JP2009158709A - 面発光型半導体レーザアレイおよび面発光型半導体レーザ - Google Patents

Abstract

【課題】良好な温度特性を有する面発光型半導体レーザアレイを提供する。
【解決手段】本発明に係る面発光型半導体レーザアレイ１０００は，平面視において配列された複数の面発光型半導体レーザ１００を含み、複数の面発光型半導体レーザの各々は、分布ブラッグ反射型の第１ミラー１２０と、第１ミラーの上方に形成された活性層１０３と、活性層の上方に形成された第２ミラー１０４と、を含み、第１ミラーは、第１領域１２２と、第１領域の直接上に形成された第２領域１２４と、からなり、第１領域は、第２領域よりも高抵抗であるとともに，複数の面発光型半導体レーザのうちの少なくとも２つが共有する領域である。
【選択図】図２

Description

本発明は、面発光型半導体レーザアレイおよび面発光型半導体レーザに関する。

レーザプリンタの高速化を図るため、垂直共振器面発光型レーザ（ＶＣＳＥＬ）素子がマトリクス状に配置されたＶＣＳＥＬアレイを用いたレーザ光源が提案されている。このレーザ光源において、より高解像度な光源を得るためには、ＶＣＳＥＬアレイの高密度化が必要である。しかし、印画の際に複数のＶＣＳＥＬ素子を同時に点灯させる方式を取る場合、点灯したＶＣＳＥＬ素子が熱源となって、他の点灯しているＶＣＳＥＬ素子に熱が伝わり、特性を劣化させてしまうことがある。これを回避する手段の1つとして、下記特許文献１には、印画に必要なＶＣＳＥＬ素子を１つ１つ順次点灯させる駆動方式（マトリクス駆動）が開示されている。このマトリクス駆動を実現するためには、アレイを構成するＶＣＳＥＬ素子を独立駆動できるように、半絶縁性（Semi-Insulated：ＳＩ）基板に到達する絶縁分離用の溝が設けられたＶＣＳＥＬアレイ（下記特許文献２参照）が用いられる。
特開平９−１３１９１９号公報 特開平１１−６８２３０号公報

しかしながら、上述したようにＳＩ基板に到達する溝を設けると、到達しない場合に比べ、共振器のメサ状部の体積が小さくなり、熱容量が小さくなる。その結果、良好な温度特性を確保できなくなる場合がある。より具体的には、放熱性が悪いと高温駆動時に十分な光出力が得られず、高温環境下でのＶＣＳＥＬの駆動が困難となる。

本発明の目的の１つは、良好な温度特性を有する面発光型半導体レーザアレイおよび該面発光型半導体レーザアレイに適用できる面発光型半導体レーザを提供することにある。

本発明に係る面発光型半導体レーザアレイは、
平面視において配列された複数の面発光型半導体レーザを含み、
前記複数の面発光型半導体レーザの各々は、
分布ブラッグ反射型の第１ミラーと、
前記第１ミラーの上方に形成された活性層と、
前記活性層の上方に形成された分布ブラッグ反射型の第２ミラーと、
を含み、
前記第１ミラーは、第１領域と、前記第１領域の直接上に形成された第２領域と、からなり、
前記第１領域は、前記第２領域よりも高抵抗であるとともに、前記複数の面発光型半導体レーザのうちの少なくとも２つが共有する領域である。

本発明に係る面発光型半導体レーザアレイでは、前記第１領域は、前記第２領域よりも高抵抗であるとともに、前記複数の面発光型半導体レーザのうちの少なくとも２つが共有する領域である。このため、前記第１領域が、前記複数の面発光型半導体レーザの前記第２領域のうち、少なくとも２つの間の漏れ電流を抑制することができる。これにより、例えば従来例のように、基板まで到達する溝を設ける必要はなく、前記第１領域に到達する溝を設ければ良い。その結果、従来例に比べ、前記第１ミラーの体積が大きくなり、熱容量が大きくなる。従って、本発明に係る面発光型半導体レーザアレイは、良好な温度特性を有することができる。

なお、本発明に係る記載では、「上方」という文言を、例えば、「特定の部材（以下「Ａ部材」という）の「上方」に形成された他の特定の部材（以下「Ｂ部材」という）」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ａ部材上に直接Ｂ部材が形成されているような場合と、Ａ部材上に他のものを介してＢ部材が形成されているような場合とが含まれるものとして、「上方」という文言を用いている。

