JP2003031905A

JP2003031905A - 多ビーム半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置

Info

Publication number: JP2003031905A
Application number: JP2001212186A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Uejima; 研一上島; Keiichi Miyauchi; 恵一宮内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-07-12
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2003-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】チップ付け強度を高める。【解決手段】端面からレーザ光を出射するビームを半
導体基板の一面に並んで複数有し、前記各ビームの上面
に電極を有する多ビーム半導体レーザ素子であって、前
記半導体基板の一面に前記ビームと同じ高さになるとと
もに上面に電極を有するダミービームを１乃至複数設け
てある。前記ダミービームの幅は前記ビームの幅よりも
広くなるとともに、前記ダミービームの前記電極の幅は
前記ビームの前記電極の幅よりも広くなっている。前記
各ビームは前記半導体基板の一面に設けられた分離溝に
よって相互に電気的に分離されているとともに、前記分
離溝の幅は同じ幅になっている。多ビーム半導体レーザ
素子は、ビーム及びダミービームの上面の電極面が半田
を介してサブマウントの電極に固定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多ビーム半導体レー
ザ素子及びその多ビーム半導体レーザ素子を組み込んだ
半導体レーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザは光通信用光源や情報機器
用光源として多用されている。例えば、レーザビームプ
リンタやＰＰＣ（plain paper copier：普通紙複写機）
の光源として、半導体レーザが多用されている。レーザ
ビームプリンタの基本構成や、光学系と半導体レーザに
ついては、例えば、工学社発行「半導体レーザと応用技
術」1986年９月10日発行、P174〜P179に記載されてい
る。

【０００３】また、単一の半導体レーザ素子（半導体チ
ップ）に設けた複数のビームの端からレーザ光を出射す
るマルチビーム半導体レーザがある。マルチビームレー
ザについては、たとえば、工業調査会発行「電子材料」
1987年６月号、P107〜P111に記載されている。同文献に
は、モノリシック形３ビーム半導体レーザ素子（半導体
レーザアレイ素子）が開示されている。この文献には、
ＣＤ，ＶＤ機器，レーザプリンタ，ＰＯＳ，バーコード
リーダをはじめ、文書ファイルシステムなどに使用され
る信号読み取り用光源としての可視光半導体レーザにつ
いて記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】レーザビームプリンタ
やＰＰＣの印刷の高速化のため、複数のレーザ光（マル
チビーム光）を照射しながら印刷することが要求されて
いる。

【０００５】図１７及び図１８は本発明に先立って検討
した多ビーム半導体レーザ素子（半導体レーザ）の斜視
図である。これら多ビーム半導体レーザ素子（半導体レ
ーザチップ：チップ）１１は、半導体基板１２の主面に
メサ構造からなる細長のビーム１３を複数本形成すると
ともに、各ビーム１３の上面に相互に独立した電極１４
を形成し、かつ半導体基板１２の裏面に共通の電極１５
を形成した構造になっている。従って、共通の電極１５
と所定の電極１４間に所定の電圧を印加することによっ
て所定のビーム１３の端面からレーザ光が発光される。
従って、全ての電極１４と共通の電極１５間に所定の電
圧を印加することによって全てのビーム（ビーム１，ビ
ーム２，ビーム３）の端面（出射面）からそれぞれレー
ザ光を出射することになる。

【０００６】図１７及び図１８に示す多ビーム半導体レ
ーザ素子１１では、ビーム１３は平行に３本設けられて
いる。図１７に示す多ビーム半導体レーザ素子１１は、
両側のビーム１３（ビーム１，２）のメサ幅が中央のビ
ーム１３（ビーム２）よりも広くなっている。このため
ビーム２の電極幅よりもビーム１，３の電極幅が広くな
っている。この結果、ビーム１，３の半導体レーザ部
と、ビーム２の半導体レーザ部の接合容量や放熱性が異
なることになり、同じ駆動電流波形でも、周波数特性や
熱応答特性が異なり、光出力の波形が異なってしまう。
このような現象は、同一特性の３本のレーザ光を必要と
する場合、好ましくない。即ち、レーザビームプリンタ
の光源として使用する場合、印字ムラ等が発生し好まし
くない。

