JP2011014869A - 面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置、及び面発光レーザ素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高コスト化を招くことなく、発振横モードが制御された面発光レーザ素子を提供する。
【解決手段】 基板上に下部反射鏡、活性層を含む共振器構造体、及び被選択酸化層を有する上部反射鏡が積層された積層体を作成し、該積層体の上面に、その光学的厚さが発振波長／４の光学的に透明な誘電体層１１１ａが部分的に積層された第１の領域と、光学的に透明な誘電体層１１１ａが積層されていない第２の領域とを形成する。そして、第１の領域及び第２の領域の周囲をそれぞれ上面からエッチングし、メサ構造体を形成した後、被選択酸化層をメサ構造体の側面から選択的に酸化させ、狭窄構造体を作成する。その後、第２の領域を観察して電流通過領域１０８ｂの大きさを測定する。
【選択図】図１５

Description

本発明は、面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置、画像形成装置、面発光レーザ素子の製造方法に係り、更に詳しくは、基板に垂直な方向にレーザ光を出射する面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイ、前記面発光レーザ素子又は面発光レーザアレイを有する光走査装置、該光走査装置を備える画像形成装置、及び基板に垂直な方向にレーザ光を出射する面発光レーザ素子の製造方法に関する。

垂直共振器型の面発光レーザ素子（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）は、基板に垂直な方向に光を出射するものであり、基板に平行な方向に光を出射する端面発光型の半導体レーザ素子よりも低価格、低消費電力、小型、２次元デバイスに好適、かつ、高性能であることから、近年、注目されている。

面発光レーザ素子は、電流流入効率を高めるために狭窄構造体を有している。この狭窄構造体としては、Ａｌ（アルミニウム）Ａｓ（ヒ素）層の選択酸化による狭窄構造体（以下では、便宜上「酸化狭窄構造体」ともいう。例えば、特許文献１参照）が良く用いられている。この酸化狭窄構造体は、ｐ−ＡｌＡｓからなる被選択酸化層が側面に露出している所定の大きさのメサを形成した後、高温の水蒸気雰囲気中に置いて、Ａｌをメサ側面から選択的に酸化させ、メサの中心付近に、被選択酸化層における酸化されていない領域を残留させたものである。この酸化されていない領域が、面発光レーザ素子の駆動電流の通過領域（電流通過領域）となる。このように、容易に電流狭窄が可能である。

酸化狭窄構造体におけるＡｌの酸化（ＡｌｘＯｙ）した層（以下では、「酸化層」と略述する）の屈折率は、１．６程度であり、半導体層に比べて低い。これにより、共振器構造体内に横方向の屈折率差が生じ、光がメサ中央に閉じ込められるので、発光効率を向上させることができる。その結果、低閾値電流、高効率等の優れた特性を実現することが可能となる。

面発光レーザ素子の応用分野としては、プリンタにおける光書き込み系の光源（発振波長：７８０ｎｍ帯）、光ディスク装置における書き込み用光源（発振波長：７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯）、光ファイバを用いるＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの光伝送システムの光源（発振波長：１．３μｍ帯、１．５μｍ帯）が挙げられる。さらには、ボード間、ボード内、集積回路（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ）のチップ間、及び集積回路のチップ内の光伝送用の光源としても期待されている。

これらの応用分野においては、面発光レーザ素子から出射される光（以下では、「出射光」ともいう）は、断面形状が円形であることが必要とされる場合が多い。出射光の断面形状を円形とするには、高次横モードの発振を抑制することが必要である。

例えば、特許文献２には、出射面上に光学的に透明な膜を形成し、発光領域中心部と周辺部に反射率の差をつけることで発振横モードを制御する手法が開示されている。

また、シングルモード出力は、電流通過領域の大きさに大きく影響される。

そして、例えば、直径３インチや４インチといった大きな面積の基板上に複数の半導体層を積層して面発光レーザ素子を量産する場合、温度分布や水蒸気の気流の状態などにより、積層体の面内において、電流通過領域の大きさにばらつきが発生していた。

特許文献３には、実際に使用する面発光レーザ素子群からなる二次元アレイの周囲に、該実際に使用する面発光レーザ素子と同じポスト構造を有し且つ実際には面発光レ−ザ素子として使用しないダミー素子を、隣接する面発光レーザ素子間の間隔、隣接するダミー素子間の間隔、及び隣接する面発光レーザ素子とダミー素子との間の間隔が各々同一になる配列で配置した面発光レーザアレイ装置が開示されている。

しかしながら、複数の積層体において、必ずしも半導体層の積層状態が同じではないため、同じ酸化条件（保持温度、保持時間等）で被選択酸化層の選択酸化を行っても、積層体間において電流通過領域の大きさにばらつきが発生していた。

本発明は、第１の観点からすると、基板上に下部反射鏡、活性層を含む共振器構造体、及び酸化物が電流通過領域を取り囲んでいる狭窄構造体を含む上部反射鏡が積層されているメサ構造の発光部を有し、該発光部における出射領域が相対的に反射率が高い部分と低い部分とを有する面発光レーザ素子において、前記発光部の近傍に、前記電流通過領域の大きさをモニタするためのモニタ用メサ構造体を備えることを特徴とする面発光レーザ素子である。

これによれば、高コスト化を招くことなく、発振横モードを制御することが可能である。

本発明は、第２の観点からすると、本発明の面発光レーザ素子が集積された面発光レーザアレイである。

これによれば、本発明の面発光レーザ素子が集積されているため、高コスト化を招くことなく、発振横モードを制御することが可能である。

本発明は、第３の観点からすると、光によって被走査面を走査する光走査装置であって、本発明の面発光レーザ素子を有する光源と；前記光源からの光を偏向する偏向器と；前記偏向器で偏向された光を前記被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置である。

これによれば、光源が本発明の面発光レーザ素子を有しているため、高コスト化を招くことなく、高い精度の光走査を行うことが可能となる。

本発明は、第４の観点からすると、光によって被走査面を走査する光走査装置であって、本発明の面発光レーザアレイを有する光源と；前記光源からの光を偏向する偏向器と；前記偏向器で偏向された光を前記被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置である。

これによれば、光源が本発明の面発光レーザアレイを有しているため、高コスト化を招くことなく、高い精度の光走査を行うことが可能となる。

本発明は、第５の観点からすると、少なくとも１つの像担持体と；前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる光を走査する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、本発明の光走査装置を備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することが可能となる。

