JP2016127176A - 素子の製造方法、面発光レーザ素子、光走査装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造歩留まりの向上を図ることができる素子の製造方法を提供する。【解決手段】 基板１０１上に複数の半導体層を形成する工程と、発光部となる領域にメサを形成する工程と、第１の溝を形成する工程と、保護膜１１１を形成する工程と、第１の溝のほぼ中央に予め設定された深さの第２の溝を形成する工程と、第１の溝の底部に第１の層１２１を形成する工程と、第１の層１２１を第２の層１２２で被覆する工程と、第２の溝に沿って素子毎に分離する工程とを含んでいる。第１の層１２１と第２の層１２２は硬さの異なる材料で形成されている。そして、第２の層１２２は第１の層１２１よりもやわらかい。【選択図】図２２

Description

本発明は、素子の製造方法、面発光レーザ素子、光走査装置、及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、基板上に複数の素子を形成した後、該複数の素子を素子毎に分離する素子の製造方法、基板に直交する方向に光を射出する面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子を有する光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。

垂直共振器型の面発光レーザ素子は、基板に直交する方向に光を射出するものであり、基板に平行な方向に光を射出する端面発光型の半導体レーザよりも低価格、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。

このような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）や、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光源などとしても期待されている。

この面発光レーザ素子の製造方法として、例えば、基板上に複数の素子を形成し、各素子の外周部に分離溝を形成し、スクライブ・ブレーキング工程やダイシング工程で、個々の素子に分離している。

しかし、従来の製造方法では、スクライブ・ブレーキング工程、あるいはダイシング工程で、チッピングにより素子本体に損傷を与えたり、素子本体にパーティクルが付着するおそれがあった。この場合、面発光レーザ素子の製造歩留まりが低下することとなる。

面発光レーザ素子の製造歩留まりを向上させることは、面発光レーザ素子の品質向上と低コスト化に有効であるとともに、面発光レーザ素子を用いた光走査装置、該光走査装置を備えるプリンタや複写機等の画像形成装置、面発光レーザ素子を用いた光ディスク装置、面発光レーザ素子を用いて光伝送を行う光通信装置などの品質向上とコスト削減にも有効である。

例えば、特許文献１には、製造工程における歩留りを向上させ、品質の良い面発光レーザを提供することを目的とし、基板上に、第１の半導体多層膜と活性層および第２の半導体多層膜からなるアルミニウムを含む半導体層を有し、半導体層を除去して基板にいたる深さまで形成された第１の分離溝と、半導体層を保護するよう形成された保護膜と、第１の分離溝における基板に予め定められた深さの第２の分離溝を形成した面発光レーザ素子が開示されている。

また、特許文献２には、ダイシング時のチッピングによる機能部分の損傷を軽減できる半導体装置を得ることを目的とし、半導体基板に機能素子を形成した半導体装置において、ダイシングの際に生じるチッピングが機能素子に達しないようにチッピングを止める手段を有することを特徴とする半導体装置が開示されている。

近年、面発光レーザ素子の製造歩留まりの更なる向上が要求されている。しかしながら、特許文献１に開示されている面発光レーザ素子、及び特許文献２に開示されている半導体装置では、上記要求に応えるのは困難であった。

本発明は、基板上に複数の素子を形成した後、素子毎に分離する素子の製造方法において、前記分離用の第１の溝を形成する工程と、前記第１の溝の底部の中央に、前記第１の溝の幅よりも小さい幅の第２の溝を形成する工程と、前記第１の溝の底部に、前記第２の溝を挟んで、第１の層を形成する工程と、前記第１の層よりもやわらかい第２の層を前記第１の層の上に積層する工程と、前記第２の溝に沿って前記複数の素子を素子毎に分離する工程と、を含む素子の製造方法である。