本発明に係る面発光型半導体レーザアレイにおいて、
前記第２領域は、第１導電型の半導体からなり、
前記第２ミラーは、第２導電型の半導体からなることができる。

本発明に係る面発光型半導体レーザアレイにおいて、
さらに、前記第１ミラーの下方に形成された基板を含み、
前記基板は、ｎ型またはｐ型の半導体からなることができる。

なお、本発明に係る記載では、「下方」という文言を、例えば、「特定の部材（以下「Ｃ部材」という）の「下方」に形成された他の特定の部材（以下「Ｄ部材」という）」などと用いている。本発明に係る記載では、この例のような場合に、Ｃ部材の下に直接Ｄ部材が形成されているような場合と、Ｃ部材の下に他のものを介してＤ部材が形成されているような場合とが含まれるものとして、「下方」という文言を用いている。

本発明に係る面発光型半導体レーザアレイにおいて、
前記第１領域および前記第２領域は、第１導電型の半導体からなり、
前記第１領域を第１導電型にするための不純物の濃度は、前記第２領域を第１導電型にするための不純物の濃度よりも小さいことができる。

本発明に係る面発光型半導体レーザアレイにおいて、
前記第１領域は、半絶縁性であることができる。

本発明に係る面発光型半導体レーザアレイにおいて、
前記第１領域は、真性半導体からなることができる。

本発明に係る面発光型半導体レーザアレイにおいて、
前記第１領域は、整流部を有し、
前記整流部は、
第１導電型の半導体からなる第１半導体層と、
前記第１半導体層の上方または下方に形成され、第２導電型の半導体からなる第２半導体層と、を備えることができる。

本発明に係る面発光型半導体レーザアレイにおいて、
前記第１領域は、複数の前記整流部を有し、
前記複数の整流部は、上下方向に積層されていることができる。

本発明に係る面発光型半導体レーザアレイにおいて、
前記第２領域は、第１導電型の半導体からなり、
前記第１領域のうちの少なくとも一部は、第２導電型の半導体層であり、
前記第２導電型の半導体層は、前記第２領域に接していることができる。

本発明に係る面発光型半導体レーザアレイにおいて、
さらに、前記複数の面発光型半導体レーザのうちの少なくとも２つの間に形成された絶縁部を含み、
前記絶縁部は、少なくとも前記第２領域と同一の層構造を有する領域に、プロトンを打ち込むことにより形成されたものであり、
前記絶縁部は、前記第１領域と接していることができる。

本発明に係る面発光型半導体レーザアレイにおいて、
前記複数の面発光型半導体レーザは、マトリクス状に配列されており、
前記第１領域は、前記複数の面発光型半導体レーザの前記第２領域のうち、第１方向に配列されたものを互いに電気的に分離しており、
前記複数の面発光型半導体レーザの前記第２領域のうち、第２方向に配列されたものは、互いに電気的に接続されていることができる。

本発明に係る面発光型半導体レーザは、
分布ブラッグ反射型の第１ミラーと、
前記第１ミラーの上方に形成された活性層と、
前記活性層の上方に形成された分布ブラッグ反射型の第２ミラーと、
を含み、
前記第１ミラーは、第１領域と、前記第１領域の直接上に形成された第２領域と、からなり、
前記第１領域は、前記第２領域よりも高抵抗である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。

１． まず、本実施形態に係る面発光型半導体レーザアレイ（以下「レーザアレイ」ともいう）１０００について説明する。

図１は、レーザアレイ１０００を概略的に示す平面図であり、図２は、図１のII−II線断面図である。レーザアレイ１０００は、図１及び図２に示すように、複数の面発光型半導体レーザ（以下「面発光レーザ」ともいう）１００と、絶縁部１２６と、絶縁層１１６と、を含むことができる。なお、図１では、絶縁部１２６及び絶縁層１１６については、便宜上、その図示を省略している。

複数の面発光レーザ１００は、平面視（図１参照）において配列されている。複数の面発光レーザ１００は、例えばマトリクス状に配列されている。複数の面発光レーザ１００は、例えば、図示の例では、第１方向（Ｘ方向）に並んだ３つの面発光レーザ１００の組が、第１方向とは異なる第２方向（Ｙ方向）に３つ並んでいる。即ち、図示の例では、９つの面発光レーザ１００が３×３の行列状に配列されている。また、図示の例では、第１方向と第２方向の成す角の角度は、約７０度である。なお、面発光レーザ１００の数や配列などは、図示の例に限定されるわけではない。