【０００７】そこで、図１８に示すように、３本のビー
ム１３のメサ幅及び電極幅を同じにすると、各ビーム１
３の電極幅が狭くなってしまう。周波数特性や熱特性は
各ビーム１３の半導体レーザ部で揃う。しかし、各半導
体レーザ部の放熱性を良くするために、半導体レーザ部
のｐｎ接合がサブマウント等に近くなるように、ビーム
１３の表面がサブマウント側になるように固定する構
造、いわゆるジャンクションダウンで多ビーム半導体レ
ーザ素子１１をサブマウント等に固定すると、電極幅が
狭いため接合部分の面積が小さくなり、チップ付け強度
が低下し、信頼性が低くなる。この結果、このような多
ビーム半導体レーザ素子１１を組み込んだ光電子装置の
組立歩留りの低下や信頼性の低下を引き起こすことにな
る。

【０００８】本発明の目的は、均質なレーザ光を複数本
出射できる多ビーム半導体レーザ素子及び半導体レーザ
装置を提供することにある。

【０００９】本発明の他の目的は、チップ付け強度を高
めることができる多ビーム半導体レーザ素子及び半導体
レーザ装置を提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、周波数特性や熱特性
が優れかつ多ビーム半導体レーザ素子の接合の信頼性が
高い半導体レーザ装置を提供することにある。

【００１１】本発明の前記ならびにそのほかの目的と新
規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきら
かになるであろう。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００１３】（１）端面からレーザ光を出射するビーム
を半導体基板の一面に並んで複数有し、前記各ビームの
上面に電極を有する多ビーム半導体レーザ素子であっ
て、前記半導体基板の一面に前記ビームと同じ高さにな
るとともに上面に電極を有するダミービームを１乃至複
数設けたことを特徴とする。前記ダミービームの幅は前
記ビームの幅よりも広くなるとともに、前記ダミービー
ムの前記電極の幅は前記ビームの前記電極の幅よりも広
くなっている。前記複数のビーム群の外側に前記ダミー
ビームが設けられている。前記各ビームは前記半導体基
板の一面に設けられた分離溝によって相互に電気的に分
離されているとともに、前記分離溝の幅は同じ幅になっ
ている。前記ビームはその途中高さに活性層を有すると
ともに、その活性層の上下には導電型が相互に異なる半
導体層を有し、前記活性層の上方の半導体層はビームの
上面の前記電極に電気的に接続され、前記活性層の下方
の半導体層は前記半導体基板の裏面に設けられた電極に
電気的に接続されている。

【００１４】このような多ビーム半導体レーザ素子は所
定のパッケージに組み込まれて半導体レーザ装置として
使用される。半導体レーザ装置は以下の構成になる。即
ち、半導体レーザ装置は、パッケージ本体およびレーザ
光を透過させる光透過窓を有する蓋体とからなるパッケ
ージと、前記パッケージ本体に固定されかつ複数のレー
ザ光を出射する多ビーム半導体レーザ素子と、前記パッ
ケージ本体に取り付けられかつ前記パッケージの内外に
亘って延在する複数の外部電極端子と、前記多ビーム半
導体レーザ素子の各電極と前記外部電極端子を接続する
接続手段とを有する半導体レーザ装置であって、前記多
ビーム半導体レーザ素子は前述の構成になっている。

【００１５】前記（１）の手段によれば、（ａ）ダミービームの電極部分が半導体チップの固定部
分として使用されることから、チップ付け強度が確保で
き、チップ付け強度の信頼性が高くなる。

【００１６】（ｂ）ビーム幅が同じとなることからビー
ム間の放熱性のバラツキが少なくなり、ビーム間の熱特
性バラツキが低減する。この結果、各レーザ光の特性が
同じになる。

【００１７】（ｃ）ビーム間の分離溝の溝幅が同じにな
ることから、ビーム毎の接合容量のバラツキが減り、周
波数特性のバラツキが減る。この結果各レーザ光の特性
が同じになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を
説明するための全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

【００１９】（実施形態１）図１乃至図１４は本発明の
一実施形態（実施形態１）である多ビーム半導体レーザ
素子（半導体レーザ素子：半導体レーザチップ）に係わ
る図である。図１は多ビーム半導体レーザ素子の模式的
斜視図である。