本発明の素子の製造方法によれば、製造歩留まりの向上を図ることができる。

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９００を説明するための概略図である。 図３（Ａ）は面発光レーザ１００の平面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ傾斜基板を説明するための図である。 面発光レーザ１００の製造方法を説明するための図（その１）である。 面発光レーザ１００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１００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１００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１００の製造方法を説明するための図（その５）である。 面発光レーザ１００の製造方法を説明するための図（その６）である。 面発光レーザ１００の製造方法を説明するための図（その７）である。 面発光レーザ１００の製造方法を説明するための図（その８）である。 面発光レーザ１００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１００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１００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１００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１００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１００の製造方法を説明するための図（その１４）である。 面発光レーザ１００の製造方法を説明するための図（その１５）である。 面発光レーザ１００の製造方法を説明するための図（その１６）である。 面発光レーザ１００の製造方法を説明するための図（その１７）である。 図２１の一部を拡大した図である。 面発光レーザ１００の製造方法を説明するための図（その１８）である。 面発光レーザ１００の製造方法を説明するための図（その１９）である。 面発光レーザ１００の製造方法を説明するための図（その２０）である。 図２６（Ａ）は比較例の面発光レーザの平面図であり、図２６（Ｂ）は図２６（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。 面発光レーザ１００及び比較例の面発光レーザにおける不良発生率を説明するための図である。 面発光レーザアレイを説明するための図である。 面発光レーザアレイにおける複数の発光部を説明するための図である。 面発光レーザアレイを用いたときの利点を説明するための図である。 タンデムカラー機の概略構成を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る光伝送モジュール及び光伝送システム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２７に基づいて説明する。図１には、本発明の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５００の概略構成が示されている。

このレーザプリンタ５００は、光走査装置９００、感光体ドラム９０１、帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、トナーカートリッジ９０４、クリーニングブレード９０５、給紙トレイ９０６、給紙コロ９０７、レジストローラ対９０８、転写チャージャ９１１、除電ユニット９１４、定着ローラ９０９、排紙ローラ９１２、及び排紙トレイ９１０などを備えている。

なお、ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、レーザプリンタ５００が設置されている設置面に直交する方向をＹ軸方向、感光体ドラム９０１の長手方向に沿った方向をＸ軸方向として説明する。

感光体ドラム９０１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９０１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９０２、現像ローラ９０３、転写チャージャ９１１、除電ユニット９１４及びクリーニングブレード９０５は、それぞれ感光体ドラム９０１の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム９０１の回転方向に沿って、帯電チャージャ９０２→現像ローラ９０３→転写チャージャ９１１→除電ユニット９１４→クリーニングブレード９０５の順に配置されている。

帯電チャージャ９０２は、感光体ドラム９０１の表面を均一に帯電させる。

光走査装置９００は、帯電チャージャ９０２で帯電された感光体ドラム９０１の表面を、上位装置（例えばパソコン）からの画像情報に基づいて変調された光によって走査する。これにより、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム９０１の表面に形成される。すなわち、感光体ドラム９０１の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム９０１が像担持体である。ここで形成された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って現像ローラ９０３の方向に移動する。なお、この光走査装置９００の構成については後述する。

ところで、感光体ドラム９０１において、光によって走査される領域は「走査領域」と呼ばれ、該走査領域のなかで画像情報が書き込まれる領域は、「有効走査領域」、「画像形成領域」、「有効画像領域」などと呼ばれている。また、感光体ドラム９０１における回転軸に平行な方向は「主走査方向」と呼ばれ、感光体ドラム９０１の回転方向は「副走査方向」と呼ばれている。

トナーカートリッジ９０４にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ９０３に供給される。

現像ローラ９０３は、感光体ドラム９０１の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ９０４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された潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム９０１の回転に伴って転写チャージャ９１１の方向に移動する。

給紙トレイ９０６には記録紙９１３が格納されている。この給紙トレイ９０６の近傍には給紙コロ９０７が配置されており、該給紙コロ９０７は、記録紙９１３を給紙トレイ９０６から１枚づつ取り出し、レジストローラ対９０８に搬送する。該レジストローラ対９０８は、転写チャージャ９１１の近傍に配置され、給紙コロ９０７によって取り出された記録紙９１３を一旦保持するとともに、該記録紙９１３を感光体ドラム９０１の回転に合わせて感光体ドラム９０１と転写チャージャ９１１との間隙に向けて送り出す。