面発光レーザ１００としては、例えば、垂直共振器面発光型レーザ（ＶＣＳＥＬ）、垂直外部共振器面発光型レーザ（ＶＥＣＳＥＬ）などが挙げられる。面発光レーザ１００は、図１及び図２に示すように、基板１０１と、第１ミラー１２０と、活性層１０３と、第２ミラー１０４と、第１電極１０７と、第２電極１０９と、を含むことができる。

基板１０１は、複数の面発光レーザ１００に共有されていることができる。基板１０１は、ｎ型またはｐ型の半導体からなることが好ましく、ｎ型の半導体からなることがより好ましい。これにより、高い信頼性を有し、高い歩留まりで製造することが可能なレーザアレイ１０００を提供することができる。詳細については後述する。基板１０１としては、例えば、ｎ型ＧａＡｓ基板などを用いることができる。なお、基板１０１として、例えば半絶縁性の半導体基板などを用いることも可能である。

第１ミラー１２０は、例えば図２に示すように、基板１０１上に形成されている。第１ミラー１２０は、分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）のミラーである。具体的には、第１ミラー１２０は、例えば、Ａｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓ層とＡｌ_０．１２Ｇａ_０．８８Ａｓ層とを交互に積層した４０ペアのＤＢＲミラーである。第１ミラー１２０は、第１領域１２２と、第１領域１２２の直接上に形成された第２領域１２４と、からなる。具体的には、第１領域１２２は、例えば、Ａｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓ層２１とＡｌ_０．１２Ｇａ_０．８８Ａｓ層２２とを交互に２０ペア積層したものである。また、第２領域１２４は、例えば、Ａｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓ層２３とＡｌ_０．１２Ｇａ_０．８８Ａｓ層２４とを交互に２０ペア積層したものである。第２領域１２４は、第１導電型（例えばｎ型）の半導体からなることができる。

第１領域１２２は、第２領域１２４よりも高抵抗である。これにより、例えば、第１領域１２２が複数の第２領域１２４のうちの少なくとも２つを互いに電気的に分離することができる。図示の例では、第１領域１２２は、Ｘ方向に配列された３つの面発光レーザ１００の第２領域１２４を互いに電気的に分離している。

第１領域１２２の抵抗を第２領域１２４の抵抗よりも高くする手段としては、例えば以下のものが挙げられるが、これらに限定されるわけではない。なお、第１領域１２２の抵抗とは、第１領域１２２を構成するすべての層の抵抗の平均値である。第２領域１２４の抵抗についても同様である。

第１の例としては、第１領域１２２及び第２領域１２４を例えばｎ型の半導体から構成し、第１領域１２２をｎ型にするための不純物の濃度を、第２領域１２４をｎ型にするための不純物の濃度よりも小さくすれば良い。

第２の例としては、第１領域１２２を半絶縁性の半導体から構成し、第２領域１２４を例えばｎ型の半導体から構成すれば良い。第１領域１２２が例えば半絶縁性のＧａＡｓからなる場合には、第１領域１２２のシート抵抗は、数万Ω／□〜数ＭΩ／□のオーダーであり、第１領域１２２の不純物濃度は、例えば１×１０^１６［ｃｍ^−２］以下であることができる。なお、第２領域１２４の不純物濃度は、例えば１×１０^１８［ｃｍ^−２］程度であることができる。

第３の例としては、第１領域１２２を真性半導体から構成し、第２領域１２４を例えばｎ型の半導体から構成すれば良い。

また、例えば、第１領域１２２は、１または複数の整流部を有することができる。この整流部は、第１半導体層と、第２半導体層と、を備えることができる。第１半導体層は、第１導電型（例えばｎ型）の半導体からなる。第２半導体層は、第１半導体層の上または下に形成され、第２導電型（例えばｐ型）の半導体からなる。第１半導体層と第２半導体層は、ｐｎダイオードを構成することができる。このｐｎダイオードには、どの面発光レーザ１００を駆動したとしても、順バイアス電圧が印加されることはない。従って、ｐｎダイオードの整流性により、例えば図示の例では、第１領域１２２は、Ｘ方向に配列された３つの面発光レーザ１００の第２領域１２４の各々の間の漏れ電流を抑制することができる。なお、例えば、ｎ型のＡｌＧａＡｓからなる第１半導体層のアルミニウム組成は、ｐ型のＡｌＧａＡｓからなる第２半導体層のアルミニウム組成よりも小さいことが好ましい。

