露光装置により露光し、現像することによりメサ構造30が形成される領域上にレジストパターンを形成する。次に、これにより形成されたレジストパターンをマスクとして、レジストパターンの形成されていない領域のSiO2膜またはSiN膜をRIE等により除去し、SiO2膜またはSiN膜からなるメサマスクとなる保護膜19を形成する。次に、SiO2膜またはSiN膜からなるメサマスクとなる保護膜19をマスクとして、Cl2、BCl3、SiCl4等のガスを導入しRIE等により、下部スペーサ層13、MQW活性層14、上部スペーサ層15、電流狭窄層16、上部DBR反射鏡17、コンタクト層18を除去する。これによりメサ構造30が形成される。尚、メサ構造30を形成するためのエッチング方法は、RIE以外の誘導結合プラズマエッチング等のドライエッチング法、または、ウエットエッチング法、更には、ドライエッチングとウエットエッチングを組み合わせたエッチング方法によって行うことも可能である。
Specifically, in the surface emitting laser according to the present embodiment, a SiO 2 film having a film thickness with an optical length of λ / 4 with respect to the oscillation wavelength λ of the surface emitting laser on the
次に、図4(c)に示すように、電流狭窄層16を選択酸化する。具体的には、メサ構造30を形成した後、水蒸気雰囲気中において熱処理を行うことにより、メサ構造30により露出している電流狭窄層16の側面より酸化を進行させる。これによりメサ構造30の周辺部分は酸化され絶縁体であるAlxOyが形成され選択酸化領域16aが形成される。この選択酸化領域16aと中央部分の酸化されていない電流狭窄領域16bとにより、電流狭窄構造が形成される。
Next, as shown in FIG. 4C, the
次に、図5(d)に示すように、素子分離溝31を形成する。具体的には、フォトレジストの塗布、露光装置による露光、現像により、素子分離溝31が形成されない領域上に不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンの形成されていない領域における下部DBR反射鏡12、下部スペーサ層13、MQW活性層14、上部スペーサ層15、電流狭窄層16、上部DBR反射鏡17及びコンタクト層18をRIE等によりエッチングし除去することにより素子分離溝31を形成する。素子分離溝31を形成するためのエッチング方法は、RIE以外のドライエッチング法、または、ウエットエッチング法、更には、ドライエッチングとウエットエッチングを組み合わせたエッチング方法によって行うことも可能である。
Next, as shown in FIG. 5D, element isolation trenches 31 are formed. Specifically, a resist pattern (not shown) is formed on a region where the element isolation groove 31 is not formed by applying a photoresist, exposing with an exposure apparatus, and developing. Thereafter, the
次に、図5(e)に示すように、再成長層20を形成する。具体的には、MOCVD、MBE等により化合物半導体をエピタキシャル成長させることにより形成する。再成長層20を形成する材料は、できるだけ酸化を抑制するためにAlを含まないGaAs、GaInPであることが好ましい。即ち、再成長層20は、Al組成の低いIII−V族化合物半導体により形成されていることが好ましく、更には、Alを含まないIII−V族化合物半導体であるGaAs、GaInP等により形成されていることがより好ましい。特に、GaAsの場合、SiO2膜またはSiN膜からなるメサマスクとなる保護膜19上においてはエピタキシャル成長することがなく、メサマスクとなる保護膜19の形成されていない領域における表面、即ち、メサ構造30の側面及び素子分離溝31の壁面においても再成長膜20を形成することができるので、より一層好ましい。また、再成長層20は、メサ構造30の側面及び素子分離溝31の壁面に所望の膜厚の再成長層20が形成することができる方法が好ましく、このためMOCVDにより再成長層20を形成することが好ましい。このように形成された再成長膜20はエピタキシャル成長により形成されたものであるため緻密な膜であり、素子分離溝31の壁面からの酸素の侵入を防止することができる。即ち、形成された再成長膜20により面発光型レーザーを構成する素子端部からの酸素の侵入を防ぐことができるため、応力等により破壊されることがなく信頼性を高めることができる。
Next, as shown in FIG. 5E, a
次に、図5(f)に示すように、保護膜21を形成する。具体的には、CVD等により、本実施の形態における面発光型レーザーの発振波長λに対し、光学長がλ/4または3×λ/4となる膜厚のSiO2膜またはSiN膜からなる保護膜21を形成する。
Next, as shown in FIG. 5F, a
次に、図5(g)に示すように、p側電極22及びn側電極23を形成する。具体的には、保護膜21上にフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、p側電極22とコンタクト層18とが接続される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、レジストパターンの形成されていない領域における保護膜21及びメサマスクとなる保護膜19をバッファードフッ酸等によりウエットエッチングを行うことにより除去する。この後、コンタクト層18に接続されるp側電極22を形成し、n型GaAs基板11の裏面にn側電極23を形成する。これにより、本実施の形態における面発光型レーザーを作製することができる。
