JP2009188155A - 垂直共振器型面発光レーザの製造方法とレーザアレイの製造方法、垂直共振器型面発光レーザとレーザアレイ、及びそれらを備えている画像形成装置 - Google Patents
垂直共振器型面発光レーザの製造方法とレーザアレイの製造方法、垂直共振器型面発光レーザとレーザアレイ、及びそれらを備えている画像形成装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】電極開口部の中心軸と電流狭窄構造の径の中心軸を一致させ、かつ均一な形状のメサ構造を構成することができ、高出力で、基本モードによる単一横モード発振が可能な垂直共振器型面発光レーザの製造方法等を提供する。
【解決手段】メサ構造の垂直共振器型面発光レーザを製造する方法であって、
基板上の半導体層上に誘電体膜を形成する工程と、
誘電体膜に、中心軸が同一である大小二つの環状の第１のレジストパターンを形成し、これにより前記大小二つの環状のパターンを形成する工程と、
前記パターンが形成された誘電体膜に、小さい環状の開口パターンのみが露出するように第２のレジストパターンを形成し、該開口パターンの開口部に環状の電極を形成する工程と、
環状の電極を覆うように第３のレジストパターンを形成し、誘電体膜に形成された大きい環状の開口パターンと第３のレジストパターンを用いてメサ構造を形成する工程と、を有する構成とする。
【選択図】 図２
【解決手段】メサ構造の垂直共振器型面発光レーザを製造する方法であって、
基板上の半導体層上に誘電体膜を形成する工程と、
誘電体膜に、中心軸が同一である大小二つの環状の第１のレジストパターンを形成し、これにより前記大小二つの環状のパターンを形成する工程と、
前記パターンが形成された誘電体膜に、小さい環状の開口パターンのみが露出するように第２のレジストパターンを形成し、該開口パターンの開口部に環状の電極を形成する工程と、
環状の電極を覆うように第３のレジストパターンを形成し、誘電体膜に形成された大きい環状の開口パターンと第３のレジストパターンを用いてメサ構造を形成する工程と、を有する構成とする。
【選択図】 図２
Description
本発明は、垂直共振器型面発光レーザの製造方法とレーザアレイの製造方法、垂直共振器型面発光レーザとレーザアレイ、及びそれらを備えている画像形成装置に関する。
面発光レーザの一つの構成として、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）が知られている。
この面発光レーザは、活性領域の両側を二つの反射鏡で挟み、基板面に垂直な方向に共振器を形成し、基板面から垂直方向に光を出射する。
また、反射鏡としては、低屈折率層と高屈折率層とをλ／４の光学膜厚で交互に積層した分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）が用いられる。
垂直共振器型面発光レーザは、縦モード特性として安定した単一モードが得られ、また端面発光レーザに比べて低しきい値、２次元アレイ化が容易、などの優れた特性を持つ。そのため、この面発光レーザは、光通信、光伝送用の光源、また電子写真の光源として応用が期待されている。
この面発光レーザは、活性領域の両側を二つの反射鏡で挟み、基板面に垂直な方向に共振器を形成し、基板面から垂直方向に光を出射する。
また、反射鏡としては、低屈折率層と高屈折率層とをλ／４の光学膜厚で交互に積層した分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）が用いられる。
垂直共振器型面発光レーザは、縦モード特性として安定した単一モードが得られ、また端面発光レーザに比べて低しきい値、２次元アレイ化が容易、などの優れた特性を持つ。そのため、この面発光レーザは、光通信、光伝送用の光源、また電子写真の光源として応用が期待されている。
ところで、このような垂直共振器型面発光レーザにおいて、発振する横モードの制御は重要な課題であり、通信などへの応用を考えると、横モード出力は単一モード（シングルモード）であることが求められる。
このため、垂直共振器型面発光レーザでは素子内部に選択酸化による電流狭窄構造を設けることにより活性層の発光領域を制限し、また同時に選択酸化部分で導波構造を形成することにより、単一横モード化が図られている。
しかし、この電流狭窄構造だけで単一横モード化しようとすると、狭窄径を小さくしなければならず、狭窄径を小さくすると、発光領域が小さくなり大きなレーザ出力を得ることが難しい。
このため、垂直共振器型面発光レーザでは素子内部に選択酸化による電流狭窄構造を設けることにより活性層の発光領域を制限し、また同時に選択酸化部分で導波構造を形成することにより、単一横モード化が図られている。
しかし、この電流狭窄構造だけで単一横モード化しようとすると、狭窄径を小さくしなければならず、狭窄径を小さくすると、発光領域が小さくなり大きなレーザ出力を得ることが難しい。
そのため、特許文献１では以下のような構造の選択酸化型の垂直共振器型面発光レーザが提案されている。
すなわち、上部多層膜反射鏡上に形成された上部電極に開口部を形成し、上部電極と接する多層膜反射鏡の反射率は、開口部において露出された多層膜反射鏡の反射率よりも低い構造としている。
この構造は、上部電極と接する領域で高次横モードの損失を増大させ、基本横モードで単一横モード発振させることを意図したものである。
つまり、特許文献１の垂直共振器型面発光レーザは、電流狭窄構造の径に加えて、上部電極の開口径というもう一つのパラメータを用いることにより横モードを制御し、より基本モード発振を安定化することを意図しているものである。
このような特許文献１における垂直共振器型面発光レーザでは、上部電極の開口部と、電流狭窄構造の非酸化領域との中心軸の位置合わせが重要となる。
両者の位置合わせが不十分であると、取り出すべき基本横モードの発振を抑制するおそれがあるからである。
すなわち、上部多層膜反射鏡上に形成された上部電極に開口部を形成し、上部電極と接する多層膜反射鏡の反射率は、開口部において露出された多層膜反射鏡の反射率よりも低い構造としている。
この構造は、上部電極と接する領域で高次横モードの損失を増大させ、基本横モードで単一横モード発振させることを意図したものである。
つまり、特許文献１の垂直共振器型面発光レーザは、電流狭窄構造の径に加えて、上部電極の開口径というもう一つのパラメータを用いることにより横モードを制御し、より基本モード発振を安定化することを意図しているものである。
このような特許文献１における垂直共振器型面発光レーザでは、上部電極の開口部と、電流狭窄構造の非酸化領域との中心軸の位置合わせが重要となる。
両者の位置合わせが不十分であると、取り出すべき基本横モードの発振を抑制するおそれがあるからである。
そこで、この課題を解決するために、特許文献２では次のような表面発光型半導体レーザの製造方法が提案されている。
すなわち、フォトレジストをマスクとして、誘電体と金属コンタクト層を除去することにより、金属コンタクト層等で形成された環状エッチングマスクを形成する。
この環状エッチングマスクの内径により、電極の開口径のサイズが決定される。次いで、環状エッチングマスクをマスクとして、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により、メサ構造を形成し、水蒸気酸化により電流狭窄構造を設ける。
このメサ構造の径は、環状エッチングマスクの外径により決定され、これにより電流狭窄構造の径も決定される。
つまり、フォトリソグラフィの段階で金属コンタクト層の内径と外径を決定し、この金属コンタクト層の内径により電極の開口径を画定し、金属コンタクト層の外径により電流狭窄構造の径を画定する。
このような構成によれば、フォトリソグラフィ技術は位置精度が高いため、電極開口部の中心軸と、電流狭窄構造の径の中心軸とを高い位置精度で制御することができるとされている。