本発明は、第６の観点からすると、基板上に下部反射鏡、活性層を含む共振器構造体、及び酸化物が電流通過領域を取り囲んでいる狭窄構造体を含む上部反射鏡が積層されているメサ構造の発光部を有し、該発光部における出射領域が相対的に反射率が高い部分と低い部分とを有する面発光レーザ素子の製造方法であって、基板上に下部反射鏡、活性層を含む共振器構造体、及び被選択酸化層を有する上部反射鏡が積層された積層体を作成する工程と；前記積層体の上面に、その光学的厚さが発振波長／４の奇数倍の光学的に透明な膜が部分的に積層された第１の領域と、該第１の領域と同じ大きさを有し、光学的に透明な膜が積層されていない、あるいは一様な厚さで積層された第２の領域とを形成する工程と；前記第１の領域及び前記第２の領域の周囲をそれぞれ上面からエッチングし、少なくとも前記被選択酸化層が側面に露出しているメサ構造体を形成する工程と；前記被選択酸化層を前記メサ構造体の側面から選択的に酸化させ、前記狭窄構造体を作成する工程と；前記第２の領域を観察して電流通過領域の大きさを測定する工程と；を含む面発光レーザ素子の製造方法である。

これによれば、発振横モードが制御された面発光レーザ素子の生産性を向上させることが可能である。

本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。 図１における光走査装置を示す概略図である。 図２における光源に含まれる面発光レーザ素子を説明するための図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザ素子の基板を説明するための図である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その１）である。 誘電体層１１１ａにおける不要な部分を除去するためのレジストパターンを説明するための図である。 図７（Ａ）は、レジストパターンＲＰ１を説明するための図であり、図７（Ｂ）は、レジストパターンＲＰ２を説明するための図である。 面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その２）である。 面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その３）である。 面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その４）である。 面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その５）である。 図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その６）である。 図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、それぞれ面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その７）である。 図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）は、それぞれ面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その８）である。 図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）は、それぞれ面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その９）である。 面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その１０）である。 面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その１１）である。 面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その１２）である。 面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その１３）である。 面発光レーザ素子の製造方法を説明するための図（その１４）である。 図２０におけるメサ部分を拡大した図である。 図２１の平面図である。 モニタ用メサの変形例を説明するための図である。 図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）は、それぞれ低反射率部分の変形例を説明するための図である。 面発光レーザ素子の変形例を説明するための図である。 図２６（Ａ）は、図２５の面発光レーザ素子を製造する際のレジストパターンＲＰ１１を説明するための図であり、図２６（Ｂ）は、図２５の面発光レーザ素子を製造する際のレジストパターンＲＰ２２を説明するための図である。 図２５におけるメサ部分を拡大した図である。 図２８（Ａ）は、工程（２−８）の後のモニタ用メサの部分断面図であり、図２８（Ｂ）は、工程（２−１０）の後のモニタ用メサの部分断面図である。 レジストパターンＲＰ２２の変形例であるレジストパターンＲＰ３３を説明するための図である。 図３０（Ａ）は、レジストパターンＲＰ３３を用いた場合における、工程（２−８）の後のモニタ用メサの部分断面図であり、図３０（Ｂ）は、レジストパターンＲＰ３３を用いた場合における、工程（２−１０）の後のモニタ用メサの部分断面図である。 面発光レーザアレイを説明するための図である。 図３１のＡ−Ａ断面図である。 面発光レーザアレイの変形例を説明するための図である。 カラープリンタの概略構成を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図２２に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。

このレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。

通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、図１における矢印方向に回転するようになっている。

帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。

帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。

光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面を、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束により走査し、感光体ドラム１０３０の表面に画像情報に対応した潜像を形成する。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。

トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。

現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。

給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚づつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。

転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。

定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。

除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。

クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。

この光走査装置１０１０は、一例として図２に示されるように、偏向器側走査レンズ１１ａ、像面側走査レンズ１１ｂ、ポリゴンミラー１３、光源１４、カップリングレンズ１５、開口板１６、シリンドリカルレンズ１７、反射ミラー１８、及び走査制御装置（図示省略）などを備えている。そして、これらは、ハウジング３０の所定位置に組み付けられている。

なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

カップリングレンズ１５は、光源１４から出力された光束を略平行光とする。

開口板１６は、開口部を有し、カップリングレンズ１５を介した光束のビーム径を規定する。

シリンドリカルレンズ１７は、開口板１６の開口部を通過した光束を、反射ミラー１８を介してポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍に副走査対応方向に関して結像する。

光源１４とポリゴンミラー１３との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ１５と開口板１６とシリンドリカルレンズ１７と反射ミラー１８とから構成されている。

ポリゴンミラー１３は、一例として内接円の半径が１８ｍｍの６面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー１３は、副走査対応方向に平行な軸の周りを等速回転しながら、反射ミラー１８からの光束を偏向する。

偏向器側走査レンズ１１ａは、ポリゴンミラー１３で偏向された光束の光路上に配置されている。

像面側走査レンズ１１ｂは、偏向器側走査レンズ１１ａを介した光束の光路上に配置されている。そして、この像面側走査レンズ１１ｂを介した光束が、感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１３の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。

ポリゴンミラー１３と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂとから構成されている。なお、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂの間の光路上、及び像面側走査レンズ１１ｂと感光体ドラム１０３０の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも１つの折り返しミラーが配置されても良い。

光源１４は、一例として図３に示されるように、面発光レーザ素子１００を有している。本明細書では、レーザ発振方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な面内における互いに直交する２つの方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として説明する。なお、図３は面発光レーザ素子１００をＸＺ面に平行に切断したときの切断面を示す図である。

面発光レーザ素子１００は、発振波長が７８０ｎｍ帯の面発光レーザであり、基板１０１、バッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９などを有している。

基板１０１は、表面が鏡面研磨面であり、図４（Ａ）に示されるように、鏡面研磨面（主面）の法線方向が、結晶方位［１ ０ ０］方向に対して、結晶方位［１ １ １］Ａ方向に向かって１５度（θ＝１５度）傾斜したｎ−ＧａＡｓ単結晶基板である。すなわち、基板１０１はいわゆる傾斜基板である。ここでは、図４（Ｂ）に示されるように、結晶方位［０ −１ １］方向が＋Ｘ方向、結晶方位［０ １ −１］方向が−Ｘ方向となるように配置されている。

バッファ層１０２は、基板１０１の＋Ｚ側の面上に積層され、ｎ−ＧａＡｓからなる層である。

下部半導体ＤＢＲ１０３は、バッファ層１０２の＋Ｚ側に積層され、ｎ−ＡｌＡｓからなる低屈折率層と、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを４０．５ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた厚さ２０ｎｍの組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、発振波長をλとするとλ／４の光学的厚さとなるように設定されている。なお、光学的厚さがλ／４のとき、その層の実際の厚さＤは、Ｄ＝λ／４ｎ（但し、ｎはその層の媒質の屈折率）である。