Next, as shown in FIG. 5G, the p-
尚、コンタクト層18では、メサマスクとなる保護膜19と保護膜21とが積層された構造となるが、ともにSiO2膜またはSiN膜により形成されており、本実施の形態における面発光型レーザーの発振波長λに対し、メサマスクとなる保護膜19と保護膜21とを合わせた膜厚は、光学長がλ/2の整数倍となる膜厚により形成されているため、面発光型レーザーの特性に影響を与えることはない。即ち、面発光型レーザーの特性に影響を及ぼさないためには、メサマスクとなる保護膜19と保護膜21とを合わせた膜厚の光学長を、λ/2の整数倍となる膜厚とする必要がある。
The
本実施の形態における面発光型レーザーでは、メサ構造30の側面及び素子分離溝31の壁面がエピタキシャル成長により形成された緻密な再成長膜20により覆われているため、外部からの酸素の侵入を防ぐことができるため、半導体層の酸化を防ぐことができる。これにより、半導体層が酸化することにより体積が変化し応力が加わり、面発光型レーザーを構成する素子が破壊されるといったことを防ぐことができ、信頼性を高めることができる。特に、GaAs層を用いた構成の下部DBR反射鏡12における酸化を防ぐことができ、放熱効果の高い構造の面発光型レーザーにおいて、素子分離溝31を形成した場合においても、信頼性の高い面発光型レーザーを得ることができる。
In the surface emitting laser according to the present embodiment, the side surfaces of the
〔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、本発明に係る面発光型レーザーアレイ素子、即ち、第1の実施の形態に係る面発光型レーザーアレイ素子を光源として用いた画像形成装置である。本実施の形態について、図6に基づいて説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. The present embodiment is an image forming apparatus using the surface emitting laser array element according to the present invention, that is, the surface emitting laser array element according to the first embodiment as a light source. This embodiment will be described with reference to FIG.
本実施の形態に係る画像形成装置であるレーザープリンターは、光走査装置100、感光体ドラム101、帯電チャージャ102、現像ローラ103、トナーカートリッジ104、クリーニングブレード105、給紙トレイ106、給紙コロ107、レジストローラ対108、定着ローラ109、排紙トレイ110、転写チャージャ111、排紙ローラ112及び除電ユニット114等を備えている。
A laser printer as an image forming apparatus according to the present embodiment includes an
具体的には、感光体ドラム101の回転方向において、帯電チャージャ102、現像ローラ103、転写チャージャ111、除電ユニット114及びクリーニングブレード105の順に、感光体ドラム101の近傍に配置されている。
Specifically, in the rotation direction of the
感光体ドラム101の表面には、感光層が形成されている。ここでは、感光体ドラム101は、図に示すように、時計回りで回転するように構成されている。帯電チャージャ102は、感光体ドラム101の表面を均一に帯電させる機能を有するものである。
A photosensitive layer is formed on the surface of the
光走査装置100は、帯電チャージャ102により帯電された感光体ドラム101の表面に、パソコン等の上位装置からの画像情報に基づいて変調された光を照射する。この光の照射により感光体ドラム101の表面には、画像情報に応じた潜像が形成される。感光体ドラム101の表面において潜像の形成された領域は、感光体ドラム101が回転することにより、現像ローラ103の設けられている方向に移動する。尚、光走査装置100の詳細については後述する。
The
トナーカートリッジ104には、トナーが格納されており、このトナーは現像ローラ103に供給される。現像ローラ103は、感光体ドラム101の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ104から供給されたトナーを付着させて、感光体ドラム101の表面において画像情報を顕像化させる。この後、感光体ドラム101が回転することにより、感光体ドラム101の表面の潜像にトナーが付着している領域は、転写チャージャ111の設けられている方向に移動する。
The
給紙トレイ106には記録紙113が格納されている。この給紙トレイ106の近傍には、給紙コロ107が配置されており、この給紙コロ107は、記録紙113を給紙トレイ106から一枚ずつ取り出し、レジストローラ対108に搬送する。このレジストローラ対108は、転写チャージャ111の近傍に配置されており、給紙コロ107によって取り出された記録紙113を一旦保持するとともに、この記録紙113を感光体ドラム101の回転に合わせて感光体ドラム101と転写チャージャ111との間隙に向けて送り出す。
Recording
転写チャージャ111には、感光体ドラム101の表面上のトナーを電気的に記録紙113に引きつけるため、感光体101の表面上のトナーとは逆極性の電荷が印加されている。この電荷により感光体ドラム101の表面上のトナーは、記録紙113に転写され、即ち、トナーにより形成される画像が記録紙113に転写される。この後、記録紙113は、定着ローラ109に送られる。