転写チャージャ９１１には、感光体ドラム９０１の表面上のトナーを電気的に記録紙９１３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９０１の表面のトナー像が記録紙９１３に転写される。ここで転写された記録紙９１３は、定着ローラ９０９に送られる。

この定着ローラ９０９では、熱と圧力とが記録紙９１３に加えられ、これによってトナーが記録紙９１３上に定着される。ここで定着された記録紙９１３は、排紙ローラ９１２を介して排紙トレイ９１０に送られ、排紙トレイ９１０上に順次積み重ねられる。

除電ユニット９１４は、感光体ドラム９０１の表面を除電する。

クリーニングブレード９０５は、感光体ドラム９０１の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラム９０１の表面は、再度帯電チャージャ９０２に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置９００の構成について説明する。

光走査装置９００は、一例として図２に示されるように、光源２２００、カップリングレンズ２２０１、開口板２２０２、シリンドリカルレンズ２２０４、ポリゴンミラー２１０４、走査光学系２１０５、２枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。

以下では、便宜上、各光学部材において、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２２０１は、光源２２００から射出された光の光路上に配置され、該光を略平行光とする。

開口板２２０２は、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１を介した光を整形する。

シリンドリカルレンズ２２０４は、開口板２２０２の開口部を通過した光を、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍にＹ軸方向に関して結像する。

ポリゴンミラー２１０４は、Ｙ軸方向に平行な回転軸まわりに回転する回転多面鏡であり、ここでは、６つの鏡面を有している。各鏡面が偏向反射面である。ポリゴンミラー２１０４は、シリンドリカルレンズ２２０４からの光を偏向する。

ポリゴンミラー２１０４で偏向されたシリンドリカルレンズ２２０４からの光は、走査光学系２１０５、折り返しミラー２１０６ａ、折り返しミラー２１０６ｂを介して、感光体ドラム９０１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２１０４の回転に伴って感光体ドラム９０１の長手方向（主走査方向）に移動する。なお、走査光学系２１０５は、１つのレンズで構成されていても良いし、複数のレンズで構成されていても良い。

光源２２００は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示されるように、垂直共振器型の面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）１００を有している。なお、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。また、ここでは、レーザ発振方向をｚ軸方向とし、ｚ軸方向に直交する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軸方向とする。

面発光レーザ１００は、ＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体により形成され、発振波長が７８０ｎｍ帯の面発光レーザである。この面発光レーザ１００は、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、保護膜１１１、上部電極１１３、下部電極１１４、電極パッド１１５、配線部材１１６、第１の層１２１、第２の層１２２などを有している。

基板１０１は、図４（Ａ）に示されるように、基板表面（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。そこで、傾斜基板の傾斜軸は、ｘ軸方向に平行である。なお、−ｙ方向を「傾斜方向」ともいう。

図３（Ｂ）に戻り、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側の面上に積層され、ｎ−Ａｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓからなる低屈折率層と、ｎ−Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを４０．５ペア有している。ここでは、ドーパントとして、Ｓｅ（セレン）が、５×１０^１７ｃｍ／ｃｍ^３〜２×１０^１８ｃｍ／ｃｍ^３の濃度でドープされている。

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Ａｌ_０．６Ｇａ_０．４Ａｓ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、Ａｌ_０．１２Ｇａ_０．８８Ａｓからなる量子井戸層と、Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓからなる障壁層とが交互に積層された多重量子井戸構造の活性層である。

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Ａｌ_０．６Ｇａ_０．４Ａｓ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、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、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、上部スペーサ層１０６の＋ｚ側に積層され、ｐ−Ａｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓからなる低屈折率層とｐ−Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを２４ペア有している。ここでは、ドーパントとして、Ｚｎ（亜鉛）が、５×１０^１７ｃｍ／ｃｍ^３〜６×１０^１８ｃｍ／ｃｍ^３の濃度でドープされている。

各屈折率層の間には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。

上部半導体ＤＢＲ１０７における低屈折率層の１つには、ｐ−ＡｌＡｓからなる被選択酸化層１０８が厚さ３０ｎｍで挿入されている。この被選択酸化層１０８の挿入位置は、上部スペーサ層１０６から光学的にλ／４の距離だけ離れた位置であり、低屈折率層中である。