下部スペーサ層１０４は、下部半導体ＤＢＲ１０３の＋Ｚ側に積層され、ノンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。

活性層１０５は、下部スペーサ層１０４の＋Ｚ側に積層され、３層の量子井戸層と４層の障壁層とを有する３重量子井戸構造の活性層である。各量子井戸層は、０．７％の圧縮歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＡｓＰからなり、バンドギャップ波長が約７８０ｎｍである。また、各障壁層は、０．６％の引張歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＰからなる。

上部スペーサ層１０６は、活性層１０５の＋Ｚ側に積層され、ノンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。

下部スペーサ層１０４と活性層１０５と上部スペーサ層１０６とからなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、その厚さが１波長の光学的厚さとなるように設定されている。なお、活性層１０５は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布における腹に対応する位置である共振器構造体の中央に設けられている。

上部半導体ＤＢＲ１０７は、第１の上部半導体ＤＢＲ及び第２の上部半導体ＤＢＲを有している。

第１の上部半導体ＤＢＲは、上部スペーサ層１０６の＋Ｚ側に積層され、ｐ−（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる低屈折率層とｐ−（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる高屈折率層のペアを１ペア有している。

第２の上部半導体ＤＢＲは、第１の上部半導体ＤＢＲの＋Ｚ側に積層され、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層とｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを２３ペア有している。

上部半導体ＤＢＲ１０７における各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、λ／４の光学的厚さとなるように設定されている。

第２の上部半導体ＤＢＲには、ｐ−ＡｌＡｓからなる厚さ３０ｎｍの被選択酸化層１０８が設けられている。この被選択酸化層１０８は、電界の定在波分布において、活性層１０５から３番目となる節に対応する位置に設けられている。

コンタクト層１０９は、上部半導体ＤＢＲ１０７の＋Ｚ側に積層され、ｐ−ＧａＡｓからなる層である。

次に、面発光レーザ素子１００の製造方法について説明する。

（１−１）有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）あるいは分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）による結晶成長によって、基板１０１上に上記複数の半導体層を積層し、積層体を作成する（図５（Ａ）参照）。

ここでは、ＩＩＩ族の原料には、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用い、Ｖ族の原料には、フォスフィン（ＰＨ３）、アルシン（ＡｓＨ３）を用いている。また、ｐ型ドーパントの原料には四臭化炭素（ＣＢｒ４）、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）を用い、ｎ型ドーパントの原料にはセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を用いている。

（１−２）気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ＳｉＮからなる誘電体層１１１ａを形成する（図５（Ｂ）参照）。ここでは、誘電体層１１１ａの光学的厚さがλ／４となるようにした。具体的には、ＳｉＮの屈折率ｎが１．８６、発振波長λが７８０ｎｍであるため、実際の膜厚（＝λ／４ｎ）は約１０５ｎｍに設定した。

（１−３）誘電体層１１１ａにおける不要な部分を除去するためのレジストパターンを、誘電体層１１１ａの上面に形成する。ここでは、一例として図６に示されるように、発光部となる複数の領域に複数のレジストパターンＲＰ１が形成され、該複数のレジストパターンＲＰ１の周囲に複数のレジストパターンＲＰ２が形成される。なお、図６では、レジストパターンＲＰ１が４０個、レジストパターンＲＰ２が３２個としているが、これに限定されるものではない。

レジストパターンＲＰ１は、一例として図７（Ａ）に示されるように、メサの外形を規定するための閉環状のレジストパターン１２０ａ、及び出射領域における反射率が小さい部分に対応する領域をマスクするための２つのレジストパターン１２０ｂを有している。

レジストパターンＲＰ２は、一例として図７（Ｂ）に示されるように、メサの外形を規定するための閉環状のレジストパターン１２０ａを有している。

レジストパターンＲＰ１のレジストパターン１２０ａとレジストパターンＲＰ２のレジストパターン１２０ａは、同じ形状であり、その外形は、一例として一辺２５μｍの正方形状である。

（１−４）ＢＨＦ（バッファード・フッ酸）にて誘電体層１１１ａをエッチングする。レジストパターンＲＰ１が形成されている部分が図８に示され、レジストパターンＲＰ２が形成されている部分が図９に示されている。各レジストパターンで覆われている部分では、誘電体層１１１ａが残っている。

（１−５）レジストパターン１２０ａによって囲まれた領域を保護するレジストパターン１２３を形成する。レジストパターンＲＰ１が形成されている部分が図１０に示され、レジストパターンＲＰ２が形成されている部分が図１１に示されている。

（１−６）Ｃｌ２ガスを用いるＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）エッチング法で、上記レジストパターン１２０ａ及びレジストパターン１２３をフォトマスクとして四角柱状のメサ構造体（以下では、便宜上「メサ」と略述する）を形成する。ここでは、エッチングの底面は下部スペーサ層１０４中に位置するようにした。

（１−７）レジストパターンを除去する。レジストパターンＲＰ１が形成されていた部分が図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示されている。また、レジストパターンＲＰ２が形成されていた部分が図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示されている。

（１−８）積層体を水蒸気中で熱処理する。これにより、被選択酸化層１０８中のＡｌ（アルミニウム）がメサの外周部から選択的に酸化され、メサの中央部に、Ａｌの酸化物１０８ａによって囲まれた酸化されていない領域１０８ｂが残留する。すなわち、発光部の駆動電流の経路をメサの中央部だけに制限する、いわゆる酸化狭窄構造体が形成される。上記酸化されていない領域１０８ｂが電流通過領域（電流注入領域）である。このようにして、例えば幅４μｍから６μｍ程度の略正方形状の電流通過領域が形成される。

レジストパターンＲＰ１が形成されていた部分が図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）に示されている。なお、図１４（Ｂ）は、ＩＲ顕微鏡の像であり、図１４（Ｃ）は、図１４（Ｂ）の模式図である。

また、レジストパターンＲＰ２が形成されていた部分が図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）に示されている。なお、図１５（Ｂ）は、ＩＲ顕微鏡の像であり、図１５（Ｃ）は、図１５（Ｂ）の模式図である。

（１−９）レジストパターンＲＰ２が形成されていた部分をＩＲ顕微鏡で観察し、電流通過領域１０８ｂの寸法を測定する。

ところで、レジストパターンＲＰ１が形成されていた部分をＺ軸方向からみると、図１４（Ｂ）及び図１４（Ｃ）に示されるように、誘電体層１１１ａと電流通過領域１０８ｂとが重なっているため、電流通過領域１０８ｂの大きさを正確に観察することはできない。一方、レジストパターンＲＰ２が形成されていた部分をＺ軸方向からみると、図１５（Ｂ）及び図１５（Ｃ）に示されるように、電流通過領域１０８ｂの大きさを正確に観察することができる。