また、同様に、例えば、第２領域１２４は、例えばｎ型の半導体からなり、第１領域１２２のうちの少なくとも一部は、例えばｐ型の半導体層であり、このｐ型の半導体層は、第２領域１２４に接していることができる。これにより、このｐ型の半導体層と第２領域１２４とは、ｐｎダイオード（整流部）を構成することができる。例えば、図２に示す例では、このｐ型の半導体層は、第１領域１２２の最上層であるＡｌ_０．１２Ｇａ_０．８８Ａｓ層２２であっても良いし、この最上層を含む複数の層であっても良い。

第１領域１２２は、複数の面発光レーザ１００のうちの少なくとも２つが共有する領域である。例えば図示の例では、第１領域１２２は、Ｘ方向に配列された３つの面発光レーザ１００が共有する領域である。

Ｙ方向に配列された３つの面発光レーザ１００の第２領域１２４は、例えば図示の例では、互いに電気的に接続されている。

第１領域１２２の平面形状の面積は、第２領域１２４の平面形状の面積よりも大きい。例えば図示の例では、Ｘ方向に配列された３つの面発光レーザ１００の第２領域１２４の各々の間には後述する溝１２５（図４参照）が形成されているため、第１領域１２２の平面形状の面積が第２領域１２４の平面形状の面積よりも大きくなっている。複数の面発光レーザ１００の第１領域１２２のうち、少なくとも２つは、一体的に形成されている。図示の例では、すべての面発光レーザ１００の第１領域１２２が連続して一体的に形成されている。

活性層１０３は、第１ミラー１２０上に形成されている。活性層１０３は、例えば、ＧａＡｓウェル層とＡｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓバリア層とから構成される量子井戸構造を３つ重ねた多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。

第２ミラー１０４は、活性層１０３上に形成されている。第２ミラー１０４は、例えば、第２導電型（例えばｐ型）の半導体からなる。第２ミラー１０４は、例えば、ｐ型Ａｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ_０．１２Ｇａ_０．８８Ａｓ層とを交互に積層した２５ペアのＤＢＲミラーである。

第１ミラー１２０、活性層１０３、及び第２ミラー１０４は、垂直共振器を構成することができる。ｐ型の第２ミラー１０４、不純物がドーピングされていない活性層１０３、及びｎ型の第１ミラー１２０により、ｐｉｎダイオードが構成される。第１ミラー１２０、その第１領域１２２及び第２領域１２４、活性層１０３、並びに、第２ミラー１０４を構成する各層の組成や層数などは、上述した例に限定されるわけではない。

第２ミラー１０４及び活性層１０３は、柱状の半導体堆積体（以下「第１柱状部」という）１３０を構成することができる。第１柱状部１３０の平面形状は、例えば図１に示すような円形などである。図１に示すように、Ｙ方向に配列された３つの面発光レーザ１００の第１ミラー１２０の第２領域１２４は、一体的な柱状の半導体堆積体（以下「第２柱状部」という）１３２を構成することができる。第２柱状部１３２の平面形状は、例えば図１に示すような角の丸い矩形などである。

面発光レーザ１００は、開口部を備える電流狭窄層１０５を有することができる。例えば、第２ミラー１０４を構成する層のうちの少なくとも１層を電流狭窄層１０５とすることができる。電流狭窄層１０５としては、例えば、ＡｌＧａＡｓ層を酸化したものなどを用いることができる。

第１電極１０７は、図１及び図２に示すように、第１ミラー１２０の第２領域１２４の上に形成されている。第１電極１０７は、第２領域１２４と電気的に接続されている。第１電極１０７は、例えば図１に示すように、Ｙ方向に配列された３つの面発光レーザの第１ミラー１２０の第２領域１２４を互いに電気的に接続する共通電極である。第１電極１０７は、例えばＹ方向に直線状に延びている。

第２電極１０９は、図１及び図２に示すように、第１柱状部１３０及び絶縁層１１６の上に形成されている。第２電極１０９は、第２ミラー１０４と電気的に接続されている。第２電極１０９は、例えば図１に示すように、Ｘ方向に配列された３つの面発光レーザの第２ミラー１０４を互いに電気的に接続する共通電極である。第２電極１０９は、例えばＸ方向に直線状に延びている。第２電極１０９は、例えば図１に示すように、開口部１０８を備える円形状の部分を有する。開口部１０８は、第１柱状部１３０上に設けられている。開口部１０８の平面形状は、例えば図１に示すような円形である。開口部１０８によって第２ミラー１０４の上面の一部が露出しており、例えばこの部分からレーザ光が出射されることができる。