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。

保護膜１１１は、ＳｉＯ_２又はＳｉＮからなる膜である。

電極パッド１１５は、外部から上部電極１１３に電力を供給するために設けられている。配線部材１１６は、上部電極１１３と電極パッド１１５とを電気的に接続するための部材である。ここでは、電極パッド１１５及び配線部材１１６の材料は、上部電極１１３と同じである。該材料としては、Ｃｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕからなる金属膜、もしくはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる金属膜が用いられる。

下部電極１１４は、基板１０１の−ｚ側の面に形成される。下部電極１１４の材料としては、Ｃｒ／ＡｕＧｅ／Ａｕからなる金属膜が用いられる。なお、以下では、基板１０１の−ｚ側の面を、基板１０１の裏面ともいう。

第１の層１２１は、面発光レーザ１００における外周部であって、基板１０１の＋ｚ側に形成されている。第１の層１２１の材料は、保護膜１１１と同じである。

第２の層１２２は、第１の層１２１を被覆するように形成されている。ここでは、第２の層１２２の材料は、上部電極１１３と同じである。

次に、面発光レーザ１００の製造方法について説明する。

（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、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、被選択酸化層１０８、コンタクト層１０９を形成する（図５参照）。なお、このように基板１０１上に複数の半導体層が積層されたものを、以下では、便宜上「積層体」ともいう。

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（ＰＨ_３）、アルシン（ＡｓＨ_３）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（ＣＢｒ_４）、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（Ｈ_２Ｓｅ）を用いている。

（２）積層体の表面にメサ形状に対応する１辺が２０μｍ〜２５μｍの正方形状のレジストパターンを形成する（図６参照）。具体的には、コンタクト層１０９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、メサ形状に対応したレジストパターンを形成する。ここでは、メサの断面が一辺２０μｍ〜２５μｍの正方形となるようにした。なお、コンタクト層１０９上に塗布されるレジストはポジレジストを用い、コンタクト露光により露光を行う。

（３）反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などのドライエッチングによって、四角柱状のメサを形成する。ここでは、エッチングの底部は下部スペーサ層１０４中に位置するようにした（図７参照）。なお、ドライエッチングの条件を調整することにより、メサの側面の傾斜角を調整することができる。ここでは、基板１０１の表面に対し、メサの側面の傾斜角が７０°〜８０°となるように、ドライエッチングの条件を調整している。この場合は、配線部材１１６の断線を抑制することができる。

（４）レジストパターンを除去する（図８参照）。

（５）積層体を水蒸気中で熱処理する。ここでは、メサの外周部から被選択酸化層１０８中のＡｌが選択的に酸化される。そして、メサの中央部に、Ａｌの酸化層１０８ａによって囲まれた酸化されていない領域１０８ｂを残留させる（図９参照）。これにより、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、酸化狭窄構造体が作成される。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。ここでは、電流通過領域１０８ｂは、一辺の長さが約５μｍの略正方形状であった。

（６）積層体の表面における互いに隣接する２つの素子間に第１の溝を形成するためのレジストパターンを形成する（図１０参照）。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、第１の溝を形成しない領域上にレジストパターンを形成する。

（７）ドライエッチング法により第１の溝を形成する（図１１参照）。ここでは、レジストパターンの形成されていない領域における、コンタクト層１０９、上部半導体ＤＢＲ１０７、上部スペーサ層１０６、活性層１０５、下部スペーサ層１０４、下部半導体ＤＢＲ１０３、バッファ層１０２、及び基板１０１の一部を除去することにより第１の溝を形成する。

（８）レジストパターンを除去する（図１２参照）。

（９）プラズマＣＶＤ法を用いて、ＳｉＮからなる保護膜１１１を形成する（図１３参照）。ここでは、保護膜１１１の膜厚を１５０ｎｍ〜３００ｎｍとしている。

（１０）第１の溝の底部中央に第２の溝を形成するためのレジストパターンを形成する（図１４参照）。このレジストパターンは、第１の溝の中心部に第２の溝が形成されるようにパターニングされている。第２の溝の幅は、第１の溝の幅よりも小さい。