The
定着ローラ109では、熱と圧力とが記録紙113に加えられ、これによって、トナーが記録紙113に定着される。ここで画像が定着された記録紙113は、排紙ローラ112を介して排紙トレイ110に送られ、排紙トレイ110上に順次スタックされる。
In the fixing
尚、除電ユニット114は、感光体ドラム101の表面を除電する。クリーニングブレード105は、感光体ドラム101の表面に残存するトナー(残留トナー)を除去する。除去された残留トナーは、再利用可能な構成となっている。残留トナーが除去された感光体ドラム101の表面は、再び帯電チャージャ102の設けられている方向に移動する。
The
(光走査装置)
次に、図7に基づき光走査装置100について説明する。
(Optical scanning device)
Next, the
この光走査装置100は、光源ユニット121、カップリングレンズ122、開口板(アパーチャ)123、シリンドリカルレンズ124、ポリゴンミラー125、fθレンズ126、トロイダルレンズ127、2つのミラー128、129及び上記各部を統括的に制御する不図示の主制御装置を有している。
The
光源ユニット121は、第1の実施の形態における面発光型半導体レーザーが複数形成された面発光型レーザーアレイを備えている。
The
カップリングレンズ122は、光源ユニット121から出射された光束を略平行光にするためのものである。
The
開口板123は、開口部を有し、カップリングレンズ122からの光束のビーム径を規定するためのものである。
The
シリンドリカルレンズ124は、開口板123を通過した光束を、ミラー128を介してポリゴンミラー125の反射面に集光する。
The
ポリゴンミラー125は、正六角柱状に形成されており、6つの側面が反射面となるよう鏡面が形成されている。ポリゴンミラー125は、不図示のモータによって、矢印に示す方向に一定速度で回転しており、この回転に伴って、光束は等角速度的に偏向される。
The
fθレンズ126は、ポリゴンミラー125からの光束の入射角に比例した像高さを有しており、ポリゴンミラー125により一定の角速度で偏光される光束の像面を主走査方向に対して等速移動させる。
The
トロイダルレンズ127は、fθレンズ126からの光束を、ミラー129を介して、感光体ドラム101の表面上に結像する。
The
図8に示すように、光源ユニット121は、面発光型レーザー素子(VCSEL)がアレイ状に2次元的に配列された面発光型レーザーアレイLAを含むものにより構成されている。各々の面発光型レーザーは、主走査方向には所定の十分な間隔をもって配列されており、面発光型レーザーの主走査方向における配列は副走査方向において間隔d2ずつずれながら配列されている。このように副走査方向において間隔d2ずつずれながら主走査方向の配列されているものが、副走査方向におけるピッチd1ごとに形成されている。このように配置することにより各々の面発光型レーザーの中心から副走査方向に垂直な垂線の間隔を等間隔(間隔d2が等間隔)とすることができる。これにより、各々の面発光型レーザーの点灯のタイミングを制御することにより、感光体ドラム101上において、副走査方向に狭い等間隔で光源が配列されている場合と同様の構成とすることができる。
As shown in FIG. 8, the
例えば、副走査方向における各々の面発光型半導体レーザーのピッチd1が26.5μmであって、面発光型半導体レーザーを主走査方向に10個ずつ配列させた場合、面発光型半導体レーザーの間隔d2は、2.65μmとなる。そして、光学系における倍率を2倍に設定すれば、感光体ドラム101上において、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)に相当するものであり、4800dpiの高密度の書き込みを行うことができる。
For example, when the pitch d1 of the surface emitting semiconductor lasers in the sub-scanning direction is 26.5 μm and ten surface emitting semiconductor lasers are arranged in the main scanning direction, the distance d2 between the surface emitting semiconductor lasers. Is 2.65 μm. If the magnification in the optical system is set to double, writing dots can be formed on the
また、主走査方向に配列される面発光型半導体レーザーの個数を増やし、ピッチd1を狭め、間隔d2をさらに狭めたアレイ状にすることにより、さらに高密度な書き込みを行うことが可能となる。尚、主走査方向の書き込みの間隔は、光源である面発光型半導体レーザーの点灯のタイミングを制御することにより容易に制御が可能である。 Further, by increasing the number of surface emitting semiconductor lasers arranged in the main scanning direction, narrowing the pitch d1, and further narrowing the interval d2, it is possible to perform writing with higher density. Note that the writing interval in the main scanning direction can be easily controlled by controlling the lighting timing of the surface emitting semiconductor laser as the light source.