そこで、ここでは、レジストパターンＲＰ２が形成されていた部分をＩＲ顕微鏡で観察し、電流通過領域１０８ｂの寸法を測定している。すなわち、レジストパターンＲＰ２が形成されていた部分は、電流通過領域１０８ｂの大きさをモニタするための部分である。従って、この段階で、積層体の良否を判断することができる。なお、以下では、便宜上、レジストパターンＲＰ１が形成されていた部分のメサを「発光部用メサ」ともいい、レジストパターンＲＰ２が形成されていた部分のメサを「モニタ用メサ」ともいう。

（１−１０）気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ＳｉＮからなる誘電体層１１１ｂを形成する。ここでは、誘電体層１１１ｂの光学的厚さが２λ／４となるようにした。具体的には、ＳｉＮの屈折率ｎが１．８６、発振波長λが７８０ｎｍであるため、実際の膜厚（＝λ／４ｎ）は約２１０ｎｍに設定した。

発光部用メサが図１６に示され、モニタ用メサが図１７に示されている。

（１−１１）発光部用メサにおけるレーザ光の出射面となるメサ上部に、ｐ側電極コンタクトの窓開けを行うためのエッチングマスクを作成する。

（１−１２）ＢＨＦにて誘電体層１１１ｂをエッチングし、発光部用メサにおけるｐ側電極コンタクトの窓開けを行う。

（１−１３）エッチングマスクを除去する（図１８参照）。

（１−１４）発光部用メサにおけるメサ上部の光出射部となる領域に一辺１０μｍの正方形状のレジストパターンを形成し、ｐ側の電極材料の蒸着を行なう。ｐ側の電極材料としてはＣｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕからなる多層膜、もしくはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる多層膜が用いられる。

（１−１５）光出射部となる領域に蒸着された電極材料をリフトオフし、ｐ側電極１１３を形成する（図１９参照）。発光部用メサにおけるメサ上部のｐ側電極１１３で囲まれた領域が出射領域である。

（１−１６）基板１０１の裏側を所定の厚さ（例えば１００μｍ程度）まで研磨した後、ｎ側電極１１４を形成する（図２０参照）。ここでは、ｎ側電極１１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。

（１−１７）アニールによって、ｐ側電極１１３とｎ側電極１１４のオーミック導通をとる。

（１−１８）チップ毎に切断する。なお、このとき、チップにモニタ用メサが含まれていても良いし、モニタ用メサが含まれていなくても良い。

ところで、発光部のメサ部分のみを取り出して拡大した図が図２１及び図２２に示されている。出射領域１２５の形状は、一辺の長さが１０μｍの正方形である。本実施形態では、出射領域１２５は、ＳｉＮからなる透明な誘電体層で覆われている。この誘電体層は、光学的厚さが２λ／４である高反射率部分１２２と、光学的厚さが３λ／４である２つの低反射率部分１２１とからなっている。

以上の説明から明らかなように、上記面発光レーザ素子１００の製造方法において、本発明の面発光レーザ素子の製造方法が用いられている。

以上説明したように、本実施形態に係る面発光レーザ素子１００によると、基板１０１上に、下部半導体ＤＢＲ１０３、活性層１０５を含む共振器構造体、被選択酸化層１０８を有する上部半導体ＤＢＲ１０７などが積層されている。

そして、発光部の出射領域１２５は、全面がＳｉＮからなる光学的に透明な誘電体で被覆され、相対的に反射率が高い高反射率部分１２２と相対的に反射率が低い２つの低反射率部分１２１とを有している。

面発光レーザ素子１００を製造する際に、発光部用メサの近傍にモニタ用メサを作成し、各メサの被選択酸化層１０８を同時に選択酸化させている。ここでは、発光部用メサの上面には、Ｚ軸方向からみたときに、電流通過領域の一部と重なるように誘電体層が存在しているが、モニタ用メサの上面には、Ｚ軸方向からみたときに、電流通過領域の一部と重なるような誘電体層は存在していない。そこで、選択酸化後に、モニタ用メサを観察することによって、電流通過領域の寸法を正確に求めることができる。従来のように、発光部用メサのみを作成する場合には、電流通過領域の一部が観察されないため、電流通過領域の寸法を正確に求めることはできなかった。従って、本実施形態では、選択酸化後に、直ちに良・不良の判断が可能となり、生産性を向上させることができる。なお、従来は、チップ毎に特性を検査し、その結果に基づいて良・不良の判断を行っていた。

そして、生産性の向上により、面発光レーザ素子の製造コストを下げることができる。

この場合、面発光レーザ素子１００において、ｐ側電極１１３を除去して基板表面に垂直な方向から発光部をみたとき、メサの上面における辺縁部はＳｉＮからなる光学的に透明な誘電体で被覆され、該誘電体の厚さは、低反射率部分１２１の誘電体の厚さと同じである。

また、出射領域では、周辺部の反射率が中心部の反射率に比べて相対的に低いため、基本横モードの光出力を低下させることなく、高次横モードの発振を抑制することができる。すなわち、発振横モードを制御することが可能である。

また、出射領域の中心部における反射率が相対的に高い領域を、互いに直交する２つの方向に関して異方性を有する形状とし、レーザ光に対する横方向の閉じ込め作用について意図的に異方性を生じさせているため、偏光方向の安定性を向上させることができる。

また，電流通過領域１０８ｂの面積を小さくすることなく、高次横モードの抑制や偏光方向の安定化が可能である。これにより、面発光レーザ素子の電気抵抗が上昇することはなく、また、電流狭窄領域での電流密度を上昇させることもないので、素子寿命を低下させることはない。

また、出射領域の全部が誘電体に被覆されているため、出射領域の酸化や汚染を抑制することができる。

また、メサの側面が、誘電体層１１１ｂで被覆されているため、水分の吸湿によって生じる素子の破壊などが抑制され、長期信頼性を向上させることができる。

本実施形態に係る光走査装置１０１０によると、光源１４が面発光レーザ素子１００を有している。この場合、単一基本横モードのレーザ光が得られるために、円形で微小なレーザスポットを感光体ドラム１０３０の表面に容易に形成することができる。また、偏光方向が安定しているため、光スポットの歪みや光量変動などの影響を受けにくい。そこで、簡単な光学系で、円形で且つ光密度の高い微小なビームスポットを感光体ドラム１０３０上に結像させることができる。その結果、高コスト化を招くことなく、高い精度の光走査を行うことが可能となる。