特開２０００−３３２３５５号公報
特開２００４−０２３０８７号公報
すなわち、フォトレジストをマスクとして、誘電体と金属コンタクト層を除去することにより、金属コンタクト層等で形成された環状エッチングマスクを形成する。
この環状エッチングマスクの内径により、電極の開口径のサイズが決定される。次いで、環状エッチングマスクをマスクとして、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により、メサ構造を形成し、水蒸気酸化により電流狭窄構造を設ける。
このメサ構造の径は、環状エッチングマスクの外径により決定され、これにより電流狭窄構造の径も決定される。
つまり、フォトリソグラフィの段階で金属コンタクト層の内径と外径を決定し、この金属コンタクト層の内径により電極の開口径を画定し、金属コンタクト層の外径により電流狭窄構造の径を画定する。
このような構成によれば、フォトリソグラフィ技術は位置精度が高いため、電極開口部の中心軸と、電流狭窄構造の径の中心軸とを高い位置精度で制御することができるとされている。
上記した特許文献２の製造方法によれば、特許文献１のように電流狭窄構造の径に上部電極の開口径というもう一つのパラメータを加えることにより安定した単一横モード発振を図る際、電極開口部と電流狭窄構造の径との中心軸を一致させることが可能となる。
しかしながら、上記特許文献２の製造方法による場合、メサ構造を形成する際に、金属コンタクト層の側面が露出した状態でエッチングを行うことから、次のような課題を有している。
しかしながら、上記特許文献２の製造方法による場合、メサ構造を形成する際に、金属コンタクト層の側面が露出した状態でエッチングを行うことから、次のような課題を有している。
以下に、これらの課題について、図６を用いて更に説明する。
図６（ａ）は、特許文献２に記載されている製造方法を説明する図であり、メサ構造を形成する前の状態を模式的に示したものである。
この図において、金属コンタクト層６００とＳｉＯＮ６１０により、環状エッチングマスクが形成されている。
この環状エッチングマスク６４０の内径により、既に電極の開口径が画定されている。
また、環状エッチングマスク６４０の上には、ＳｉＮｘ６２０と、レジスト６３０が形成されている。
図６（ａ）は、特許文献２に記載されている製造方法を説明する図であり、メサ構造を形成する前の状態を模式的に示したものである。
この図において、金属コンタクト層６００とＳｉＯＮ６１０により、環状エッチングマスクが形成されている。
この環状エッチングマスク６４０の内径により、既に電極の開口径が画定されている。
また、環状エッチングマスク６４０の上には、ＳｉＮｘ６２０と、レジスト６３０が形成されている。
そして、図６（ｂ）に示すように、環状エッチングマスク６４０をマスクにしてＲＩＥを行うことにより、メサ構造を作製しているが、その際、つぎのような課題を生じる。
すなわち、この製造方法においては、メサ構造を形成する際に、金属コンタクト層６００の側面が露出した状態でエッチングを行っている。
このように金属部の側面が露出した状態では、プラズマ中の粒子が均一に分布せず、その結果、均一な形状のメサ構造を得ることが難しい。
また、金属部がプラズマ中の粒子によるスパッタリングにより飛び散り、その結果、飛び散った金属がマイクロマスクを形成し、均一な形状のメサ構造を得ることが難しい。
さらに、エッチング中に飛び散った金属によりｐｎ接合部において、好ましくない影響を引き起こす可能性があり、歩留り良く素子を得る上での困難性も有している。
すなわち、この製造方法においては、メサ構造を形成する際に、金属コンタクト層６００の側面が露出した状態でエッチングを行っている。
このように金属部の側面が露出した状態では、プラズマ中の粒子が均一に分布せず、その結果、均一な形状のメサ構造を得ることが難しい。
また、金属部がプラズマ中の粒子によるスパッタリングにより飛び散り、その結果、飛び散った金属がマイクロマスクを形成し、均一な形状のメサ構造を得ることが難しい。
さらに、エッチング中に飛び散った金属によりｐｎ接合部において、好ましくない影響を引き起こす可能性があり、歩留り良く素子を得る上での困難性も有している。
本発明は、上記課題に鑑み、電極開口部の中心軸と電流狭窄構造の径の中心軸を一致させ、かつ均一な形状のメサ構造を構成することができ、高出力で、基本モードによる単一横モード発振が可能な垂直共振器型面発光レーザの製造方法の提供を目的とする。
また、上記した構造を構成することができ、高出力で、基本モードによる単一横モード発振が可能となる垂直共振器型面発光レーザアレイの製造方法、垂直共振器型面発光レーザとレーザアレイ、及びそれらを備えている画像形成装置を提供することを目的とする。
また、上記した構造を構成することができ、高出力で、基本モードによる単一横モード発振が可能となる垂直共振器型面発光レーザアレイの製造方法、垂直共振器型面発光レーザとレーザアレイ、及びそれらを備えている画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明は、次のように構成した垂直共振器型面発光レーザの製造方法とレーザアレイの製造方法、垂直共振器型面発光レーザとレーザアレイ、及びそれらを備えている画像形成装置を提供するものである。
本発明の垂直共振器型面発光レーザの製造方法は、メサ構造の垂直共振器型面発光レーザを製造する方法であって、
基板上に、下部反射ミラー、活性層、選択酸化層、上部反射ミラー、を含む複数の半導体層を順次積層し、該積層された半導体層上に誘電体膜を形成する工程と、
前記誘電体膜に、大きい環状の開口パターンと小さい環状の開口パターンとによる、中心軸が同一である大小二つの環状の第１のレジストパターンを形成する工程と、
前記第１のレジストパターンを用いて、前記誘電体膜に前記中心軸が同一である大小二つの環状のパターンを形成する工程と、
前記大小二つの環状のパターンが形成された誘電体膜に、前記小さい環状の開口パターンのみが露出するように第２のレジストパターンを形成し、該露出する小さい環状の開口パターンの開口部に環状の電極を形成する工程と、
前記環状の電極を覆うように第３のレジストパターンを形成し、前記誘電体膜に形成された大きい環状の開口パターンと前記第３のレジストパターンを用いて前記メサ構造を形成する工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザの製造方法は、前記誘電体膜は、シリコンオキサイド、シリコンナイトライドまたはシリコンオキシナイトライドのいずれかの材料により形成されることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザの製造方法は、前記大小二つの環状のパターンは、径の異なる大小二つの同心円環状のパターンであることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザの製造方法は、前記大小二つの環状のパターンは、一辺の長さの異なる大小二つの同心正方環状のパターンであることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザの製造方法は、前記第１のレジストパターンを形成する工程で該第１のレジストパターンの形成が、ドライエッチングまたはウエットエッチングによって行われることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザの製造方法は、前記環状の電極を形成する工程での該環状の電極の形成が、第２のレジストパターンを用いたリフトオフ法によって行われることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザの製造方法は、前記リフトオフ法によって前記環状の電極を形成する際、前記第１のレジストパターン及び前記第２のレジストパターンが除去されることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザの製造方法は、前記第１のレジストパターンを形成する工程での大きい環状の開口パターンの形成が、ドライエッチングにより行われることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザアレイの製造方法は、上記したいずれかに記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法による垂直共振器型面発光レーザを複数個配置して製造することを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザは、基板上に、下部反射ミラーと、活性層と、電流狭窄構造と、環状の電極を備えた上部反射ミラーと、を有するメサ構造の垂直共振器型面発光レーザであって、