絶縁部１２６は、複数の面発光レーザ１００のうちの少なくとも２つの間に形成されている。図示の例では、絶縁部１２６は、Ｘ方向に配列された３つの面発光レーザ１００の第２領域１２４の各々の間に形成されている。絶縁部１２６は、図２に示すように、第２柱状部１３２を囲むように形成されている。絶縁部１２６は、例えば、後述する溝１２５（図４参照）に絶縁体が埋め込まれたものである。絶縁部１２６は、第１ミラー１２０の第１領域１２２の上に形成されている。即ち、絶縁部１２６は、第１領域１２２と接している。絶縁部１２６は、第１領域１２２に達する深さまで形成されていることができる。絶縁部１２６の上には、例えば第１電極１０７の一部が形成されていることができる。

絶縁層１１６は、図２に示すように、第１ミラー１２０、第１電極１０７、及び絶縁部１２６の上に形成されている。絶縁層１１６は、第１柱状部１３０を囲むように形成されている。絶縁層１１６の上には、例えば第２電極１０９の一部が形成されていることができる。絶縁層１１６は、第１電極１０７と第２電極１０９とを電気的に分離している。

本実施形態に係るレーザアレイ１０００は、例えば、レーザプリンタ、レーザディスプレイ、プロジェクタ、光導波路（例えば光ファイバなど）を有する通信装置などに適用されることができる。

２． 次に、本実施形態に係るレーザアレイ１０００の製造方法の一例について、図面を参照しながら説明する。

図３及び図４は、図１及び図２に示す本実施形態のレーザアレイ１０００の一製造工程を概略的に示す断面図であり、それぞれ図２に示す断面図に対応している。

（１）まず、図３に示すように、基板１０１として、例えばｎ型ＧａＡｓ基板を用意する。次に、基板１０１の上に、組成を変調させながらエピタキシャル成長させることにより、半導体多層膜１５０を形成する。半導体多層膜１５０は、後にパターニングされて第１ミラー１２０、活性層１０３、及び第２ミラー１０４となる半導体層を順に積層したものである。なお、第２ミラー１０４を成長させる際に、活性層１０３近傍の少なくとも１層を、後に酸化されて電流狭窄層１０５となる層とすることができる。電流狭窄層１０５となる層としては、例えば、Ａｌ組成が０．９５以上のＡｌＧａＡｓ層などを用いることができる。

（２）次に、図４に示すように、半導体多層膜１５０をパターニングし、所望の形状の第１ミラー１２０、活性層１０３、及び第２ミラー１０４を形成する。これにより、第１柱状部１３０及び第２柱状部１３２が形成される。また、第２柱状部１３２を囲む溝１２５が形成される。半導体多層膜１５０のパターニングは、例えばリソグラフィ技術およびエッチング技術等を用いて行われる。本パターニング工程では、例えばフッ化水素（ＨＦ）水溶液を用いて第２領域１２４の高アルミニウム組成層（例えばＡｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓ層）をエッチングして、低アルミニウム組成層（例えばＡｌ_０．１２Ｇａ_０．８８Ａｓ層）を露出させることができる。これにより、露出した低アルミニウム組成層と第１電極１０７（図１及び図２参照）とをオーミック接触させることができる。

次に、例えば４００℃程度の水蒸気雰囲気中に、第１柱状部１３０及び第２柱状部１３２の形成後の全体を投入することにより、前述の電流狭窄層１０５となる層を側面から酸化して、電流狭窄層１０５を形成することができる。

（３）次に、図２に示すように、第１ミラー１２０の第１領域１２２の上に、第１ミラー１２０の第２領域１２４を取り囲むように絶縁部１２６を形成する。まず、例えばスピンコート法等を用いて全面にポリイミド樹脂等からなる絶縁層を形成する。この絶縁層は、溝１２５を埋め込むことができる。次に、例えばエッチバック法等を用いて第１ミラー１２０の第２領域１２４の上面を露出させる。次に、例えばリソグラフィ技術およびエッチング技術等を用いて絶縁層のパターニングを行う。このようにして所望の形状の絶縁部１２６を形成することができる。