本実施形態に係るレーザプリンタ１０００によると、光走査装置１０１０を備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することが可能となる。

なお、上記実施形態において、積層体を水蒸気中で熱処理する際に、一例として図２３に示されるように、モニタ用メサの上面に誘電体層１１１ａが一様な厚さで存在していても良い。この場合であっても、電流通過領域１０８ｂの大きさを正確に観察することができる。

また、発光部の出射領域における低反射率部分１２１の形状は、上記実施形態における形状に限定されるものではない。例えば、図２４（Ａ）及び図２４（Ｂ）に示されるように、円環状であっても良い。なお、図２４（Ａ）は、ＩＲ顕微鏡の像であり、図２４（Ｂ）は、図２４（Ａ）の模式図である。

また、上記実施形態では、低反射率部分が２つに分離されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、低反射率部分が分離していない形状であっても良い。

また、出射領域の中心の反射率を低く、周辺の反射率を高くして、高次モードを選択的に動作させる構造であっても良い。

また、上記実施形態では、選択酸化直後に、電流通過領域１０８ｂの寸法を測定する場合について説明したが、これに限らず、例えば、誘電体層１１１ｂが形成された後に測定しても良い。要するに、選択酸化後であれば良い。

また、上記実施形態において、電流通過領域１０８ｂの寸法を測定した結果、許容範囲内でないときに、以降の工程を中止しても良い。

また、上記実施形態では、誘電体層がＳｉＮの場合について説明したが、これに限らず、例えば、ＳｉＮｘ、ＳｉＯｘ、ＴｉＯｘ及びＳｉＯＮのいずれかであっても良い。それぞれの材料の屈折率に合わせて膜厚を設計することで同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、誘電体層１１１ａの光学的厚さがλ／４の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、光学的厚さがλ／４の奇数倍であれば良い。

また、上記実施形態では、誘電体層１１１ｂの光学的厚さが２λ／４の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、光学的厚さがλ／４の偶数倍であれば良い。

また、上記実施形態において、光源１４は、前記面発光レーザ素子１００に代えて、一例として図２５に示される面発光レーザ素子１００Ａを有しても良い。

この面発光レーザ素子１００Ａは、発振波長が７８０ｎｍ帯の面発光レーザであり、基板２０１、バッファ層２０２、下部半導体ＤＢＲ２０３、下部スペーサ層２０４、活性層２０５、上部スペーサ層２０６、上部半導体ＤＢＲ２０７、コンタクト層２０９などを有している。

基板２０１は、表面が鏡面研磨面であり、鏡面研磨面（主面）の法線方向が、結晶方位［１ ０ ０］方向に対して、結晶方位［１ １ １］Ａ方向に向かって１５度（θ＝１５度）傾斜したｎ−ＧａＡｓ単結晶基板である。

バッファ層２０２は、基板２０１の＋Ｚ側の面上に積層され、ｎ−ＧａＡｓからなる層である。

下部半導体ＤＢＲ２０３は、バッファ層２０２の＋Ｚ側に積層され、ｎ−ＡｌＡｓからなる低屈折率層と、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを４０．５ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた厚さ２０ｎｍの組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、発振波長をλとするとλ／４の光学的厚さとなるように設定されている。

下部スペーサ層２０４は、下部半導体ＤＢＲ２０３の＋Ｚ側に積層され、ノンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。

活性層２０５は、下部スペーサ層２０４の＋Ｚ側に積層され、３層の量子井戸層と４層の障壁層とを有する３重量子井戸構造の活性層である。各量子井戸層は、０．７％の圧縮歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＡｓＰからなり、バンドギャップ波長が約７８０ｎｍである。また、各障壁層は、０．６％の引張歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＰからなる。

上部スペーサ層２０６は、活性層２０５の＋Ｚ側に積層され、ノンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。

下部スペーサ層２０４と活性層２０５と上部スペーサ層２０６とからなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、その厚さが１波長の光学的厚さとなるように設定されている。なお、活性層２０５は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布における腹に対応する位置である共振器構造体の中央に設けられている。

上部半導体ＤＢＲ２０７は、第１の上部半導体ＤＢＲ及び第２の上部半導体ＤＢＲを有している。

第１の上部半導体ＤＢＲは、上部スペーサ層１０６の＋Ｚ側に積層され、ｐ−（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる低屈折率層とｐ−（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる高屈折率層のペアを１ペア有している。

第２の上部半導体ＤＢＲは、第１の上部半導体ＤＢＲの＋Ｚ側に積層され、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層とｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを２１ペア有している。

上部半導体ＤＢＲ２０７における各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、λ／４の光学的厚さとなるように設定されている。

第２の上部半導体ＤＢＲには、ｐ−ＡｌＡｓからなる厚さ３７ｎｍの被選択酸化層２０８が設けられている。この被選択酸化層２０８は、電界の定在波分布において、活性層２０５から３番目となる節に対応する位置に設けられている。

コンタクト層２０９は、上部半導体ＤＢＲ２０７の＋Ｚ側に積層され、ｐ−ＧａＡｓからなる層である。

次に、面発光レーザ素子１００Ａの製造方法について説明する。

（２−１）有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）あるいは分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）による結晶成長によって、基板２０１上に上記複数の半導体層を積層し、積層体を作成する。

ここでは、ＩＩＩ族の原料には、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用い、Ｖ族の原料には、フォスフィン（ＰＨ３）、アルシン（ＡｓＨ３）を用いている。また、ｐ型ドーパントの原料には四臭化炭素（ＣＢｒ４）、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）を用い、ｎ型ドーパントの原料にはセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を用いている。

（２−２）気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ＳｉＯ_２からなる誘電体層（誘電体層２１１ａという）を形成する。ここでは、誘電体層２１１ａの光学的厚さがλ／４となるようにした。具体的には、ＳｉＯ_２の屈折率ｎが１．４５、発振波長λが７８０ｎｍであるため、実際の膜厚（＝λ／４ｎ）は約１３５ｎｍに設定した。

（２−３）誘電体層２１１ａにおける不要な部分を除去するためのレジストパターンを、誘電体層２１１ａの上面に形成する。ここでは、発光部となる複数の領域に複数のレジストパターン（レジストパターンＲＰ１１という）が形成され、該複数のレジストパターンＲＰ１１の周囲に複数のレジストパターン（レジストパターンＲＰ２２という）が形成される。