前記メサ構造は、平面形状が環状による構造を備え、該環状によるメサ構造の中心軸が前記環状の電極の中心軸と同一であり、かつ該環状によるメサ構造の外径が前記環状の電極の外径より大きい構造とされていることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザは、前記環状によるメサ構造と前記環状の電極とは、これらの環状による形状が径の異なる大小二つの同心円環状または一辺の長さの異なる大小二つの同心正方環状に形成されていることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザは、前記電流狭窄構造における非酸化領域の直径が３から５ミクロンの直径を備え、
前記環状の電極における開口部の直径が前記非酸化領域の直径に比べ０．５から１．０ミクロン大きい直径を備えていることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザアレイは、上記したいずれかに記載の垂直共振器型面発光レーザを複数個配置して構成されていることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、上記した垂直共振器型面発光レーザアレイの製造方法による垂直共振器型面発光レーザアレイ、または上記した垂直共振器型面発光レーザアレイを光源として備えていることを特徴とする。
本発明の垂直共振器型面発光レーザの製造方法は、メサ構造の垂直共振器型面発光レーザを製造する方法であって、
基板上に、下部反射ミラー、活性層、選択酸化層、上部反射ミラー、を含む複数の半導体層を順次積層し、該積層された半導体層上に誘電体膜を形成する工程と、
前記誘電体膜に、大きい環状の開口パターンと小さい環状の開口パターンとによる、中心軸が同一である大小二つの環状の第１のレジストパターンを形成する工程と、
前記第１のレジストパターンを用いて、前記誘電体膜に前記中心軸が同一である大小二つの環状のパターンを形成する工程と、
前記大小二つの環状のパターンが形成された誘電体膜に、前記小さい環状の開口パターンのみが露出するように第２のレジストパターンを形成し、該露出する小さい環状の開口パターンの開口部に環状の電極を形成する工程と、
前記環状の電極を覆うように第３のレジストパターンを形成し、前記誘電体膜に形成された大きい環状の開口パターンと前記第３のレジストパターンを用いて前記メサ構造を形成する工程と、を有することを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザの製造方法は、前記誘電体膜は、シリコンオキサイド、シリコンナイトライドまたはシリコンオキシナイトライドのいずれかの材料により形成されることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザの製造方法は、前記大小二つの環状のパターンは、径の異なる大小二つの同心円環状のパターンであることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザの製造方法は、前記大小二つの環状のパターンは、一辺の長さの異なる大小二つの同心正方環状のパターンであることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザの製造方法は、前記第１のレジストパターンを形成する工程で該第１のレジストパターンの形成が、ドライエッチングまたはウエットエッチングによって行われることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザの製造方法は、前記環状の電極を形成する工程での該環状の電極の形成が、第２のレジストパターンを用いたリフトオフ法によって行われることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザの製造方法は、前記リフトオフ法によって前記環状の電極を形成する際、前記第１のレジストパターン及び前記第２のレジストパターンが除去されることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザの製造方法は、前記第１のレジストパターンを形成する工程での大きい環状の開口パターンの形成が、ドライエッチングにより行われることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザアレイの製造方法は、上記したいずれかに記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法による垂直共振器型面発光レーザを複数個配置して製造することを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザは、基板上に、下部反射ミラーと、活性層と、電流狭窄構造と、環状の電極を備えた上部反射ミラーと、を有するメサ構造の垂直共振器型面発光レーザであって、
前記メサ構造は、平面形状が環状による構造を備え、該環状によるメサ構造の中心軸が前記環状の電極の中心軸と同一であり、かつ該環状によるメサ構造の外径が前記環状の電極の外径より大きい構造とされていることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザは、前記環状によるメサ構造と前記環状の電極とは、これらの環状による形状が径の異なる大小二つの同心円環状または一辺の長さの異なる大小二つの同心正方環状に形成されていることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザは、前記電流狭窄構造における非酸化領域の直径が３から５ミクロンの直径を備え、
前記環状の電極における開口部の直径が前記非酸化領域の直径に比べ０．５から１．０ミクロン大きい直径を備えていることを特徴とする。
また、本発明の垂直共振器型面発光レーザアレイは、上記したいずれかに記載の垂直共振器型面発光レーザを複数個配置して構成されていることを特徴とする。
また、本発明の画像形成装置は、上記した垂直共振器型面発光レーザアレイの製造方法による垂直共振器型面発光レーザアレイ、または上記した垂直共振器型面発光レーザアレイを光源として備えていることを特徴とする。
本発明によれば、電極開口部の中心軸と電流狭窄構造の径の中心軸を一致させ、かつ均一な形状のメサ構造を構成することができ、高出力で、基本モードによる単一横モード発振が可能となる垂直共振器型面発光レーザの製造方法を実現することができる。
また、上記した構造を構成することができ、高出力で、基本モードによる単一横モード発振が可能となる垂直共振器型面発光レーザアレイの製造方法、垂直共振器型面発光レーザとレーザアレイ、及びそれらを備えている画像形成装置を実現することができる。