【００２０】本実施形態１の多ビーム半導体レーザ素子
１１は、図１に示すように、半導体基板１２の一面側に
３本のビーム１３（ビーム１，ビーム２，ビーム３）を
有するとともに、これらビーム群の外側にそれぞれダミ
ービーム２０を有している。ビーム１３の上面にはそれ
ぞれ電極１４が設けられている。また、半導体基板１２
の裏面の略全域には共通の電極１５が設けられている。
また、ダミービーム２０の上面にも電極２１が形成され
ている。ダミービーム２０の電極２１は、ビーム１３の
電極１４を形成するときに同時に形成されたものであ
る。そして、ビーム１３及びダミービーム２０はビーム
幅が相互に異なっていてもビーム高さは同じ高さに形成
されている。

【００２１】ビーム１３は、同一構成の半導体レーザ部
となり、前記電極１５と電極１４に所定の電極を印加す
ると、ビーム１３の端面からそれぞれレーザ光を出射す
る構成になっている。しかし、ダミービーム２０は、電
極１５と電極２１との間に所定の電圧が印加されてもダ
ミービーム２０の端面からはレーザ光は出射されない構
造になっている。３本のビーム１３は同じ断面構造とな
るとともに、ビーム幅も同じであり、電極１４の幅も同
じである。

【００２２】これに対してダミービーム２０はビーム幅
がビーム１３に比較して広く、かつ電極２１の幅も電極
１４の幅よりも広くなっている。

【００２３】また、ビーム１３及びダミービーム２０の
間の分離溝（アイソレーション溝）２２の溝幅も同じ
幅、即ち、分離溝２２の断面構造も全て同じになってい
る。また、電極１４や電極２１が設けられない半導体基
板１２の一面側の表面、即ち分離溝２２の表面をも含む
面は絶縁膜（酸化膜）２３で被われている。

【００２４】また、図示しないが多ビーム半導体レーザ
素子１１のレーザ光を出射する端面（出射面）は、それ
ぞれ所定の反射率を有する被膜で被われている。

【００２５】つぎに、多ビーム半導体レーザ素子１１の
製造方法について説明する。この製法説明によって多ビ
ーム半導体レーザ素子１１の構造を明らかにする。図２
乃至図１１は多ビーム半導体レーザ素子の製造に係わる
図であり、図２は多ビーム半導体レーザ素子の製造方法
を示すフローチャートである。なお、これらの図におい
て各部のハッチングを省略して図の明瞭化を図ってい
る。

【００２６】半導体レーザ素子（多ビーム半導体レーザ
素子）は、図２のフローチャートで示すように、素子製
造作業開始後、多層成長（ステップ１０１：Ｓ１０
１）、リッジストライプ形成（Ｓ１０２）、選択埋込成
長（Ｓ１０３）、キャップ層成長（Ｓ１０４）、分離溝
形成（Ｓ１０５）、酸化膜形成（Ｓ１０６）、Ｐ−電極
形成（Ｓ１０７）、裏面研磨（Ｓ１０８）、Ｎ−電極形
成（Ｓ１０９）、劈開（Ｓ１１０）、反射膜形成（Ｓ１
１１）、チップ化（Ｓ１１２）の各工程を経て作業が終
了し製造される。

【００２７】つぎに、前記各工程について説明する。多
ビーム半導体レーザ素子１１の製造においては、図３に
示すように半導体基板１２が用意される。実際の製造に
おいては寸法の大きいウエハと呼称される半導体基板が
用意され、素子形成の最終段階でウエハを縦横に分断し
て小片からなる半導体レーザ素子を製造するものである
が、説明の便宜上単一の半導体レーザ素子を製造する状
態で以下説明する。

【００２８】半導体基板１２は、厚さ数百μｍのＮ導電
型（第１導電型）のＧａＡｓ基板で構成されている。こ
のＮ型ＧａＡｓからなる半導体基板１２はＳｉを不純物
とし、不純物濃度が２．０×１０^１８ｃｍ^−３程度とな
っている。半導体基板１２の主面は（００１）結晶面と
なっている。