（１１）ドライエッチング法により第２の溝を形成する（図１５参照）。なお、第２の溝の深さは、予め設定されている。

（１２）レジストパターンを除去する（図１６参照）。

（１３）メサ上面にコンタクトホールを形成するため、及び第１の溝の底部に第１の層１２１を形成するためのレジストパターンを作成する（図１７参照）。

（１４）ＢＨＦ（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、レジストパターンの開口部における保護膜１１１を除去する（図１８参照）。

（１５）レジストパターンを除去する（図１９参照）。第１の溝の底部に残っている保護膜１１１が第１の層１２１となる。すなわち、第１の層１２１の材料と保護膜１１１の材料とは同じである。

（１６）上部電極１１３、電極パッド１１５、配線部材１１６、及び第２の層１２２が形成される領域以外の領域をマスクするためのレジストパターンを作成する（図２０参照）。

（１７）上部電極１１３、電極パッド１１５、配線部材１１６、及び第２の層１２２の材料を蒸着する。ここでは、Ｃｒ（９ｎｍ）／ＡｕＺｎ（１８ｎｍ）／Ａｕ（７００ｎｍ）からなる金属膜をＥＢ（電子ビーム）蒸着により順次積層する。

（１８）リフトオフにより、レジストパターンの形成されている領域上の金属膜を除去する。これにより、上部電極１１３、電極パッド１１５、配線部材１１６、及び第２の層１２２が形成される（図２１参照）。ここでは、第２の層１２２と上部電極１１３とが同時に形成される。すなわち、第２の層１２２の材料と上部電極１１３の材料とは同じである。上部電極１１３で囲まれた領域が射出領域である。

図２１における第２の溝の部分を拡大したものが図２２に示されている。第２の溝の側面の一部は、第２の層１２２で被覆されている。

（１９）基板１０１の厚さが１００μｍ〜３００μｍとなるまで、基板１０１の裏側を研磨した後、Ｃｒ（９ｎｍ）／ＡｕＧｅ（１８ｎｍ）／Ａｕ（２５０ｎｍ）からなる金属膜をＥＢ（電子ビーム）蒸着により順次積層し、下部電極１１４を形成する（図２３参照）。

（２０）４００℃で５分間アニールし、上部電極１１３と下部電極１１４のオーミック導通をとる。これにより、メサは発光部となる。

（２１）ダイシングソー等により第２の溝に沿って素子毎に分離する（図２４及び図２５参照）。

（２２）各素子を、それぞれパッケージに実装する。これにより、面発光レーザ１００となる。

比較例の面発光レーザが、図２６に示されている。この比較例には、第１の層１２１及び第２の層１２２は形成されていない。

面発光レーザ１００及び比較例の面発光レーザをそれぞれ複数個製造し、チッピング不良の有無、パーティクル付着不良の有無を調査した。その結果が図２７に示されている。比較例の面発光レーザでは、チッピング不良発生率が１．００（％）、パーティクル付着不良発生率が６．００（％）であった。一方、上述した製造方法で製造された面発光レーザ１００では、チッピング不良発生率が０．０１（％）、パーティクル付着不良発生率が０．２０（％）であった。

このように、面発光レーザ１００では、比較例の面発光レーザに比べて、チッピング不良及びパーティクル付着不良が激減しており、製造歩留まりを飛躍的に向上させることができた。

面発光レーザ１００は、第１の溝の底部に第１の層１２１と第２の層１２２が積層された段差が形成されている。該段差が形成されている部分は、基板１０１の裏面までの距離が、該段差が形成されていない部分よりも大きい。そこで、段差が形成されている部分は、段差が形成されていない部分よりも剛性が高い。従って、第２の溝に沿ってブレーキングが行われる際にチッピングが発生しても、段差部分でチッピングが止まり、チッピングが素子本体までは達しない。

また、第２の層１２２が第１の層１２１よりもやわらかい材料で形成されているため、スクライブ・ブレーキングの際の衝撃を吸収する効果があり、チッピングの発生を抑制することができる。

また、第２の層１２２が第１の層１２１よりもやわらかい材料で形成され、かつ第１の層１２１が第２の層１２２で被覆されているため、第１の層１２１にクラックが入っても、第１の層１２１からのパーティクルの発生を抑制することができる。