また、上記した構造を構成することができ、高出力で、基本モードによる単一横モード発振が可能となる垂直共振器型面発光レーザアレイの製造方法、垂直共振器型面発光レーザとレーザアレイ、及びそれらを備えている画像形成装置を実現することができる。
本発明の実施の形態における、基本横モードの損失を最小限に抑えた上で高次横モードを抑制し、基本横モード出力を高めた垂直共振器型面発光レーザ及び垂直共振器型面発光レーザアレイの製造方法について説明する。
本実施形態における垂直共振器型面発光レーザ及び垂直共振器型面発光レーザアレイは、基本横モードの損失を最小限に抑えた上で高次横モードを抑制し、基本横モード出力を高めるために、次のような構成が採られる。
すなわち、本発明による垂直共振器型面発光レーザ及び垂直共振器型面発光レーザアレイは、上部電極の開口部と電流狭窄部の非酸化領域との中心軸が一致した構成を採るため、中心軸を同一とする大小二つの環状のパターンを一括で形成する製造方法が採られる。
具体的には、メサ構造の径を画定するための大きい環状の開口パターンと環状の電極の開口径を画定するための小さい環状の開口パターンとによる、中心軸が同一である大小二つの環状のパターンを形成する製造方法が採られる。
その際、小さい環状の開口パターンの開口部に形成された環状の電極を覆った状態で、ドライエッチングによりメサ構造を形成する構成が採られる。
このような製造方法によれば、均一な形状のメサ構造を得ることが可能となり、特性の均一な垂直共振器型面発光レーザ及び垂直共振器型面発光レーザアレイを得ることが可能となる。
また、メサ構造を、平面形状が環状による構造を備え、該環状によるメサ構造の中心軸が環状の電極の中心軸と同一であり、かつ該環状によるメサ構造の外径が前記環状の電極の外径より大きい構成とすることができる。
すなわち、上記従来例のように円環状の電極をマスクとせず、また金属部分を覆ってメサ構造をドライエッチングで形成するようにし、メサ構造の外周の側面と環状の電極の外周の側面とが同一面にない構成とすることで、均一な形状のメサ構造を得ることができる。
本実施形態における垂直共振器型面発光レーザ及び垂直共振器型面発光レーザアレイは、基本横モードの損失を最小限に抑えた上で高次横モードを抑制し、基本横モード出力を高めるために、次のような構成が採られる。
すなわち、本発明による垂直共振器型面発光レーザ及び垂直共振器型面発光レーザアレイは、上部電極の開口部と電流狭窄部の非酸化領域との中心軸が一致した構成を採るため、中心軸を同一とする大小二つの環状のパターンを一括で形成する製造方法が採られる。
具体的には、メサ構造の径を画定するための大きい環状の開口パターンと環状の電極の開口径を画定するための小さい環状の開口パターンとによる、中心軸が同一である大小二つの環状のパターンを形成する製造方法が採られる。
その際、小さい環状の開口パターンの開口部に形成された環状の電極を覆った状態で、ドライエッチングによりメサ構造を形成する構成が採られる。
このような製造方法によれば、均一な形状のメサ構造を得ることが可能となり、特性の均一な垂直共振器型面発光レーザ及び垂直共振器型面発光レーザアレイを得ることが可能となる。
また、メサ構造を、平面形状が環状による構造を備え、該環状によるメサ構造の中心軸が環状の電極の中心軸と同一であり、かつ該環状によるメサ構造の外径が前記環状の電極の外径より大きい構成とすることができる。
すなわち、上記従来例のように円環状の電極をマスクとせず、また金属部分を覆ってメサ構造をドライエッチングで形成するようにし、メサ構造の外周の側面と環状の電極の外周の側面とが同一面にない構成とすることで、均一な形状のメサ構造を得ることができる。
以上の構成により、上部電極の開口部と電流狭窄部の非酸化領域との中心軸が一致した構成を実現するようにされている。
これにより上部電極と接する多層膜反射鏡の反射率を、上部電極の開口部において露出された多層膜反射鏡の反射率よりも低い構造とし、この部位において高次横モードの損失を増大させることが可能となる。
さらに、上部電極の開口部と電流狭窄部の非酸化領域との中心軸が一致した垂直共振器型面発光レーザであるため、基本モードの発振を抑制することなく、高次モードの発振を十分に抑制することが可能となる。
これにより、基本横モードの損失を最小限に抑えた上で高次横モードを抑制し、基本横モード出力を高め得る垂直共振器型面発光レーザの製造方法、これらを複数個配置して製造する垂直共振器型面発光レーザアレイの製造方法等を得ることが可能となる。
また、本実施形態の上記構成を有する垂直共振器型面発光レーザを複数個配置して構成される垂直共振器型面発光レーザアレイを光源として備えている画像形成装置を構成することにより、高速・高精細印刷を実現できる画像形成装置を得ることが可能となる。
これにより上部電極と接する多層膜反射鏡の反射率を、上部電極の開口部において露出された多層膜反射鏡の反射率よりも低い構造とし、この部位において高次横モードの損失を増大させることが可能となる。
さらに、上部電極の開口部と電流狭窄部の非酸化領域との中心軸が一致した垂直共振器型面発光レーザであるため、基本モードの発振を抑制することなく、高次モードの発振を十分に抑制することが可能となる。
これにより、基本横モードの損失を最小限に抑えた上で高次横モードを抑制し、基本横モード出力を高め得る垂直共振器型面発光レーザの製造方法、これらを複数個配置して製造する垂直共振器型面発光レーザアレイの製造方法等を得ることが可能となる。
また、本実施形態の上記構成を有する垂直共振器型面発光レーザを複数個配置して構成される垂直共振器型面発光レーザアレイを光源として備えている画像形成装置を構成することにより、高速・高精細印刷を実現できる画像形成装置を得ることが可能となる。
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
実施例１においては、本発明を適用して構成した垂直共振器型面発光レーザの製造方法について説明する。
図１に本実施例の垂直共振器型面発光レーザを示す。
図１において、１００はｎ側電極、１０２は基板、１０４は下部ＤＢＲ、１０６は活性層、１０８は電流狭窄部（酸化領域）、１１０は非酸化領域である。
１１２は上部ＤＢＲ、１１４は絶縁膜、１１６はｐ側電極、１１８はパッド電極、１２０は出射口（上部電極開口）である。
［実施例１］
実施例１においては、本発明を適用して構成した垂直共振器型面発光レーザの製造方法について説明する。
図１に本実施例の垂直共振器型面発光レーザを示す。
図１において、１００はｎ側電極、１０２は基板、１０４は下部ＤＢＲ、１０６は活性層、１０８は電流狭窄部（酸化領域）、１１０は非酸化領域である。
１１２は上部ＤＢＲ、１１４は絶縁膜、１１６はｐ側電極、１１８はパッド電極、１２０は出射口（上部電極開口）である。
本実施例の垂直共振器型面発光レーザにおいては、非酸化領域の中心軸と電極の開口部の中心（環状電極の中心）とが精度よく配置されている。
特に、非酸化領域の直径が３から５ミクロンの場合では、電極開口部の直径が非酸化領域の直径に比べ０．５から１．０ミクロン大きくなるように形成することにより、高出力かつ単一横モード発振が可能となる。
このように、非酸化領域の中心軸と電極開口部の中心軸を揃え、且つ非酸化領域の直径と開口部の直径の関係を適切にとることにより、基本モードに損失を与えることなく、且つ高次モードの出射を抑制することができる。
これにより、高出力かつ基本モードによる単一横モード発振が可能となる。
特に、非酸化領域の直径が３から５ミクロンの場合では、電極開口部の直径が非酸化領域の直径に比べ０．５から１．０ミクロン大きくなるように形成することにより、高出力かつ単一横モード発振が可能となる。
このように、非酸化領域の中心軸と電極開口部の中心軸を揃え、且つ非酸化領域の直径と開口部の直径の関係を適切にとることにより、基本モードに損失を与えることなく、且つ高次モードの出射を抑制することができる。