【００２９】つぎに、半導体基板１２の一面（上面）側
に半導体層を順次ＭＯＣＶＤ（Metalorganic Chemical
Vapor Deposition）法やＭＢＥ（Molecular Beam Epita
xy）法で形成し、多層の半導体層を形成する（Ｓ１０
１）。本実施形態１ではＭＯＣＶＤ法で形成する。半導
体層形成においては、図３に示すように、Ｎ型ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層２５（混晶比ｘ＝０．７、Ｓｅ濃度
１．０×１０^１８ｃｍ^−３程度、厚さ１．５μｍ）、ア
ンドープのＧａＩｎＰ活性層２６（厚さ０．０６μ
ｍ）、Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２７（混晶比ｘ＝
０．７、Ｚｎ濃度６．０×１０^１７ｃｍ^−３程度、厚さ
１．５μｍ）、Ｐ型ＧａＡｓキャップ層２８（Ｚｎ濃度
１．０×１０^１８ｃｍ^−３程度、厚さ０．２５μｍ）を
順次積層する。

【００３０】つぎに、図４に示すように、常用のホトリ
ソグラフィ技術及びエッチング技術によって、半導体基
板１２の主面に〈１１０〉方向に幅２．０μｍ（厚さ２
００ｎｍ）のＳｉＯ_２膜からなるＣＶＤマスク３０を形
成する。その後、このＣＶＤマスク３０をマスクとして
Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２７の途中深さまでエッ
チングを行い、リッジ３１を形成する（Ｓ１０２）。こ
のエッチングによって平坦部のＰ型ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層２７の厚さは０．２μｍ程度となり、この状態で
のリッジ３１の幅（下部）は、例えば、５．０μｍとな
る。エッチング液は例えば、Ｈ_２ＳＯ_４系を使用する。
これにより、３本のリッジストライプが形成される。リ
ッジストライプの配列ピッチは、例えば、３０μｍとな
る。

【００３１】つぎに、図５に示すように、半導体基板１
２の主面上に選択埋込成長を行ってブロック層を形成す
る（Ｓ１０３）。即ち、ＭＯＣＶＤ法によって半導体基
板１２の主面にＮ型ＧａＡｓブロック層３５（Ｓｅ濃度
２．０×１０^１８ｃｍ^−３程度、厚さ１．０μｍ）を形
成する。この際、リッジ形成のＣＶＤマスク３０は選択
埋込成長のマスクとして作用する。

【００３２】つぎに、ＳｉＯ_２ＣＶＤマスク３０をＨＦ
系エッチ液で除去し、図６に示すように、Ｐ型ＧａＡｓ
キャップ層３６（Ｚｎ濃度２．０×１０^１８ｃｍ^−３程
度、厚さ３．０μｍと、Ｚｎ濃度５．０×１０^１９ｃｍ
^−３程度、厚さ０．５μｍ）をＭＯＣＶＤ法によって形
成する（Ｓ１０４）。

【００３３】つぎに、図７に示すように、半導体基板１
２の主面に選択的にストライプ状のマスク３７を形成す
るとともに、このマスク３７をエッチング用マスクとし
て、Ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２５を越えて半導体
基板１２の表面に到達するＶ字状の分離溝（アイソレー
ション溝）２２を所定本数形成する。隣り合う４本の分
離溝２２によって３本のビーム１３を形成するととも
に、その外側の分離溝２２とによってダミービーム２０
をそれぞれ形成する（Ｓ１０５）。アイソレーション溝
の形成は、例えば、Ｂｒメタノールエッチ液によって形
成する。アイソレーション溝２２の深さは１０μｍ程度
になる。

【００３４】つぎに、マスク３７を除去した後、図８に
示すように、酸化膜（絶縁膜）２３を形成する（Ｓ１０
６）。例えば、半導体基板１２の主面にＰＳＧ（リンシ
リケートガラス）膜と、このＰＳＧ膜上に重なるＳｉＯ
_２ＣＶＤ膜を形成する。ＰＳＧ膜は１００ｎｍ程度、Ｓ
ｉＯ_２ＣＶＤ膜は２００ｎｍ程度とする。この段階で
は、３本のビーム１３の上面平坦部分の幅ａは１０μｍ
程度、ダミービーム２０の上面平坦部分の幅ｂは９５μ
ｍ程度、ビーム１３同士またはビーム１３とダミービー
ム２０間の分離溝２２の幅ｃは２０μｍ程度、半導体レ
ーザ素子（半導体レーザチップ）同士の境界となる分離
溝２２の幅ｄは６０μｍ程度となっている。