次に、第１電極１０７を形成する。第１電極１０７は、例えば、真空蒸着法およびリフトオフ法の組み合わせ等により、所望の形状に形成されることができる。

次に、図２に示すように、第１ミラー１２０、第１電極１０７、及び絶縁部１２６の上に、第１柱状部１３０を取り囲むように絶縁層１１６を形成する。まず、例えばスピンコート法等を用いて全面にポリイミド樹脂等からなる絶縁層を形成する。次に、例えばエッチバック法等を用いて第１柱状部１３０の上面を露出させる。次に、例えばリソグラフィ技術およびエッチング技術等を用いて絶縁層のパターニングを行う。このようにして所望の形状の絶縁層１１６を形成することができる。

次に、第２電極１０９を形成する。第２電極１０９は、例えば、真空蒸着法およびリフトオフ法の組み合わせ等により、所望の形状に形成されることができる。

（４）以上の工程により、図１及び図２に示すように、本実施形態のレーザアレイ１０００が得られる。

３． 本実施形態に係るレーザアレイ１０００では、例えば図２に示すように、第１領域１２２は、第２領域１２４よりも高抵抗であるとともに、Ｘ方向に配列された３つの面発光レーザ１００が共有する領域である。このため、第１領域１２２が、例えば、３つの面発光レーザ１００の第２領域１２４の各々の間の漏れ電流を抑制することができる。これにより、例えば従来例のように、基板まで到達する溝を設ける必要はなく、図４に示すように、第１領域１２２に到達する溝１２５を設ければ良い。その結果、従来例に比べ、第１ミラー１２０の体積が大きくなり、熱容量が大きくなる。従って、本実施形態に係るレーザアレイ１０００は、良好な温度特性を有することができる。

また、上述したように、本実施形態に係るレーザアレイ１０００を得るためには、例えば従来例のように、基板まで到達する溝を設ける必要はなく、第１領域１２２に到達する溝１２５を設ければ良い。その結果、従来例に比べ、第１ミラー１２０のエッチング量を減らすことができる。即ち、第１ミラー１２０のエッチング時間を短くすることができる。従って、エッチング工程におけるダメージを少なくすることができるので、レーザアレイ１０００の特性劣化や信頼性劣化を抑制することができる。また、エッチング工程に要する消費電力、反応ガス、薬液などを削減することができるので、省エネ・環境保護面でも有効である。

さらに、上述したように、本実施形態に係るレーザアレイ１０００では、第１領域１２２が、例えば、Ｘ方向に配列された３つの面発光レーザ１００の第２領域１２４の各々の間の漏れ電流を抑制することができる。これにより、例えば従来例のように、ＳＩ基板を用いる必要はなく、基板１０１として、ｎ型基板やｐ型基板を用いることができる。例えば、ＳＩ基板を用いて半導体多層膜１５０（図３参照）をエピタキシャル成長させた場合、ウェハのエッチング研磨後の欠陥密度であるＥＰＤ（Etch Pit Density）が大きくなってしまうことがある。例えば、ＳＩ−ＧａＡｓ基板のＥＰＤ［／ｃｍ^２］は、２０００〜１０００００であり、ｐ−ＧａＡｓ基板のそれは、２０００〜１００００であり、ｎ−ＧａＡｓ基板のそれは、５００〜２０００である。ＥＰＤが大きくなると、エピタキシャル成長時にピット付近で欠陥が生じ、良品率に影響を及ぼすことがある。また、この欠陥が原因で多層膜に歪が生じ、レーザアレイチップの信頼性に影響を及ぼすことがある。

従って、レーザアレイ１０００の基板１０１として、ｎ型基板やｐ型基板、特に、ＥＰＤの比較的小さいものを選択できるｎ型基板を用いることにより、高い信頼性を有し、高い歩留まりで製造することが可能なレーザアレイ１０００を提供することができる。

４． 次に、本実施形態に係る面発光レーザアレイの変形例について説明する。なお、上述した図１及び図２に示すレーザアレイ１０００（以下「レーザアレイ１０００の例」という）と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

（１）まず、第１の変形例について説明する。

図５は、本変形例に係るレーザアレイ２０００を概略的に示す平面図であり、図６は、図５のVI−VI線断面図である。

レーザアレイ１０００の例では、図２に示すように、絶縁部１２６が溝１２５（図４参照）に絶縁体が埋め込まれたものである場合について説明した。これに対し、本変形例では、図５及び図６に示すように、絶縁部１２６は、少なくとも第２領域１２４と同一の層構造を有する領域に、プロトンを打ち込むことにより形成されたものであることができる。本変形例に係る絶縁部１２６は、例えば、レーザアレイ１０００の例における半導体多層膜１５０のパターニング工程（図４参照）において、第１柱状部１３０を形成した後、溝１２５を形成することなく、プロトンを打ち込むことにより形成されることができる。プロトンを打ち込む領域は、例えば、溝１２５の形成領域と略同じであることができる。図６に示す例では、プロトンは、第１領域１２２の上部および第２領域１２４と同一の層構造を有する領域に打ち込まれている。絶縁部１２６の平面形状は、例えば図５に示すように、Ｘ方向とＹ方向のそれぞれに延びる複数の直線形状を組み合わせたものとすることができる。