また、第２の溝の側面の一部が第２の層１２２で被覆されているため、第２の溝からのチッピングの発生を抑制することができる。

また、第２の層１２２が、やわらかい金属材料で形成されているため、第２の溝にクラックが入っても、パーティクルの発生を抑制することができる。

このように、上記製造方法で製造することにより、損傷が少なく、パーティクルの付着が抑制された高品質、高信頼性の面発光レーザを提供することができる。すなわち、高品質、高信頼性の面発光レーザを高い歩留まりで製造することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る面発光レーザの製造方法は、基板１０１上に、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、被選択酸化層１０８、コンタクト層１０９を形成する工程と、発光部となる領域にメサを形成する工程と、第１の溝を形成する工程と、保護膜１１１を形成する工程と、第１の溝のほぼ中央に予め設定された深さの第２の溝を形成する工程と、第１の溝の底部に第１の層１２１を形成する工程と、第１の層１２１を第２の層１２２で被覆する工程と、第２の溝に沿って素子毎に分離する工程とを含んでいる。

第１の層１２１と第２の層１２２は硬さの異なる材料で形成されている。そして、第２の層１２２は第１の層１２１よりもやわらかい。

この場合は、基板上に形成された複数の素子をスクライブ・ブレーキングやダイシングなどによって素子毎に分離する際に生じるチッピングが素子本体に達するのを抑制することができる。そのため、チッピングによる素子の損傷が軽減されるとともに、チッピングによるパーティクルの発生を抑制することができる。

そこで、高品質、高信頼性の面発光レーザ１００を、高い歩留まりで製造することができる。その結果、高品質、高信頼性の面発光レーザ１００を低価格で提供することができる。

また、第２の溝の側面の一部は、第２の層１２２で被覆されている。これにより、第２の溝からのチッピングの発生を抑制することができる。また、チッピングが発生しても、チッピングによるパーティクルの発生を抑制することができる。

第１の層１２１は、保護膜１１１を形成する工程で形成された保護膜１１１をエッチングして形成される。この場合は、第１の層１２１を形成するための工程を簡素化することができる。その結果、製造コストの増加を抑制することができる。

第２の層１２２は上部電極１１３と同時に形成される。この場合は、第２の層１２２を形成するための工程を簡素化することができる。その結果、製造コストの増加を抑制することができる。

そして、光走査装置９００は、光源２２００が面発光レーザ１００を有しているため、光走査精度を低下させることなく、低価格化を図ることができる。

また、レーザプリンタ５００は、光走査装置９００を備えているため、結果として、画像品質を低下させることなく、低価格化を図ることができる。

なお、上記実施形態において、活性層１０５は、圧縮歪組成であって、バンドギャップ波長が７８０ｎｍとなる３層のＧａＩｎＰＡｓ量子井戸層と、該量子井戸層と格子整合する４層の引張り歪みを有するＧａ_０．６Ｉｎ_０．４Ｐ障壁層とにより形成し、電子を閉じ込めるためのスペーサ層（クラッド層ともいう）として、ワイドバンドギャップ材料である（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐを用いた構成であっても良い。

このような構成とすることにより、キャリアを閉じ込めるためのスペーサ層をＡｌＧａＡｓ系により形成した場合に比べて、スペーサ層と量子井戸層とのバンドギャップ差を極めて大きくすることができ、高い電子の閉じ込め効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、第１の層１２１の材料が、保護膜１１１の材料と同じであ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、第１の層１２１の材料が、保護膜１１１の材料と異なっていても良い。また、上記実施形態では、第２の層１２２の材料が、上部電極１１３の材料と同じであ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、第２の層１２２の材料が、上部電極１１３の材料と異なっていても良い。要するに、第１の層１２１及び第２の層１２２が硬さの異なる材料で形成されており、第２の層１２２が第１の層１２１よりもやわらかければ良い。

また、上記実施形態において、面発光レーザ１００に代えて、面発光レーザ１００と同様にして作成され、一例として図２８に示されるように、複数の発光部を有する面発光レーザアレイ２００が用いられても良い。この面発光レーザアレイ２００では、３２個の発光部が２次元配列されている。