【００３５】つぎに、図９に示すように、ビーム１３及
びダミービーム２０の平坦な上面部分の絶縁膜２３を選
択的に除去するとともに、その開口部分に電極１４及び
電極２１を形成する（Ｓ１０７）。電極１４はＰ−電極
となる。電極１４及び電極２１は同時に形成される。電
極１４及び電極２１は、例えば、下層がＣｒ、上層がＡ
ｕからなる二層構造（厚さ０．５μｍ）となっている。
例えば、電極１４の幅ｅは７μｍ程度、電極２１の幅ｆ
は８５μｍ程度となっている。

【００３６】つぎに、半導体基板１２の裏面を研磨（Ｓ
１０８）して所定の厚さとした後、図１０に示すよう
に、半導体基板１２の裏面に共通の電極１５を形成する
（Ｓ１０９）。この電極１５はＮ−電極となり、例え
ば、最下層がＡｕＧｅＮｉからなるＡｕＧｅＮｉ／Ｃｒ
／Ａｕの多層構造（厚さ０．７μｍ）となっている。

【００３７】つぎに、半導体基板１２をビーム１３の延
在方向に直交する方向に劈開（Ｓ１１０）して図示しな
い短冊体を形成した後、劈開面に所定の反射率の被膜
（反射膜）を形成し（Ｓ１１１）、ついで前記短冊体を
所定位置で分断してチップ化する（Ｓ１１２）ことによ
って、図１に示すような多ビーム半導体レーザ素子１１
を製造する。多ビーム半導体レーザ素子１１は、例え
ば、ビームの延在方向の長さ、即ち光導波路の長さが４
００μｍ、幅が４００μｍ、厚さが１００μｍとなる。

【００３８】このような多ビーム半導体レーザ素子１１
は、封止容器に組み込まれて半導体レーザ装置として使
用される。図１１は多ビーム半導体レーザ素子１１を組
み込んだ半導体レーザ装置４０である。半導体レーザ装
置４０は、アセンブリの主体部品となるパッケージ本体
４１と、このパッケージ本体４１の表面側に取り付けら
れる蓋体４２とを有している。パッケージは、パッケー
ジ本体４１と蓋体４２によって形成されている。

【００３９】前記パッケージ本体４１は数ｍｍの厚さの
円形の金属板からなり、その表面の中央から外れた部分
には銅製のヒートシンク４３が鑞材等で固定されてい
る。前記ヒートシンク４３の前記パッケージ本体４１の
中央に面する側面（前面）の先端側にはシリコンカーバ
イト（ＳｉＣ）からなるサブマウント４４が固定されて
いる。

【００４０】前記サブマウント４４は、半導体レーザ素
子（多ビーム半導体レーザ素子）１１よりも大きい矩形
板からなり、図１２に示すように、一面の実装面には５
本の電極４５が設けられている。この５本の電極４５
は、サブマウント４４の一端から内側に平行に延在する
とともに、この５本の電極４５は多ビーム半導体レーザ
素子１１の各ビーム、即ちビーム１３及びダミービーム
２０の電極１４，２１に対面している。そして、この対
面部分の電極４５上にはソルダー層４６が形成されてい
る。ソルダー層４６は例えばＰｂＳｎからなっている。
各ソルダー層４６は多ビーム半導体レーザ素子１１の各
電極１４，２１に一致するパターンになり、多ビーム半
導体レーザ素子１１がフェイスダウンボンディングによ
り固定されるようになっている。図１２ではサブマウン
ト４４の上方にフェイスダウンボンディングされる多ビ
ーム半導体レーザ素子１１を表示してある。このフェイ
スダウンボンディングでは、多ビーム半導体レーザ素子
１１の電極１４，２１をソルダー層４６に位置決めして
重ね、ソルダー層４６を加熱して一時的に溶かして図１
３に示すように多ビーム半導体レーザ素子１１をサブマ
ウント４４に固定する。

【００４１】ビーム１３の電極１４が重なるソルダー層
４６を支持する電極４５は配線として使用され、かつワ
イヤが接続されるため、この電極４５はチップ固定領域
の外側に延在している。これに対してダミービーム２０
の電極２１に対面するソルダー層４６を支持する電極４
５は配線として使用しないのでチップ固定領域から外側
に長くは延在していない。また、サブマウント４４の裏
面にも電極４７が設けられている。