これにより、高出力かつ基本モードによる単一横モード発振が可能となる。
次に、本実施例の垂直共振器型面発光レーザの製造方法について説明する。
図２及び図３に本実施例の上記面発光レーザの製造方法について説明する模式図を示す。
図２において、２００はｎ型ＧａＡｓ基板、２０２は下部反射ミラーを構成する下部ＤＢＲミラー層、２０４は活性層、２０６は選択酸化層、２０８は上部反射ミラーを構成する上部ＤＢＲミラー層、２１０は誘電体膜である。
なお、選択酸化層２０６は後工程で選択酸化により電流狭窄構造を形成するための層である。
２１２は第１のレジストパターン、２１４は第２のレジストパターン、２１６は金属膜（Ｔｉ／Ａｕ）、２１８は環状の電極、２２０は第３のレジストパターン、２２２はエッチング溝（トレンチ）、２２４は酸化領域、及び２２６は非酸化領域である。
なお、スペーサー層、コンタクト層など一部の層は記載を省略してある。
また、図３において、３００は絶縁膜（酸化シリコン膜）、３０２は第４のレジストパターン、３０４は第５のレジストパターン、３０６は金属膜（Ｔｉ／Ａｕ）、３０８はパッド電極、及び３１０はｎ側電極（ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ）である。
図２及び図３に本実施例の上記面発光レーザの製造方法について説明する模式図を示す。
図２において、２００はｎ型ＧａＡｓ基板、２０２は下部反射ミラーを構成する下部ＤＢＲミラー層、２０４は活性層、２０６は選択酸化層、２０８は上部反射ミラーを構成する上部ＤＢＲミラー層、２１０は誘電体膜である。
なお、選択酸化層２０６は後工程で選択酸化により電流狭窄構造を形成するための層である。
２１２は第１のレジストパターン、２１４は第２のレジストパターン、２１６は金属膜（Ｔｉ／Ａｕ）、２１８は環状の電極、２２０は第３のレジストパターン、２２２はエッチング溝（トレンチ）、２２４は酸化領域、及び２２６は非酸化領域である。
なお、スペーサー層、コンタクト層など一部の層は記載を省略してある。
また、図３において、３００は絶縁膜（酸化シリコン膜）、３０２は第４のレジストパターン、３０４は第５のレジストパターン、３０６は金属膜（Ｔｉ／Ａｕ）、３０８はパッド電極、及び３１０はｎ側電極（ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ）である。
まず、図２（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ結晶成長技術を用いて、ｎ型ＧａＡｓ基板２００上に、バッファー層（不図示）を介して、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ−下部ＤＢＲミラー層２０２を成長させる。
更にその上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰスペーサー層、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ−ＭＱＷ活性層２０４を、順次成長させる。
そして、この活性層２０４上に、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰスペーサー層、ｐ型Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ層２０６、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ−上部ＤＢＲミラー層２０８、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層を、順次成長させる。
更にその上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰスペーサー層、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ−ＭＱＷ活性層２０４を、順次成長させる。
そして、この活性層２０４上に、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰスペーサー層、ｐ型Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ層２０６、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ−上部ＤＢＲミラー層２０８、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層を、順次成長させる。
このように、基板上に、下部反射ミラー、活性層、選択酸化層、上部反射ミラー、を含む複数の半導体層を順次積層する。そして、これらの積層された半導体層上に誘電体膜を形成する。
具体的には、コンタクト層上に、ＣＶＤ成膜技術を用いて誘電体（シリコンオキサイド）膜２１０を成膜する。
続いて、その誘電体膜２１０上にリソグラフィ技術を用いて、第１のレジストパターン２１２を形成する。
この誘電体膜は、シリコンオキサイド、シリコンナイトライドまたはシリコンオキシナイトライドのいずれかの材料により形成することができる。
具体的には、コンタクト層上に、ＣＶＤ成膜技術を用いて誘電体（シリコンオキサイド）膜２１０を成膜する。
続いて、その誘電体膜２１０上にリソグラフィ技術を用いて、第１のレジストパターン２１２を形成する。
この誘電体膜は、シリコンオキサイド、シリコンナイトライドまたはシリコンオキシナイトライドのいずれかの材料により形成することができる。
図４はこのようにして形成された第１のレジストパターン２１２を模式的に示した図である。
図４（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は斜視図におけるｙ−ｙ’断面図である。
図４に示すように、第１のレジストパターン２１２は、誘電体膜２１０上に中心軸が同一である大小二つの異なる環状のパターンが開口するように形成されている。
なお、この図４に示された構成では、大小二つの異なる環状のパターンが、径の異なる大小二つの同心円環状のパターンで構成されているが、このような構成に限定されるものではない。例えば、大小二つの環状のパターンは、一辺の長さの異なる大小二つの同心正方環状のパターンで構成するようにしてもよい。
図４（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は斜視図におけるｙ−ｙ’断面図である。
図４に示すように、第１のレジストパターン２１２は、誘電体膜２１０上に中心軸が同一である大小二つの異なる環状のパターンが開口するように形成されている。
なお、この図４に示された構成では、大小二つの異なる環状のパターンが、径の異なる大小二つの同心円環状のパターンで構成されているが、このような構成に限定されるものではない。例えば、大小二つの環状のパターンは、一辺の長さの異なる大小二つの同心正方環状のパターンで構成するようにしてもよい。
次に、図２（ｂ）に示すように、バッファードフッ酸を用いたウエットエッチングにより、第１のレジストパターン２１２を誘電体膜２１０に転写する。
なお、この転写はウエットエッチングによるだけでなく、ドライエッチングによって行われるようにしてもよい。
この際に、誘電体膜には、中心軸が同一である大小二つの異なる環状の開口パターンが形成されるように転写される。
後述するように、この小さい環状の開口パターンによって上部電極の開口径が画定され、大きい環状の開口パターンによってメサ構造の径が画定される。
次に、図２（ｃ）に示すように、リソグラフィ技術を用いて、第２のレジストパターン２１４を形成する。
この際に、第２のレジストパターン２１４は、小さい環状の開口パターンのみを露出するように形成する。