本実施の形態における光走査装置、及びこれを用いた画像形成装置においては、光源として、信頼性の高い第1の実施の形態に係る面発光型半導体レーザーを用いているため、低コストであって、低消費電力で、高速で高品質となる光走査装置、及び画像形成装置を得ることが可能となる。 In the optical scanning device and the image forming apparatus using the same according to the present embodiment, the surface emitting semiconductor laser according to the first embodiment having high reliability is used as the light source. Thus, it is possible to obtain an optical scanning apparatus and an image forming apparatus that have low power consumption, high speed, and high quality.
(カラー画像を形成するための画像形成装置)
次に、図9に基づきカラー画像を形成するための画像形成装置について説明する。
(Image forming apparatus for forming a color image)
Next, an image forming apparatus for forming a color image will be described with reference to FIG.
この画像形成装置は、カラーレーザープリンタであり、カラー画像に対し複数の感光体ドラムを備えたダンデムカラー機である。 This image forming apparatus is a color laser printer, which is a dandem color machine having a plurality of photosensitive drums for color images.
このカラーレーザープリンタは、ブラック(K)用の感光体ドラムK1、帯電器K2、現像器K4、クリーニング手段K5、及び転写用帯電手段K6と、シアン(C)用の感光体ドラムC1、帯電器C2、現像器C4、クリーニング手段C5、及び転写用帯電手段C6と、マゼンタ(M)用の感光体ドラムM1、帯電器M2、現像器M4、クリーニング手段M5、及び転写用帯電手段M6と、イエロー(Y)用の感光体ドラムY1、帯電器Y2、現像器Y4、クリーニング手段Y5、及び転写用帯電手段Y6と、光走査装置100、転写ベルト201、定着手段202等を備えている。
This color laser printer includes a black (K) photosensitive drum K1, a charger K2, a developing unit K4, a cleaning unit K5, a transfer charging unit K6, a cyan (C) photosensitive drum C1, and a charging unit. C2, developing unit C4, cleaning unit C5, transfer charging unit C6, magenta (M) photosensitive drum M1, charging unit M2, developing unit M4, cleaning unit M5, transfer charging unit M6, yellow (Y) photosensitive drum Y1, charger Y2, developing unit Y4, cleaning unit Y5, transfer charging unit Y6,
このカラーレーザープリンタでは、光走査装置100において、ブラック用の半導体レーザー、シアン用の半導体レーザー、マゼンタ用の半導体レーザー、イエロー用の半導体レーザーを有しており、各々の半導体レーザーは、本発明に係る面発光型半導体レーザーにより構成されている。ブラック用の半導体レーザーからの光束はブラック用の感光体ドラムK1に照射され、シアン用の半導体レーザーからの光束はシアン用の感光体ドラムC1に照射され、マゼンタ用の半導体レーザーからの光束はマゼンタ用の感光体ドラムM1に照射され、イエロー用の半導体レーザーからの光束はイエロー用の感光体ドラムY1に照射される。
In this color laser printer, the
各々の感光体ドラムK1、C1、M1、Y1は、矢印の方向に回転し、回転方向の順に、各々の帯電器K2、C2、M2、Y2、現像器K4、C4、M4、Y4、転写用帯電手段K6、C6、M6、Y6、クリーニング手段K5、C5、M5、Y5が配置されている。各々の帯電器K2、C2、M2、Y2は、対応する感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面を均一に帯電する。帯電された感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面に、光走査装置100から光束が照射され、感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面に静電潜像が形成される構成となっている。この後、各々の現像器K4、C4、M4、Y4によって、感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面にトナー像が形成され、各々に対応する転写用帯電手段K6、C6、M6、Y6により、記録紙に各々の色のトナー像が転写され、定着手段202により、記録紙に画像が定着される。尚、クリーニング手段K5、C5、M5、Y5は、各々に対応した感光体ドラムK1、C1、M1、Y1の表面に残存する残留トナーを除去するものである。
Each of the photosensitive drums K1, C1, M1, and Y1 rotates in the direction of the arrow, and in the order of the rotation direction, each of the chargers K2, C2, M2, and Y2, the developing devices K4, C4, M4, and Y4, for transfer. Charging means K6, C6, M6, Y6 and cleaning means K5, C5, M5, Y5 are arranged. Each of the chargers K2, C2, M2, and Y2 uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum K1, C1, M1, and Y1. The charged surface of the photosensitive drums K1, C1, M1, and Y1 is irradiated with a light beam from the