【００４２】一方、前記パッケージ本体４１の中央に
は、前記半導体レーザ素子１１の後端から出射されるレ
ーザ光を受光する受光素子（ＰＤ）５０が固定されてい
る。

【００４３】また、前記パッケージ本体４１には４本の
外部電極端子（リード）５１が固定されている。４本の
リード５１（リード２〜リード５）は絶縁体５２を介し
てパッケージ本体４１に貫通状態で固定されている。残
りの１本のリード５１（リード１）はパッケージ本体４
１の裏面に突き合わせ状態で固定されている。

【００４４】パッケージ本体４１の表面側に突出したリ
ード５１の先端と、前記サブマウント４４の電極ワイヤ
ボンディング部や受光素子５０の一方の電極は、導電性
のワイヤ５３で電気的に接続されている。受光素子５０
の裏面の電極はパッケージ本体４１を介して１本のリー
ド５１に電気的に接続される。なお、図１１の左下の図
は半導体レーザ装置６０の等価回路図である。

【００４５】他方、前記蓋体４２はキャップ構造からな
るとともに、その中央にレーザ光（レーザビーム）６１
を透過させる光透過窓６２を有している。この光透過窓
６２は、蓋体４２に設けた穴の部分に透明ガラス板６３
を重ねて固定することによって形成される。

【００４６】このような半導体レーザ装置６０において
は、所定のリード５１にそれぞれ所定の電圧を印加する
ことによって、一乃至複数の半導体レーザ部を動作させ
てレーザ光６１を光透過窓６２から放射することができ
る。また、これらの光出力は前記受光素子５０でモニタ
ーできることになる。図１１では３本のレーザ光６１を
レーザ光１，レーザ光２，レーザ光３として示してあ
る。

【００４７】図１４は前記半導体レーザ装置６０をレー
ザビームプリンタに組み込んだ状態を示す模式図であ
る。半導体レーザ装置６０から出射した３本のレーザビ
ーム６１をコリメートレンズ６９を通した後、回転制御
されるポリゴンミラー７０で反射させ、結像レンズ７１
及びｆθレンズ７２を通してレーザビームプリンタの感
光ドラム７３の感光面７４に集光させる。レーザビーム
６１は感光ドラム７３の軸方向に沿って走査される。ま
た、感光ドラム７３は回転制御される。

【００４８】感光ドラム７３の感光面７４は書き込む前
に一様に帯電されていることから、レーザビーム６１が
照射された部分は電位が抜け、そこにカーボン粉末（ト
ナー）が付着して現像されることになる。図示しない転
写部分で静電力によって前記トナーを紙に写し取ること
によってレーザビームプリンタが行われる。

【００４９】半導体レーザ装置６０は３本のレーザビー
ム６１を出射することから、一回の走査で３本のレーザ
ビーム６１による幅の広い顕像化が可能になり、１本の
レーザビームの場合に比較して印刷時間は１／３程度と
短くなる。

【００５０】本実施形態１によれば以下の効果を有す
る。

【００５１】（１）ビーム１３の電極部分（電極１４）
が半導体チップの固定部分として使用されるが、これに
加えてダミービーム２０の電極部分（電極２１）が半導
体チップの固定部分として使用されることから、チップ
付け強度が確保でき、チップ付け強度の信頼性が高くな
る。

【００５２】（２）多ビーム半導体レーザ素子１１にお
いて３本設けられるビーム１３のビーム幅が同じとなる
ことから、ビーム間の放熱性のバラツキが少なくなり、
ビーム間の熱特性バラツキが低減する。この結果、各レ
ーザ光の特性が均質になる。

【００５３】（３）ビーム１３間の分離溝２２の溝幅が
同じになることから、ビーム毎の接合容量のバラツキが
減り、周波数特性のバラツキが減る。この結果各レーザ
光６１の特性が同じになる。従って、ビーム間の特性バ
ラツキ低減から、各種電子装置に組み込んだ場合、レー
ザビームごとの調整も不要となり、調整コストが低減さ
れる。

【００５４】（４）３レーザビームの多ビーム半導体レ
ーザ素子１１を組み込んだ半導体レーザ装置６０を光源
とするレーザビームプリンタでは、３本のレーザ光６１
を使用するため、１本のレーザビームを使用する場合に
比較して、プリント時間が約１／３と短縮され、高速な
レーザビームプリンタを提供することができる。