次に、図２（ｄ）に示すように、金属蒸着技術を用いて表面に金属膜（Ｔｉ／Ａｕ）２１６を蒸着する。
次に、図２（ｅ）に示すように、第２のレジストパターンを用いたリフトオフ法により、環状の電極（ｐ側電極）２１８を形成する。
この際に、先の工程で形成した第１のレジストパターン２１２及び第２のレジストパターン２１４は除去される。
なお、この転写はウエットエッチングによるだけでなく、ドライエッチングによって行われるようにしてもよい。
この際に、誘電体膜には、中心軸が同一である大小二つの異なる環状の開口パターンが形成されるように転写される。
後述するように、この小さい環状の開口パターンによって上部電極の開口径が画定され、大きい環状の開口パターンによってメサ構造の径が画定される。
次に、図２（ｃ）に示すように、リソグラフィ技術を用いて、第２のレジストパターン２１４を形成する。
この際に、第２のレジストパターン２１４は、小さい環状の開口パターンのみを露出するように形成する。
次に、図２（ｄ）に示すように、金属蒸着技術を用いて表面に金属膜（Ｔｉ／Ａｕ）２１６を蒸着する。
次に、図２（ｅ）に示すように、第２のレジストパターンを用いたリフトオフ法により、環状の電極（ｐ側電極）２１８を形成する。
この際に、先の工程で形成した第１のレジストパターン２１２及び第２のレジストパターン２１４は除去される。
次に、図２（ｆ）に示すように、リソグラフィ技術を用いて、第３のレジストパターン２２０を形成する。この際に、第３のレジストパターン２２０は、環状の電極２１８を完全に覆うように形成する。
次に、図２（ｇ）に示すように、ドライエッチング技術を用いて、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ−下部ＤＢＲミラー層２０２が露出するように、エッチング溝（トレンチ）２２２を形成する。
次に、図２（ｈ）に示すように、酸素プラズマアッシング技術を用いて、第３のレジストパターン２２０を除去する。
次に、図２（ｉ）に示すように、基板温度４５０℃にて、水蒸気雰囲気下でｐ型Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ層２０６を選択的に酸化し、電流狭窄構造（酸化領域２２４、非酸化領域２２６）を形成する。
次に、図２（ｊ）に示すように、バッファードフッ酸を用いたウエットエッチングにより、誘電体膜２１０を除去する。
次に、図２（ｇ）に示すように、ドライエッチング技術を用いて、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ／Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ−下部ＤＢＲミラー層２０２が露出するように、エッチング溝（トレンチ）２２２を形成する。
次に、図２（ｈ）に示すように、酸素プラズマアッシング技術を用いて、第３のレジストパターン２２０を除去する。
次に、図２（ｉ）に示すように、基板温度４５０℃にて、水蒸気雰囲気下でｐ型Ａｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ層２０６を選択的に酸化し、電流狭窄構造（酸化領域２２４、非酸化領域２２６）を形成する。
次に、図２（ｊ）に示すように、バッファードフッ酸を用いたウエットエッチングにより、誘電体膜２１０を除去する。
次に、図３（ｋ）に示すように、全体を覆うように、ＣＶＤ成膜技術を用いてシリコンオキサイドからなる絶縁膜３００を成膜する。
次に、図３（ｌ）に示すように、リソグラフィ技術を用いて、第４のレジストパターン３０２を形成する。
次に、図３（ｍ）に示すように、バッファー度フッ酸を用いたウエットエッチングにより、環状電極及び出射口を露出させる。その後、第４のレジストパターンを除去する（不図示）。
次に、図３（ｎ）に示すように、リソグラフィ技術を用いて、第５のレジストパターン３０４を形成する。
この際に、第５のレジストパターン３０４は、出射口をふさぐように形成されている。また、素子を電気的に分離するためのレジストパターンも形成されている（不図示）。
次に図３（ｏ）に示すように、金属蒸着技術を用いて表面に金属膜（Ｔｉ／Ａｕ）３０６を蒸着する。
次に図３（ｐ）に示すように、リフトオフ技術により、環状電極に電気的に接続するようにパッド電極３０８を形成する。
次に、図３（ｑ）に示すように、金属蒸着技術を用いてｎ型ＧａＡｓ基板裏面にｎ側電極（ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ）３１０を形成する。
なお、本実施例では、出射口を直径５．５μｍの円形、酸化狭窄径を直径５．０μｍの円形として設計されている。
次に、図３（ｌ）に示すように、リソグラフィ技術を用いて、第４のレジストパターン３０２を形成する。
次に、図３（ｍ）に示すように、バッファー度フッ酸を用いたウエットエッチングにより、環状電極及び出射口を露出させる。その後、第４のレジストパターンを除去する（不図示）。
次に、図３（ｎ）に示すように、リソグラフィ技術を用いて、第５のレジストパターン３０４を形成する。
この際に、第５のレジストパターン３０４は、出射口をふさぐように形成されている。また、素子を電気的に分離するためのレジストパターンも形成されている（不図示）。
次に図３（ｏ）に示すように、金属蒸着技術を用いて表面に金属膜（Ｔｉ／Ａｕ）３０６を蒸着する。
次に図３（ｐ）に示すように、リフトオフ技術により、環状電極に電気的に接続するようにパッド電極３０８を形成する。
次に、図３（ｑ）に示すように、金属蒸着技術を用いてｎ型ＧａＡｓ基板裏面にｎ側電極（ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ）３１０を形成する。
なお、本実施例では、出射口を直径５．５μｍの円形、酸化狭窄径を直径５．０μｍの円形として設計されている。
以上説明した工程によれば、位置精度の高いフォトリソグラフィ技術を用いて、大小二つの異なる環状の開口パターンが形成される。
そして、この小さい環状の開口パターンによって上部電極の開口径が画定され、大きい環状の開口パターンによってメサ構造の径と電流狭窄構造の径とが画定される。
したがって、電極開口部の中心軸と、電流狭窄構造の径の中心軸とを高い位置精度で制御することができる。
また、大きい環状の開口パターンを用いて、メサ構造を作製する際には、小さい環状の開口パターンに形成されている金属部が外部に露出することがない。
そのため、エッチング時に金属部が露出することによる不都合を解消でき、より高い位置精度で電極開口部の中心軸と電流狭窄構造の径の中心軸とを制御することができる。
この結果、基本横モード発振し、かつ高出力の垂直共振器型面発光レーザを提供することが可能となる。
そして、この小さい環状の開口パターンによって上部電極の開口径が画定され、大きい環状の開口パターンによってメサ構造の径と電流狭窄構造の径とが画定される。
したがって、電極開口部の中心軸と、電流狭窄構造の径の中心軸とを高い位置精度で制御することができる。
また、大きい環状の開口パターンを用いて、メサ構造を作製する際には、小さい環状の開口パターンに形成されている金属部が外部に露出することがない。
そのため、エッチング時に金属部が露出することによる不都合を解消でき、より高い位置精度で電極開口部の中心軸と電流狭窄構造の径の中心軸とを制御することができる。
この結果、基本横モード発振し、かつ高出力の垂直共振器型面発光レーザを提供することが可能となる。
なお、本実施例では、６８０ｎｍ帯垂直共振器型面発光レーザについて述べたがこれに限定されるものではなく、例えば８５０ｎｍ帯（ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ活性層系）などの垂直共振器型面発光レーザにも適用可能である。