尚、本実施の形態では、像担持体として感光体ドラムについて説明したが、像担持体としては、銀塩フィルムを用いた画像形成装置であってもよい。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様の処理により可視化させることができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼き付け処理と同様の処理により印画紙に転写することが可能である。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することが可能である。 In this embodiment, the photosensitive drum is described as the image carrier. However, the image carrier may be an image forming apparatus using a silver salt film. In this case, a latent image is formed on the silver salt film by optical scanning, and this latent image can be visualized by a process similar to a developing process in a normal silver salt photographic process. Then, it can be transferred to photographic paper by the same process as the printing process in the ordinary silver salt photographic process. Such an image forming apparatus can be implemented as an optical plate making apparatus or an optical drawing apparatus that draws a CT scan image or the like.
また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギーにより発色する発色媒体(ポジの印画紙)を用いた画像形成装置であってもよい。この場合においては、光走査により可視画像を直接像担持体に形成することが可能である。 Further, an image forming apparatus using a color developing medium (positive photographic paper) that develops color by the heat energy of a beam spot as an image carrier may be used. In this case, a visible image can be directly formed on the image carrier by optical scanning.
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。 As mentioned above, although the form which concerns on implementation of this invention was demonstrated, the said content does not limit the content of invention.
11 n型GaAs基板
12 下部DBR反射鏡
13 下部スペーサ層
14 活性層(多重量子井戸層)
15 上部スペーサ層
16 電流狭窄層
16a 選択酸化領域
16b 電流狭窄領域
17 上部DBR反射鏡
18 コンタクト層
19 メサマスクとなる保護膜
20 再成長層
21 保護膜
22 p側電極
23 n側電極
11 n-
15
Claims (19)
前記半導体層形成工程により形成された半導体膜の一部をエッチングすることにより、メサ構造を形成するメサ構造形成工程と、
前記半導体層形成工程により形成された半導体膜を前記半導体基板の表面までエッチングすることにより素子分離溝を形成する素子分離溝形成工程と、
前記素子分離溝の壁面及び前記メサ構造の側面に半導体材料からなる再成長層を形成する再成長層形成工程と、
前記再成長層上に、絶縁体からなる保護膜を形成する保護膜形成工程と、
を有することを特徴とする面発光型レーザーの製造方法。 A lower reflector formed by alternately laminating semiconductor films having different refractive indexes on the surface of a semiconductor substrate, an active layer made of a semiconductor film, a current confinement layer made of a semiconductor film, and a semiconductor having a different refractive index A semiconductor layer forming step of forming an upper reflecting mirror formed by alternately stacking films by epitaxial growth;
A mesa structure forming step of forming a mesa structure by etching a part of the semiconductor film formed by the semiconductor layer forming step;
An element isolation groove forming step of forming an element isolation groove by etching the semiconductor film formed by the semiconductor layer forming step to the surface of the semiconductor substrate;
A regrowth layer forming step of forming a regrowth layer made of a semiconductor material on a wall surface of the element isolation trench and a side surface of the mesa structure;
A protective film forming step of forming a protective film made of an insulator on the regrowth layer;
A method for producing a surface-emitting laser characterized by comprising:
再成長層形成工程は、前記メサマスクを残した状態で行うものであることを特徴とする請求項1に記載の面発光型レーザーの製造方法。 The mesa structure forming step forms the mesa structure by performing etching after forming a mesa mask made of SiO 2 or SiN in a region where the mesa structure is formed,
2. The surface emitting laser manufacturing method according to claim 1, wherein the regrowth layer forming step is performed with the mesa mask left.