【００５５】図１５は本実施形態１の変形例である多ビ
ーム半導体レーザ素子の模式的斜視図である。この変形
例の多ビーム半導体レーザ素子１１は、実施形態１の多
ビーム半導体レーザ素子１１において、中央の３本のビ
ーム１３の両側のダミービーム２０も、そのメサ構造は
ビーム１３と同様な半導体レーザ部を構成する構造にな
っている。この構造では３本のビーム１３とダミービー
ム２０の電極１４，２１が同じ高さの面上に配置される
ため、半導体レーザ装置に組み込んだ際にソルダー層と
接触しやすくなり、ソルダーの濡性が改善され、チップ
接着強度のより向上を図ることができる。

【００５６】図１６は本実施形態１の第２の変形例であ
る多ビーム半導体レーザ素子の模式的斜視図である。こ
の変形例による多ビーム半導体レーザ素子１１は、ビー
ム１３の半導体レーザ部がエアーリッジ構造の例であ
る。エアーリッジ構造の場合、各ビーム１３のリッジ上
の平坦部の幅は２μｍ程度と狭いことから、ジャンクシ
ョンダウン組立では、チップ付け面積が不足してしま
う。そこで、３本のビーム１３の両側にダミービーム２
０を設ける構造とする。ダミービーム２０では半導体レ
ーザ部はエアーリッジ構造となるが、この場合電極２１
の幅が広くなるようにリッジ幅も広くする。ビーム１３
及びダミービーム２０におけるエアーリッジ構造の高さ
も同じ高さとし、電極１４及び電極２１をチップ固定に
利用する。

【００５７】また、このエアーリッジ構造において、ビ
ーム１３及びダミービーム２０のエアーリッジ構造の高
さが同じであることから、ビーム１３のリッジ部にダメ
ージが加わり難い構造となり多ビーム半導体レーザ素子
１１を半導体レーザ装置６０に組み込んだ際の品質が安
定する。

【００５８】なお、エアーリッジ構造とは、簡単に説明
するならば、通常のリッジ構造において、リッジ側面部
への埋込成長を行わない点が異なり、リッジ部分とリッ
ジ外側とのクラッド層の厚さの差により生じる屈折率の
差により、リッジ部分に光を閉じ込めてレーザ発振させ
る構造である。ＧａＡｓ埋込層による光吸収がないた
め、低動作電流であるとともに、埋込成長工程がないた
め構造が簡単で高歩留りが得やすく、安価に製造できる
などの特長があるものである。

【００５９】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。また、
本発明による多ビーム半導体レーザ素子はレーザビーム
プリンタやＰＰＣ等の印刷機器の光源以外に、ＤＶＤ等
の光源としても使用することができる。

【００６０】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００６１】（１）均質なレーザ光を複数本出射できる
多ビーム半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置を提供
することができる。

【００６２】（２）チップ付け強度を高めることができ
る多ビーム半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置を提
供することができる。

【００６３】（３）周波数特性や熱特性が優れかつ多ビ
ーム半導体レーザ素子の接合の信頼性が高い半導体レー
ザ装置を提供することができる。

【００６４】（４）印刷速度を高めることができるレー
ザビームプリンタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態（実施形態１）である多ビ
ーム半導体レーザ素子の模式的斜視図である。