本変形例によれば、レーザアレイ１０００の例に比べ、エッチング工程を減らすことができるので、プロセスダメージを小さくすることができる。

（２）次に、第２の変形例について説明する。

図７は、本変形例に係るレーザアレイ３０００を概略的に示す平面図であり、図８は、図７のVIII−VIII線断面図である。

レーザアレイ１０００の例では、図１に示すように、複数の面発光レーザ１００がマトリクス状に配列されており、マトリクス駆動される場合について説明した。これに対し、本変形例では、図７及び図８に示すように、複数の面発光レーザ１００は、マトリクス状には配列されておらず、単独駆動されることができる。本変形例では、レーザアレイ１０００の例のような共通電極は設けられておらず、複数の面発光レーザ１００の各々に対して、独立した第１電極１０７及び第２電極１０９が設けられている。

（３）次に、第３の変形例について説明する。

図９は、本変形例に係るレーザアレイ３５００を概略的に示す断面図である。なお、図９に示す断面図は、レーザアレイ１０００の例における図２に示す断面図に対応している。

レーザアレイ１０００の例では、図２に示すように、第２柱状部１３２は、第２領域１２４のみから構成される場合について説明した。これに対し、本変形例では、第２柱状部１３２は、図９に示すように、第１領域１２２のうちの第２領域１２４側の一部、及び、第２領域１２４から構成されることができる。レーザアレイ１０００の例および本変形例においては、絶縁部１２６は、少なくとも第１領域１２２に達する深さまで形成されており、基板１０１に達しない深さまで形成されている。

本変形例によれば、例えば、レーザアレイ１０００の例で述べた複数の整流部を、上下方向に積層し、この積層体を第２柱状部１３２内に設けることができる。これにより、整流部が第２柱状部１３２内で直列的に接続されるため、レーザアレイ１０００の例に比べ、複数の整流部の全体の整流性を向上させることができる。その結果、例えば図示の例では、第１領域１２２は、より確実に、Ｘ方向に配列された３つの面発光レーザ１００の第２領域１２４の各々の間の漏れ電流を抑制することができる。

（４）次に、第４の変形例について説明する。

図１０は、本変形例に係るレーザアレイ４０００を概略的に示す断面図である。なお、図１０に示す断面図は、レーザアレイ１０００の例における図２に示す断面図に対応している。

レーザアレイ１０００の例では、図２に示すように、活性層１０３及び第２ミラー１０４が第１柱状部１３０を構成する場合について説明した。これに対し、本変形例では、第１柱状部１３０は、図１０に示すように、第２領域１２４のうちの活性層１０３側の一部、活性層１０３、及び第２ミラー１０４から構成されることができる。なお、第１柱状部１３０を構成しない第２領域１２４の残りの部分の高さは、第１電極１０７とオーミック接触することが可能な層（例えばＡｌ_０．１２Ｇａ_０．８８Ａｓ層）が最上層となっているならば、特に限定されない。

（５）次に、第５の変形例について説明する。

本変形例では、図示しないが、例えば、エピタキシャルリフトオフ（ＥＬＯ）法などを用いて、レーザアレイ１０００の例の基板１０１を切り離すことができる。即ち、レーザアレイ１０００は、基板１０１を有しないことができる。

（６）次に、第６の変形例について説明する。

レーザアレイ１０００の例では、ＡｌＧａＡｓ系の場合について説明したが、本変形例では、発振波長に応じてその他の材料系、例えば、ＡｌＧａＰ系、ＧａＩｎＰ系、ＩｎＧａＮ系、ＡｌＧａＮ系、ＩｎＧａＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓ系、ＧａＡｓＳｂ系などの半導体材料を用いることも可能である。

（７）なお、上述した変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各変形例を適宜組み合わせることも可能である。

５． 上記のように、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できよう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。