前記下部反射鏡上において、半導体材料により構成される活性層と、
前記活性層上において、半導体材料の一部の領域を酸化することにより電流狭窄構造が形成される電流狭窄層と、
前記電流狭窄層上において、異なる屈折率の半導体膜を交互に積層することにより形成される上部反射鏡と、
を有し、前記半導体層の一部をエッチングすることによりメサ構造を形成し、前記半導体基板には下部電極が、前記上部反射鏡には上部電極が接続され、前記上部電極と前記下部電極の間に電流を流すことにより、前記半導体基板面に対し略垂直にレーザー光を発する面発光型レーザーにおいて、
前記半導体基板上における前記下部反射鏡、前記活性層、前記電流狭窄層、前記上部反射鏡には、素子分離をするための素子分離溝が形成されており、
前記素子分離溝の壁面及び前記メサ構造の側面には、半導体材料からなる再成長層と、前記再成長層上に保護膜が形成されていることを特徴とする面発光型レーザー。 A lower reflector formed by alternately laminating semiconductor films of different refractive indexes on the surface of a semiconductor substrate;
On the lower reflector, an active layer made of a semiconductor material;
On the active layer, a current confinement layer in which a current confinement structure is formed by oxidizing a partial region of a semiconductor material;
On the current confinement layer, an upper reflector formed by alternately stacking semiconductor films having different refractive indexes;
A mesa structure is formed by etching a part of the semiconductor layer, a lower electrode is connected to the semiconductor substrate, an upper electrode is connected to the upper reflector, and the upper electrode and the lower electrode are connected to each other. In a surface emitting laser that emits a laser beam substantially perpendicular to the semiconductor substrate surface by passing a current between them,
In the lower reflector, the active layer, the current confinement layer, and the upper reflector on the semiconductor substrate, an element isolation groove for element isolation is formed,
A surface-emitting laser comprising a regrowth layer made of a semiconductor material and a protective film formed on the regrowth layer on a wall surface of the element isolation trench and a side surface of the mesa structure.
請求項14に記載の面発光型レーザーアレイ素子を有する光源ユニットと、
前記光源ユニットからの光束を偏向する偏向手段と、
前記偏光手段により偏向された光束を被走査面上に集光する走査光学系と、
を備えたことを特徴とする光走査装置。 An optical scanning device that scans a surface to be scanned with a light beam,
A light source unit comprising the surface-emitting type laser array element according to claim 14;
Deflecting means for deflecting the light beam from the light source unit;
A scanning optical system for condensing the light beam deflected by the polarizing means on the surface to be scanned;
An optical scanning device comprising:
請求項14に記載の面発光型レーザーアレイ素子を有する光源ユニットと、
前記光源ユニットからの複数の光束を偏向する偏向手段と、
前記偏光手段により偏向された複数の光束を被走査面上に集光する走査光学系と、
を備えたことを特徴とする光走査装置。 An optical scanning device that scans a surface to be scanned with a plurality of light beams,
A light source unit comprising the surface-emitting type laser array element according to claim 14;
Deflecting means for deflecting a plurality of light beams from the light source unit;
A scanning optical system for condensing a plurality of light beams deflected by the polarizing means on a surface to be scanned;
An optical scanning device comprising:
前記少なくとも一つの像担持体に対して、画像情報が含まれる光束を走査する少なくとも一つの請求項15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。 At least one image carrier;
The optical scanning device according to claim 15, wherein the at least one image carrier is scanned with a light beam including image information;
An image forming apparatus comprising:
前記少なくとも一つの像担持体に対して、画像情報が含まれる複数の光束を走査する少なくとも一つの請求項16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。 At least one image carrier;
The optical scanning device according to claim 16, wherein the at least one image carrier is scanned with a plurality of light fluxes including image information;
An image forming apparatus comprising:
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