【図２】本実施形態１の多ビーム半導体レーザ素子の製
造方法を示すフローチャートである。

【図３】本実施形態１の多ビーム半導体レーザ素子の製
造において多層成長が終了した基板の一部を示す断面図
である。

【図４】本実施形態１の多ビーム半導体レーザ素子の製
造においてリッジストライプ形成が終了した基板の一部
を示す断面図である。

【図５】本実施形態１の多ビーム半導体レーザ素子の製
造において選択埋込成長によってブロック層形成が終了
した基板の一部を示す断面図である。

【図６】本実施形態１の多ビーム半導体レーザ素子の製
造においてキャップ層形成が終了した基板の一部を示す
断面図である。

【図７】本実施形態１の多ビーム半導体レーザ素子の製
造において分離溝形成が終了した基板の一部を示す断面
図である。

【図８】本実施形態１の多ビーム半導体レーザ素子の製
造において酸化膜形成が終了した基板の一部を示す断面
図である。

【図９】本実施形態１の多ビーム半導体レーザ素子の製
造においてＰ−電極形成が終了した基板の一部を示す断
面図である。

【図１０】本実施形態１の多ビーム半導体レーザ素子の
製造においてＮ−電極形成が終了した基板の一部を示す
断面図である。

【図１１】本実施形態１の一部が切り欠かれた多ビーム
半導体レーザ装置の斜視図である。

【図１２】本実施形態１の半導体レーザ装置に組み込ま
れるサブマウントと、サブマウントに固定される半導体
レーザ素子を示す斜視図である。

【図１３】前記サブマウントと、前記サブマウントに固
定された半導体レーザ素子を示す斜視図である。

【図１４】本実施形態１の多ビーム半導体レーザ装置を
組み込んだレーザビームプリンタの概要を示す模式図で
ある。

【図１５】本実施形態１の第１の変形例である多ビーム
半導体レーザ素子の模式的斜視図である。

【図１６】本実施形態１の第２の変形例である多ビーム
半導体レーザ素子の模式的斜視図である。

【図１７】本発明に先立って本発明者が検討した多ビー
ム半導体レーザ素子の模式的斜視図である。

【図１８】本発明に先立って本発明者が検討した他の多
ビーム半導体レーザ素子の模式的斜視図である。

【符号の説明】

１１…半導体レーザ素子（多ビーム半導体レーザ素
子）、１２…半導体基板、１３…ビーム、１４…電極、
１５…電極、２０…ダミービーム、２１…電極、２２…
分離溝（アイソレーション溝）、２３…絶縁膜（酸化
膜）、２５…Ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、２６…Ｇ
ａＩｎＰ活性層、２７…Ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層、２８…Ｐ型ＧａＡｓキャップ層、３０…ＣＶＤマス
ク、３１…リッジ、３５…Ｎ型ＧａＡｓブロック層、３
６…Ｐ型ＧａＡｓキャップ層、３７…マスク、４０…半
導体レーザ装置、４１…パッケージ本体、４２…蓋体、
４３…ヒートシンク、４４…サブマウント、４５…電
極、４６…ソルダー層、４７…電極、５０…受光素子
（ＰＤ）、５１…外部電極端子（リード）、５２…絶縁
体、５３…ワイヤ、６０…半導体レーザ装置、６１…レ
ーザ光（レーザビーム）、６２…光透過窓、６３…透明
ガラス板、６９…コリメートレンズ、７０…ポリゴンミ
ラー、７１…結像レンズ、７２…ｆθレンズ、７３…感
光ドラム、７４…感光面。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】端面からレーザ光を出射するビームを半
導体基板の一面に並んで複数有し、前記各ビームの上面
に電極を有する多ビーム半導体レーザ素子であって、前記半導体基板の一面に前記ビームと同じ高さになると
ともに上面に電極を有するダミービームを１乃至複数設
けたことを特徴とする多ビーム半導体レーザ素子。
【請求項２】前記ダミービームの幅は前記ビームの幅
よりも広くなるとともに、前記ダミービームの前記電極
の幅は前記ビームの前記電極の幅よりも広くなっている
ことを特徴とする請求項１に記載の多ビーム半導体レー
ザ素子。
【請求項３】前記複数のビーム群の外側に前記ダミー
ビームが設けられていることを特徴とする請求項１に記
載の多ビーム半導体レーザ素子。
【請求項４】前記各ビームは前記半導体基板の一面に
設けられた分離溝によって相互に電気的に分離されてい
るとともに、前記分離溝の幅は同じ幅になっていること
を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記
載の多ビーム半導体レーザ素子。
【請求項５】パッケージ本体およびレーザ光を透過さ
せる光透過窓を有する蓋体とからなるパッケージと、前
記パッケージ本体に固定されかつ複数のレーザ光を出射
する多ビーム半導体レーザ素子と、前記パッケージ本体
に取り付けられかつ前記パッケージの内外に亘って延在
する複数の外部電極端子と、前記多ビーム半導体レーザ
素子の各電極と前記外部電極端子を接続する接続手段と
を有する半導体レーザ装置であって、前記多ビーム半導
体レーザ素子は請求項１乃至請求項４のいずれか１項に
記載の構成になっていることを特徴とする半導体レーザ
装置。