レジストパターンＲＰ１１は、一例として図２６（Ａ）に示されるように、メサの外形を規定するための閉環状のレジストパターン２２０ａ、及び出射領域における反射率が低い部分に対応する領域をマスクするためのレジストパターン２２０ｂを有している。

レジストパターンＲＰ２２は、一例として図２６（Ｂ）に示されるように、メサの外形を規定するための閉環状のレジストパターン２２０ａを有している。

レジストパターンＲＰ１１のレジストパターン２２０ａとレジストパターンＲＰ２２のレジストパターン２２０ａは、同じ形状であり、その外形は、一例として一辺２５μｍの正方形状である。

（２−４）ＢＨＦ（バッファード・フッ酸）にて誘電体層２１１ａをエッチングする。各レジストパターンで覆われている部分では、誘電体層２１１ａが残っている。

（２−５）レジストパターン２２０ａによって囲まれた領域を保護するレジストパターン（レジストパターン２２３という）を形成する。

（２−６）Ｃｌ２ガスを用いるＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）エッチング法で、上記レジストパターン２２０ａ及びレジストパターン２２３をフォトマスクとして四角柱状のメサ構造体（メサ）を形成する。ここでは、エッチングの底面は下部スペーサ層２０４中に位置するようにした。

（２−７）レジストパターンを除去する。

（２−８）積層体を水蒸気中で熱処理する。これにより、被選択酸化層２０８中のＡｌ（アルミニウム）がメサの外周部から選択的に酸化され、メサの中央部に、Ａｌの酸化物２０８ａによって囲まれた酸化されていない領域２０８ｂが残留する。該酸化されていない領域２０８ｂが電流通過領域（電流注入領域）である。このようにして、例えば幅４μｍから６μｍ程度の略正方形状の電流通過領域が形成される。

（２−９）レジストパターンＲＰ２２が形成されていた部分をＩＲ顕微鏡で観察し、電流通過領域２０８ｂの寸法を測定する。

ところで、レジストパターンＲＰ１１が形成されていた部分をＺ軸方向からみると、誘電体層２１１ａと電流通過領域２０８ｂとが重なっているため、電流通過領域２０８ｂの大きさを正確に観察することはできない。一方、レジストパターンＲＰ２２が形成されていた部分をＺ軸方向からみると、電流通過領域２０８ｂの大きさを正確に観察することができる。

そこで、レジストパターンＲＰ２２が形成されていた部分をＩＲ顕微鏡で観察し、電流通過領域２０８ｂの寸法を測定している。すなわち、レジストパターンＲＰ２２が形成されていた部分は、電流通過領域２０８ｂの大きさをモニタするための部分である。従って、この段階で、積層体の良否を判断することができる。ここでは、レジストパターンＲＰ１１が形成されていた部分のメサが「発光部用メサ」であり、レジストパターンＲＰ２２が形成されていた部分のメサが「モニタ用メサ」である。

（２−１０）気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ＳｉＮからなる誘電体層２１１ｂを形成する。ここでは、誘電体層２１１ｂの光学的厚さがλ／４となるようにした。具体的には、ＳｉＮの屈折率ｎが１．８６、発振波長λが７８０ｎｍであるため、実際の膜厚（＝λ／４ｎ）は約１０５ｎｍに設定した。

（２−１１）発光部用メサにおけるレーザ光の出射面となるメサ上部に、ｐ側電極コンタクトの窓開けを行うためのエッチングマスクを作成する。

（２−１２）ＢＨＦにて誘電体層２１１ｂをエッチングし、発光部用メサにおけるｐ側電極コンタクトの窓開けを行う。

（２−１３）エッチングマスクを除去する。

（２−１４）発光部用メサにおけるメサ上部の光出射部となる領域に一辺１０μｍの正方形状のレジストパターンを形成し、ｐ側の電極材料の蒸着を行なう。ｐ側の電極材料としてはＣｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕからなる多層膜、もしくはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる多層膜が用いられる。

（２−１５）光出射部となる領域に蒸着された電極材料をリフトオフし、ｐ側電極２１３を形成する。

（２−１６）基板２０１の裏側を所定の厚さ（例えば１００μｍ程度）まで研磨した後、ｎ側電極２１４を形成する。ここでは、ｎ側電極２１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。

（２−１７）アニールによって、ｐ側電極２１３とｎ側電極２１４のオーミック導通をとる。

（２−１８）チップ毎に切断する。

面発光レーザ素子１００Ａにおける発光部のメサ部分のみを取り出して拡大した図が図２７に示されている。出射領域２２５の形状は、一辺の長さが１０μｍの正方形である。面発光レーザ素子１００Ａでは、出射領域２２５は、ＳｉＮとＳｉＯ_２からなる透明な誘電体層で覆われている。この誘電体層は、ＳｉＮとＳｉＯ_２からなり光学的厚さが２λ／４である高反射率部分２２２と、ＳｉＮのみからなり光学的厚さがλ／４である低反射率部分２２１とからなっている。

このように、面発光レーザ素子１００Ａを製造する際に、発光部用メサの近傍にモニタ用メサを作成し、各メサの被選択酸化層２０８を同時に選択酸化させ、選択酸化後に、モニタ用メサを観察することによって、電流通過領域の寸法を正確に求めることができる。

また、面発光レーザ素子１００Ａの出射領域では、周辺部の反射率が中心部の反射率に比べて相対的に低いため、基本横モードの光出力を低下させることなく、高次横モードの発振を抑制することができる。すなわち、発振横モードを制御することが可能である。

さらに、面発光レーザ素子１００Ａでは、高反射率領域がＳｉＮ／ＳｉＯ_２による１ペアのＤＢＲ層として形成されているため、反射率が高くなり、中心部分と周辺部分の反射率差を大きくすることができる。それにより、発振横モードの制御効果を大きくすることができる。

また、面発光レーザ素子１００Ａでは、出射領域の中心部における反射率が相対的に高い領域を、互いに直交する２つの方向に関して異方性を有する形状とし、レーザ光に対する横方向の閉じ込め作用について意図的に異方性を生じさせているため、偏光方向の安定性を向上させることができる。

また、面発光レーザ素子１００Ａでは、電流通過領域２０８ｂの面積を小さくすることなく、高次横モードの抑制や偏光方向の安定化が可能である。これにより、面発光レーザ素子の電気抵抗が上昇することはなく、また、電流狭窄領域での電流密度を上昇させることもないので、素子寿命を低下させることはない。

また、面発光レーザ素子１００Ａでは、出射領域の全部が誘電体に被覆されているため、出射領域の酸化や汚染を抑制することができる。また、メサの側面が、誘電体層２１１ｂで被覆されているため、水分の吸湿によって生じる素子の破壊などが抑制され、長期信頼性を向上させることができる。