本実施形態のレーザアレイを概略的に示す平面図。 本実施形態のレーザアレイを概略的に示す断面図。 本実施形態のレーザアレイの製造工程を示す断面図。 本実施形態のレーザアレイの製造工程を示す断面図。 本実施形態のレーザアレイの第１変形例を概略的に示す平面図。 本実施形態のレーザアレイの第１変形例を概略的に示す断面図。 本実施形態のレーザアレイの第２変形例を概略的に示す平面図。 本実施形態のレーザアレイの第２変形例を概略的に示す断面図。 本実施形態のレーザアレイの第３変形例を概略的に示す断面図。 本実施形態のレーザアレイの第４変形例を概略的に示す断面図。

符号の説明

１００ 面発光レーザ、１０１ 基板、１０３ 活性層、１０４ 第２ミラー、１０５ 電流狭窄層、１０７ 第１電極、１０８ 開口部、１０９ 第２電極、１１６ 絶縁層、１２０ 第１ミラー、１２２ 第１領域、１２４ 第２領域、１２５ 溝、１２６ 絶縁部、１３０ 第１柱状部、１３２ 第２柱状部、１５０ 半導体多層膜，１０００，２０００，３０００，３５００，４０００ レーザアレイ

Claims (12)

1. 平面視において配列された複数の面発光型半導体レーザを含み、
   前記複数の面発光型半導体レーザの各々は、
   分布ブラッグ反射型の第１ミラーと、
   前記第１ミラーの上方に形成された活性層と、
   前記活性層の上方に形成された分布ブラッグ反射型の第２ミラーと、
   を含み、
   前記第１ミラーは、第１領域と、前記第１領域の直接上に形成された第２領域と、からなり、
   前記第１領域は、前記第２領域よりも高抵抗であるとともに、前記複数の面発光型半導体レーザのうちの少なくとも２つが共有する領域である、面発光型半導体レーザアレイ。
2. 請求項１において、
   前記第２領域は、第１導電型の半導体からなり、
   前記第２ミラーは、第２導電型の半導体からなる、面発光型半導体レーザアレイ。
3. 請求項１または２において、
   さらに、前記第１ミラーの下方に形成された基板を含み、
   前記基板は、ｎ型またはｐ型の半導体からなる、面発光型半導体レーザアレイ。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記第１領域および前記第２領域は、第１導電型の半導体からなり、
   前記第１領域を第１導電型にするための不純物の濃度は、前記第２領域を第１導電型にするための不純物の濃度よりも小さい、面発光型半導体レーザアレイ。
5. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記第１領域は、半絶縁性である、面発光型半導体レーザアレイ。
6. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記第１領域は、真性半導体からなる、面発光型半導体レーザアレイ。
7. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記第１領域は、整流部を有し、
   前記整流部は、
   第１導電型の半導体からなる第１半導体層と、
   前記第１半導体層の上方または下方に形成され、第２導電型の半導体からなる第２半導体層と、を備える、面発光型半導体レーザアレイ。
8. 請求項７において、
   前記第１領域は、複数の前記整流部を有し、
   前記複数の整流部は、上下方向に積層されている、面発光型半導体レーザアレイ。
9. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記第２領域は、第１導電型の半導体からなり、
   前記第１領域のうちの少なくとも一部は、第２導電型の半導体層であり、
   前記第２導電型の半導体層は、前記第２領域に接している、面発光型半導体レーザアレイ。
10. 請求項１乃至９のいずれかにおいて、
    さらに、前記複数の面発光型半導体レーザのうちの少なくとも２つの間に形成された絶縁部を含み、
    前記絶縁部は、少なくとも前記第２領域と同一の層構造を有する領域に、プロトンを打ち込むことにより形成されたものであり、
    前記絶縁部は、前記第１領域と接している、面発光型半導体レーザアレイ。
11. 請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
    前記複数の面発光型半導体レーザは、マトリクス状に配列されており、
    前記第１領域は、前記複数の面発光型半導体レーザの前記第２領域のうち、第１方向に配列されたものを互いに電気的に分離しており、
    前記複数の面発光型半導体レーザの前記第２領域のうち、第２方向に配列されたものは、互いに電気的に接続されている、面発光型半導体レーザアレイ。
12. 分布ブラッグ反射型の第１ミラーと、
    前記第１ミラーの上方に形成された活性層と、
    前記活性層の上方に形成された分布ブラッグ反射型の第２ミラーと、
    を含み、
    前記第１ミラーは、第１領域と、前記第１領域の直接上に形成された第２領域と、からなり、
    前記第１領域は、前記第２領域よりも高抵抗である、面発光型半導体レーザ。