また、本実施例において示した、成長、リソグラフィ、エッチング、アッシング及び蒸着に用いた手法（装置）は記述手法（装置）に限るものではなく、同様の効果が得られるのであればいかなる手法（装置）であっても良い。
また、本実施例では、単素子の垂直共振器型面発光レーザの製造方法について説明したが、この単素子の垂直共振器型面発光レーザを複数個配置したアレイにも上述の製造方法を適用することができる。
これにより、特性の均一な垂直共振器型面発光レーザを複数個有する垂直共振器型面発光レーザアレイを得ることが可能となる。
特に、各垂直共振器型面発光レーザ間の距離が短い、すなわち狭ピッチ（５０μｍピッチ以下）のアレイにおいては、本発明における金属部（上部電極）を完全に覆った状態でドライエッチングを行う製造法を適用することができる。
これにより、アレイ上の各垂直共振器型面発光レーザを均一に製造することができ、各々の特性が均一な垂直共振器型面発光レーザアレイを得ることが可能となる。
また、本実施例において示した、成長、リソグラフィ、エッチング、アッシング及び蒸着に用いた手法（装置）は記述手法（装置）に限るものではなく、同様の効果が得られるのであればいかなる手法（装置）であっても良い。
また、本実施例では、単素子の垂直共振器型面発光レーザの製造方法について説明したが、この単素子の垂直共振器型面発光レーザを複数個配置したアレイにも上述の製造方法を適用することができる。
これにより、特性の均一な垂直共振器型面発光レーザを複数個有する垂直共振器型面発光レーザアレイを得ることが可能となる。
特に、各垂直共振器型面発光レーザ間の距離が短い、すなわち狭ピッチ（５０μｍピッチ以下）のアレイにおいては、本発明における金属部（上部電極）を完全に覆った状態でドライエッチングを行う製造法を適用することができる。
これにより、アレイ上の各垂直共振器型面発光レーザを均一に製造することができ、各々の特性が均一な垂直共振器型面発光レーザアレイを得ることが可能となる。
［実施例２］
実施例２においては、本発明による垂直共振器型面発光レーザアレイを用いた応用例の一形態として、画像形成装置を構成した一例について説明する。
図５に、本発明による垂直共振器型面発光レーザアレイを実装した電子写真記録方式の画像形成装置の構造図を示す。
図５（ａ）は画像形成装置の平面図であり、図５（ｂ）は同装置の側面図である。
図５において、５００は感光ドラム、５０２は帯電器、５０４は現像器、５０６は転写帯電器、５０８は定着器、５１０は回転多面鏡、５１２はモータである。
また、５１４は垂直共振器型面発光レーザアレイ、５１６は反射鏡、５２０はコリメータレンズ及び５２２はｆ−θレンズである。
図５において、モータ５１２は回転多面鏡５１０を回転駆動するものである。
実施例２においては、本発明による垂直共振器型面発光レーザアレイを用いた応用例の一形態として、画像形成装置を構成した一例について説明する。
図５に、本発明による垂直共振器型面発光レーザアレイを実装した電子写真記録方式の画像形成装置の構造図を示す。
図５（ａ）は画像形成装置の平面図であり、図５（ｂ）は同装置の側面図である。
図５において、５００は感光ドラム、５０２は帯電器、５０４は現像器、５０６は転写帯電器、５０８は定着器、５１０は回転多面鏡、５１２はモータである。
また、５１４は垂直共振器型面発光レーザアレイ、５１６は反射鏡、５２０はコリメータレンズ及び５２２はｆ−θレンズである。
図５において、モータ５１２は回転多面鏡５１０を回転駆動するものである。
本実施例における回転多面鏡５１０は、６つの反射面を備えている。
垂直共振器型面発光レーザアレイ５１４は、記録用光源となるものであり、レーザドライバ（図示せず）により画像信号に応じて点灯または消灯するように構成されている。
こうして光変調されたレーザ光は、垂直共振器型面発光レーザアレイ５１４からコリメータレンズ５２０を介し回転多面鏡５１０に向けて照射される。
回転多面鏡５１０は矢印方向に回転していて、垂直共振器型面発光レーザアレイ５１４から出力されたレーザ光は、回転多面鏡５１０の回転に伴い、その反射面で連続的に出射角度を変える偏向ビームとして反射される。
この反射光は、ｆ−θレンズ５２２により歪曲収差の補正等を受け、反射鏡５１６を経て感光ドラム５００に照射され、感光ドラム５００上で主走査方向に走査される。
このとき、回転多面鏡５１０の１面を介したビーム光の反射により、感光ドラム５００の主走査方向に垂直共振器型面発光レーザアレイ５１４に対応した複数のライン分の画像が形成される。
垂直共振器型面発光レーザアレイ５１４は、記録用光源となるものであり、レーザドライバ（図示せず）により画像信号に応じて点灯または消灯するように構成されている。
こうして光変調されたレーザ光は、垂直共振器型面発光レーザアレイ５１４からコリメータレンズ５２０を介し回転多面鏡５１０に向けて照射される。
回転多面鏡５１０は矢印方向に回転していて、垂直共振器型面発光レーザアレイ５１４から出力されたレーザ光は、回転多面鏡５１０の回転に伴い、その反射面で連続的に出射角度を変える偏向ビームとして反射される。
この反射光は、ｆ−θレンズ５２２により歪曲収差の補正等を受け、反射鏡５１６を経て感光ドラム５００に照射され、感光ドラム５００上で主走査方向に走査される。
このとき、回転多面鏡５１０の１面を介したビーム光の反射により、感光ドラム５００の主走査方向に垂直共振器型面発光レーザアレイ５１４に対応した複数のライン分の画像が形成される。
本実施例においては、４×８の垂直共振器型面発光レーザアレイ５１４を用いており、４ライン分の画像が形成される。
感光ドラム５００は、予め帯電器５０２により帯電されており、レーザ光の走査により順次露光され、静電潜像が形成される。
また、感光ドラム５００は矢印方向に回転していて、形成された静電潜像は、現像器５０４により現像され、現像された可視像は転写帯電器５０６により、転写紙（図示せず）に転写される。
可視像が転写された転写紙は、定着器５０８に搬送され、定着を行った後に機外に排出される。
なお、感光ドラム５００の側部における主走査方向の走査開始位置近傍に、ビーム検出センサ（Ｂｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔセンサ：以下ＢＤセンサ）が配置されている（不図示）。
感光ドラム５００は、予め帯電器５０２により帯電されており、レーザ光の走査により順次露光され、静電潜像が形成される。
また、感光ドラム５００は矢印方向に回転していて、形成された静電潜像は、現像器５０４により現像され、現像された可視像は転写帯電器５０６により、転写紙（図示せず）に転写される。
可視像が転写された転写紙は、定着器５０８に搬送され、定着を行った後に機外に排出される。
なお、感光ドラム５００の側部における主走査方向の走査開始位置近傍に、ビーム検出センサ（Ｂｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔセンサ：以下ＢＤセンサ）が配置されている（不図示）。
回転多面鏡５１０の各反射面で反射されたレーザ光は、ライン走査に先立ってＢＤセンサにより検出される。
この検出信号は、主走査方向の走査開始基準信号としてタイミングコントローラ（図示せず）に入力され、この信号を規準として各ラインにおける走査方向の書き出し開始位置の同期が取られる。
なお、本実施例では、４×８垂直共振器型面発光レーザアレイを用いたが、これに限定されるものではなく、ｍ×ｎ垂直共振器型面発光レーザアレイ（ｍ，ｎ：自然数（０は含まず））であっても良い。
以上説明したように、本発明による垂直共振器型面発光レーザアレイを電子写真記録方式の画像形成装置に用いることにより、高速・高精細印刷を可能とする画像形成装置を得ることが可能となる。
この検出信号は、主走査方向の走査開始基準信号としてタイミングコントローラ（図示せず）に入力され、この信号を規準として各ラインにおける走査方向の書き出し開始位置の同期が取られる。