なお、ここでは、工程（２−８）の後に電流通過領域２０８ｂの寸法を測定しているが、工程（２−１０）のＳｉＮ膜形成後においても測定は可能となる。工程（２−８）の後のモニタ用メサの部分断面図が図２８（Ａ）に示され、工程（２−１０）の後のモニタ用メサの部分断面図が図２８（Ｂ）に示されている。

また、前記レジストパターンＲＰ２２に代えて、図２９に示されるレジストパターンＲＰ３３を用いても良い。このレジストパターンＲＰ３３は、メサの外形を規定するための略正方形状のレジストパターンである。この場合の、工程（２−８）の後のモニタ用メサの部分断面図が図３０（Ａ）に示され、工程（２−１０）の後のモニタ用メサの部分断面図が図３０（Ｂ）に示されている。

また、上記実施形態において、光源１４は、前記面発光レーザ素子１００に代えて、一例として図３１に示される面発光レーザアレイ２００を有しても良い。

この面発光レーザアレイ２００は、２次元的に配列された複数（ここでは２１個）の発光部が同一基板上に形成されている。ここでは、図３１におけるＸ軸方向は主走査対応方向であり、Ｙ軸方向は副走査対応方向である。複数の発光部は、すべての発光部をＹ軸方向に伸びる仮想線上に正射影したときに発光部間隔が等間隔ｄ２となるように配置されている。なお、本明細書では、発光部間隔とは２つの発光部の中心間距離をいう。また、発光部の数は２１個に限定されるものではない。

各発光部は、図３１のＡ−Ａ断面図である図３２に示されるように、前述した面発光レーザ素子１００と同様な構造を有している。そして、この面発光レーザアレイ２００は、前述した面発光レーザ素子１００と同様な方法で製造されている。そこで、面発光レーザ素子１００と同様な効果を得ることができる。また、各発光部間で均一な偏光方向を持つ単一基本横モードの複数のレーザ光を得ることができる。従って、円形で且つ光密度の高い微小な光スポットを２１個同時に感光体ドラム１０３０上に形成することが可能である。

このとき、一例として図３３に示されるように、面発光レーザアレイ２００のチップにモニタ用メサが残っていても良い。

また、面発光レーザアレイ２００では、各発光部を副走査対応方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔が等間隔ｄ２であるので、点灯のタイミングを調整することで感光体ドラム１０３０上では副走査方向に等間隔で２１個の発光部が並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。

そして、例えば、上記間隔ｄ２を２．６５μｍ、光走査装置１０１０の光学系の倍率を２倍とすれば、４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）の高密度書込みができる。もちろん、主走査対応方向の発光部数を増加したり、副走査対応方向のピッチｄ１を狭くして間隔ｄ２を更に小さくするアレイ配置としたり、光学系の倍率を下げる等を行えばより高密度化でき、より高品質の印刷が可能となる。なお、主走査方向の書き込み間隔は、発光部の点灯のタイミングで容易に制御できる。

また、この場合には、レーザプリンタ１０００では書きこみドット密度が上昇しても印刷速度を落とすことなく印刷することができる。また、同じ書きこみドット密度の場合には印刷速度を更に速くすることができる。

また、この場合には、各発光部からの光束の偏光方向が安定して揃っているため、レーザプリンタ１０００では、高品質の画像を安定して形成することができる。

ところで、２つの発光部の間の溝は、各発光部の電気的及び空間的分離のために、５μｍ以上とすることが好ましい。あまり狭いと製造時のエッチングの制御が難しくなるからである。また、メサの大きさ（１辺の長さ）は１０μｍ以上とすることが好ましい。あまり小さいと動作時に熱がこもり、特性が低下するおそれがあるからである。

また、上記実施形態において、前記面発光レーザ素子１００に代えて、前述した面発光レーザ素子１００と同様な方法で製造され、面発光レーザ素子１００と同様の発光部が１次元配列された面発光レーザアレイを用いても良い。

また、上記実施形態では、基板１０１の主面の法線方向が、結晶方位［１ ０ ０］方向に対して、結晶方位［１ １ １］Ａ方向に向かって１５度傾斜している場合について説明したが、これに限定されるものではない。傾斜基板を用いる場合には、基板の主面の法線方向が、結晶方位＜１ ０ ０＞の一の方向に対して、結晶方位＜１ １ １＞の一の方向に向かって傾斜していれば良い。

また、上記実施形態では、基板１０１が傾斜基板の場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、発光部の発振波長が７８０ｎｍ帯の場合について説明したが、これに限定されるものではない。感光体の特性に応じて、発光部の発振波長を変更しても良い。

また、上記面発光レーザ素子１００及び面発光レーザアレイ２００は、画像形成装置以外の用途にも用いることができる。その場合には、発振波長は、その用途に応じて、６５０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、１．３μｍ帯、１．５μｍ帯等の波長帯であっても良い。この場合に、活性層を構成する半導体材料は、発振波長に応じた混晶半導体材料を用いることができる。例えば、６５０ｎｍ帯ではＡｌＧａＩｎＰ系混晶半導体材料、９８０ｎｍ帯ではＩｎＧａＡｓ系混晶半導体材料、１．３μｍ帯及び１．５μｍ帯ではＧａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）系混晶半導体材料を用いることができる。

また、各反射鏡の材料及び構成を発振波長に応じて選択することにより、任意の発振波長に対応した発光部を形成することができる。例えば、ＡｌＧａＩｎＰ混晶などのＡｌＧａＡｓ混晶以外のものを用いることができる。なお、低屈折率層及び高屈折率層は、発振波長に対して透明で、かつ可能な限り互いの屈折率差が大きく取れる組み合わせが好ましい。

また、上記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ１０００の場合について説明したが、これに限定されるものではない。

例えば、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。

また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。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等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。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できる。

また、一例として図３４に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００であっても良い。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用のステーション（感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６）と、シアン用のステーション（感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６）と、マゼンタ用のステーション（感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６）と、イエロー用のステーション（感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６）と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。

各感光体ドラムは、図３４中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転方向に沿って、それぞれ帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットが配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０により光が照射され、各感光体ドラムに潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、転写ベルト２０８０上の記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。

光走査装置２０１０は、前記面発光レーザ素子１００と同様な面発光レーザ素子、及び前記面発光レーザアレイ２００と同様な面発光レーザアレイのいずれかを含む光源を、色毎に有している。そこで、上記光走査装置１０１０と同様の効果を得ることができる。また、カラープリンタ２０００は、この光走査装置２０１０を備えているため、上記レーザプリンタ１０００と同様の効果を得ることができる。

ところで、カラープリンタ２０００では、各部品の製造誤差や位置誤差等によって色ずれが発生する場合がある。このような場合であっても、光走査装置２０１０の各光源が前記面発光レーザアレイ２００と同様な面発光レーザアレイを有していると、点灯させる発光部を選択することで色ずれを低減することができる。

以上説明したように、本発明の面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイによれば、高コスト化を招くことなく、発振横モードを制御するのに適している。また、本発明の光走査装置によれば、高コスト化を招くことなく、高い精度の光走査を行うのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成するのに適している。また、本発明の面発光レーザ素子の製造方法によれば、発振横モードが制御された面発光レーザ素子の生産性を向上させるのに適している。

１１ａ…偏向器側走査レンズ（走査光学系の一部）、１１ｂ…像面側走査レンズ（走査光学系の一部）、１３…ポリゴンミラー（偏向器）、１４…光源、１００…面発光レーザ素子、１００Ａ…面発光レーザ素子、１０１…基板、１０３…下部半導体ＤＢＲ（下部反射鏡）、１０４…下部スペーサ層（共振器構造体の一部）、１０５…活性層、１０６…上部スペーサ層（共振器構造体の一部）、１０７…上部半導体ＤＢＲ（上部反射鏡）、１０８…被選択酸化層、１０８ａ…酸化物、１０８ｂ…電流通過領域、１１１ａ…誘電体層（光学的に透明な膜）、１１１ｂ…誘電体層（光学的に透明な膜）、１２１…低反射率部分（反射率が低い部分）、１２２…高反射率部分（反射率が高い部分）、１２５…出射領域、２００…面発光レーザアレイ、２０１…基板、２０３…下部半導体ＤＢＲ（下部反射鏡）、２０４…下部スペーサ層（共振器構造体の一部）、２０５…活性層、２０６…上部スペーサ層（共振器構造体の一部）、２０７…上部半導体ＤＢＲ（上部反射鏡）、２０８…被選択酸化層、２０８ａ…酸化物、２０８ｂ…電流通過領域、２１１ａ…誘電体層（光学的に透明な膜）、２１１ｂ…誘電体層（光学的に透明な膜）、２２１…低反射率部分（反射率が低い部分）、２２２…高反射率部分（反射率が高い部分）、２２５…出射領域、１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０１０…光走査装置、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、Ｋ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）。

米国特許第５，４９３，５７７号明細書 特許第３５６６９０２号公報 特許第３９６５８０１号公報

Claims (16)

1. 基板上に下部反射鏡、活性層を含む共振器構造体、及び酸化物が電流通過領域を取り囲んでいる狭窄構造体を含む上部反射鏡が積層されているメサ構造の発光部を有し、該発光部における出射領域が相対的に反射率が高い部分と低い部分とを有する面発光レーザ素子において、
   前記発光部の近傍に、前記電流通過領域の大きさをモニタするためのモニタ用メサ構造体を備えることを特徴とする面発光レーザ素子。
2. 前記出射領域の上面は光学的に透明な膜で被覆され、
   該透明な膜は、その光学的厚さが発振波長／４の奇数倍の第１の部分と、その光学的厚さが発振波長／４の偶数倍の第２の部分とを有することを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザ素子。
3. 前記第１の部分は、前記出射領域の中心から外れた位置に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の面発光レーザ素子。
4. 前記第２の部分は、前記出射領域の中心部に設けられ、２層からなる光学的に透明な膜で被覆されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の面発光レーザ素子。
5. 前記出射領域の上面は、全面が透明な誘電体で被覆され、
   前記基板表面に垂直な方向からみたとき、前記発光部のメサ構造の上面における辺縁部は光学的に透明な膜で被覆され、該光学的に透明な膜の厚さが、前記出射領域における反射率が高い部分及び低い部分のうち光学的に透明な膜の厚さが厚いほうの厚さと同じであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。
6. 前記モニタ用メサ構造体の上面は、辺縁部を除き、一様な厚さの光学的に透明な膜が積層されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。
7. 前記モニタ用メサ構造体の上面に積層される一様な厚さの光学的に透明な膜は、２層からなる光学的に透明な膜であることを特徴とする請求項６に記載の面発光レーザ素子。
8. 前記モニタ用メサ構造体の上面は、辺縁部のみに光学的に透明な膜が積層されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子が集積された面発光レーザアレイ。
10. 光によって被走査面を走査する光走査装置であって、
    請求項１〜８のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子を有する光源と；
    前記光源からの光を偏向する偏向器と；
    前記偏向器で偏向された光を前記被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置。
11. 光によって被走査面を走査する光走査装置であって、
    請求項９に記載の面発光レーザアレイを有する光源と；
    前記光源からの光を偏向する偏向器と；
    前記偏向器で偏向された光を前記被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置。
12. 少なくとも１つの像担持体と；
    前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報に応じて変調された光を走査する少なくとも１つの請求項１０又は１１に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
13. 前記画像情報は、多色のカラー画像情報であることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 基板上に下部反射鏡、活性層を含む共振器構造体、及び酸化物が電流通過領域を取り囲んでいる狭窄構造体を含む上部反射鏡が積層されているメサ構造の発光部を有し、該発光部における出射領域が相対的に反射率が高い部分と低い部分とを有する面発光レーザ素子の製造方法であって、
    基板上に下部反射鏡、活性層を含む共振器構造体、及び被選択酸化層を有する上部反射鏡が積層された積層体を作成する工程と；
    前記積層体の上面に、その光学的厚さが発振波長／４の奇数倍の光学的に透明な膜が部分的に積層された第１の領域と、該第１の領域と同じ大きさを有し、光学的に透明な膜が積層されていない、あるいは一様な厚さで積層された第２の領域とを形成する工程と；
    前記第１の領域及び前記第２の領域の周囲をそれぞれ上面からエッチングし、少なくとも前記被選択酸化層が側面に露出しているメサ構造体を形成する工程と；
    前記被選択酸化層を前記メサ構造体の側面から選択的に酸化させ、前記狭窄構造体を作成する工程と；
    前記第２の領域を観察して電流通過領域の大きさを測定する工程と；を含む面発光レーザ素子の製造方法。
15. 前記第１の膜は、前記第１の領域の中心から外れた部分に積層されることを特徴とする請求項１４に記載の面発光レーザ素子の製造方法。
16. 前記狭窄構造体が作成された前記第１の領域の上面に、その光学的厚さが発振波長／４の偶数倍の光学的に透明な膜を積層する工程を更に含むことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の面発光レーザ素子の製造方法。