なお、本実施例では、４×８垂直共振器型面発光レーザアレイを用いたが、これに限定されるものではなく、ｍ×ｎ垂直共振器型面発光レーザアレイ（ｍ，ｎ：自然数（０は含まず））であっても良い。
以上説明したように、本発明による垂直共振器型面発光レーザアレイを電子写真記録方式の画像形成装置に用いることにより、高速・高精細印刷を可能とする画像形成装置を得ることが可能となる。
１００：ｎ側電極
１０２：基板
１０４：下部ＤＢＲ
１０６：活性層
１０８：電流狭窄部（酸化領域）
１１０：非酸化領域
１１２：上部ＤＢＲ
１１４：絶縁膜
１１６：ｐ側電極
１１８：パッド電極
１２０：出射口（上部電極開口）
２００：ｎ型ＧａＡｓ基板
２０２：下部ＤＢＲミラー層
２０４：活性層
２０６：選択酸化層
２０８：上部ＤＢＲミラー層
２１０：誘電体膜
２１２：第１のレジストパターン
２１４：第２のレジストパターン
２１６：金属膜（Ｔｉ／Ａｕ）
２１８：環状の電極
２２０：第３のレジストパターン
２２２：エッチング溝（トレンチ）
２２４：酸化領域
２２６：非酸化領域
３００：絶縁膜（シリコンオキサイド膜）
３０２：第４のレジストパターン
３０４：第５のレジストパターン
３０６：金属膜（Ｔｉ／Ａｕ）
３０８：パッド電極
３１０：ｎ側電極（ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ）
５００：感光ドラム
５０２：帯電器
５０４：現像器
５０６：転写帯電器
５０８：定着器
５１０：回転多面鏡
５１２：モータ
５１４：垂直共振器型面発光レーザアレイ
５１６：反射鏡
５２０：コリメータレンズ
５２２：ｆ−θレンズ
１０２：基板
１０４：下部ＤＢＲ
１０６：活性層
１０８：電流狭窄部（酸化領域）
１１０：非酸化領域
１１２：上部ＤＢＲ
１１４：絶縁膜
１１６：ｐ側電極
１１８：パッド電極
１２０：出射口（上部電極開口）
２００：ｎ型ＧａＡｓ基板
２０２：下部ＤＢＲミラー層
２０４：活性層
２０６：選択酸化層
２０８：上部ＤＢＲミラー層
２１０：誘電体膜
２１２：第１のレジストパターン
２１４：第２のレジストパターン
２１６：金属膜（Ｔｉ／Ａｕ）
２１８：環状の電極
２２０：第３のレジストパターン
２２２：エッチング溝（トレンチ）
２２４：酸化領域
２２６：非酸化領域
３００：絶縁膜（シリコンオキサイド膜）
３０２：第４のレジストパターン
３０４：第５のレジストパターン
３０６：金属膜（Ｔｉ／Ａｕ）
３０８：パッド電極
３１０：ｎ側電極（ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ）
５００：感光ドラム
５０２：帯電器
５０４：現像器
５０６：転写帯電器
５０８：定着器
５１０：回転多面鏡
５１２：モータ
５１４：垂直共振器型面発光レーザアレイ
５１６：反射鏡
５２０：コリメータレンズ
５２２：ｆ−θレンズ
Claims (14)
- メサ構造の垂直共振器型面発光レーザを製造する方法であって、
基板上に、下部反射ミラー、活性層、選択酸化層、上部反射ミラー、を含む複数の半導体層を順次積層し、該積層された半導体層上に誘電体膜を形成する工程と、
前記誘電体膜に、大きい環状の開口パターンと小さい環状の開口パターンとによる、中心軸が同一である大小二つの環状の第１のレジストパターンを形成する工程と、
前記第１のレジストパターンを用いて、前記誘電体膜に前記中心軸が同一である大小二つの環状のパターンを形成する工程と、
前記大小二つの環状のパターンが形成された誘電体膜に、前記小さい環状の開口パターンのみが露出するように第２のレジストパターンを形成し、該露出する小さい環状の開口パターンの開口部に環状の電極を形成する工程と、
前記環状の電極を覆うように第３のレジストパターンを形成し、前記誘電体膜に形成された大きい環状の開口パターンと前記第３のレジストパターンを用いて前記メサ構造を形成する工程と、
を有することを特徴とする垂直共振器型面発光レーザの製造方法。 - 前記誘電体膜は、シリコンオキサイド、シリコンナイトライドまたはシリコンオキシナイトライドのいずれかの材料により形成されることを特徴とする請求項１に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
- 前記大小二つの環状のパターンは、径の異なる大小二つの同心円環状のパターンであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
- 前記大小二つの環状のパターンは、一辺の長さの異なる大小二つの同心正方環状のパターンであることを特徴とする請求項１に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
- 前記第１のレジストパターンを形成する工程で該第１のレジストパターンの形成が、ドライエッチングまたはウエットエッチングによって行われることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
- 前記環状の電極を形成する工程での該環状の電極の形成が、第２のレジストパターンを用いたリフトオフ法によって行われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
- 前記リフトオフ法によって前記環状の電極を形成する際、前記第１のレジストパターン及び前記第２のレジストパターンが除去されることを特徴とする請求項６に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
- 前記第１のレジストパターンを形成する工程での大きい環状の開口パターンの形成が、ドライエッチングにより行われることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
- 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法による垂直共振器型面発光レーザを複数個配置して製造することを特徴とする垂直共振器型面発光レーザアレイの製造方法。
- 基板上に、下部反射ミラーと、活性層と、電流狭窄構造と、環状の電極を備えた上部反射ミラーと、を有するメサ構造の垂直共振器型面発光レーザであって、
前記メサ構造は、平面形状が環状による構造を備え、該環状によるメサ構造の中心軸が前記環状の電極の中心軸と同一であり、かつ該環状によるメサ構造の外径が前記環状の電極の外径より大きい構造とされていることを特徴とする垂直共振器型面発光レーザ。 - 前記環状によるメサ構造と前記環状の電極とは、これらの環状による形状が径の異なる大小二つの同心円環状または一辺の長さの異なる大小二つの同心正方環状に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の垂直共振器型面発光レーザ。
- 前記電流狭窄構造における非酸化領域の直径が３から５ミクロンの直径を備え、
前記環状の電極における開口部の直径が前記非酸化領域の直径に比べ０．５から１．０ミクロン大きい直径を備えていることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の垂直共振器型面発光レーザ。 - 請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の垂直共振器型面発光レーザを複数個配置して構成されていることを特徴とする垂直共振器型面発光レーザアレイ。
- 請求項９に記載の垂直共振器型面発光レーザアレイの製造方法による垂直共振器型面発光レーザアレイ、または請求項１３に記載の垂直共振器型面発光レーザアレイを光源として備えていることを特徴とする画像形成装置。
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