３２個の発光部は、図２９に示されるように、全ての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に、発光部間隔が等しく（図２９では「ｄ１」）なるように配置されている。なお、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいう。

この場合、点灯のタイミングを調整することで感光体ドラム上では副走査方向に等間隔で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。そこで、１回の走査で、複数の走査線を走査することができる（図３０参照）。なお、図３０では、走査光学系が２つのレンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ）から構成されている。また、折り返しミラーは１枚構成（折り返しミラー２１０６）となっている。

そして、例えば、上記間隔ｄ１を２．６５μｍ、光走査装置９００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ｄ２（図２９参照）を狭くして間隔ｄ１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、レーザプリンタ５００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、上記実施形態では、メサの横断面の外形形状が略正方形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、メサの横断面の外形形状を、円形、楕円形あるいは長方形など任意の形状とすることができる。

また、上記実施形態では、基板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。要するに、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る基板であれば良い。

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、面発光レーザ１００は、画像形成装置以外の用途に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。

また、上記実施形態における面発光レーザ１００の製造方法は、面発光レーザ以外の素子を製造する方法に応用することができる。要するに、基板上に複数の素子を形成した後に、複数の素子を素子毎に分離する製造方法において、上記実施形態と同様にして第１の層と第２の層とを形成することにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

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５００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、光走査装置９００を備えた画像形成装置であれば、結果として、画像品質を低下させることなく、低価格化を図ることができる。

また、多色のカラー画像を形成する画像形成装置であっても、面発光レーザ１００を有し、多色のカラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、画像品質を低下させることなく、低価格化を図ることができる。

例えば、図３１に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるタンデムカラー機であっても良い。このタンデムカラー機は、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９００Ａと、転写ベルト８０と、定着手段３０などを備えている。

この場合には、光走査装置９００Ａは、ブラック用の面発光レーザ１００、シアン用の面発光レーザ１００、マゼンダ用の面発光レーザ１００、イエロー用の面発光レーザ１００を有している。そして、ブラック用の面発光レーザ１００からの光はブラック用の走査光学系を介して感光体ドラムＫ１に照射され、シアン用の面発光レーザ１００からの光はシアン用の走査光学系を介して感光体ドラムＣ１に照射され、マゼンダ用の面発光レーザ１００からの光はマゼンダ用の走査光学系を介して感光体ドラムＭ１に照射され、イエロー用の面発光レーザ１００からの光はイエロー用の走査光学系を介して感光体ドラムＹ１に照射されるようになっている。なお、色毎に上述した光走査装置９００を備えていても良い。

各感光体ドラムは、図３１中の矢印の方向に回転し、周囲にそれぞれ帯電器、現像器、転写用帯電手段、クリーニング手段が配置されている。各帯電器は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電器によって帯電された感光体ドラム表面に光走査装置９００Ａにより光が照射され、感光体ドラムに静電潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像器により感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写用帯電手段により、記録紙に各色のトナー像が順次転写され、最終的に定着手段３０により記録紙に画像が定着される。

タンデムカラー機では、機械精度等で各色の色ずれが発生する場合があるが、光走査装置９００Ａが面発光レーザアレイ２００を有していると、点灯させる発光部を選択することで各色の色ずれの補正精度を高めることができる。

また、上記実施形態では、トナー画像を記録紙に転写する画像形成装置について説明したが、これに限定されるものではなく、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、本発明に係る面発光レーザ素子は、入力される電気信号に応じた光信号を生成する光伝送モジュールに好適である。例えば、本発明に係る面発光レーザ素子と、該面発光レーザ素子を、前記入力される電気信号に応じて駆動する駆動装置と、を備える光伝送モジュールが可能である。そして、該光伝送モジュールと、前記光伝送モジュールで生成された光信号を伝達する光伝達媒体と、前記光伝達媒体を介した光信号を電気信号に変換する変換器と、を備える光伝送システムも可能である。

図３２には、本発明の一実施形態に係る光伝送システム１０００の概略構成が示されている。この光伝送システム１０００は、光伝送モジュールとしての光送信モジュール１００１と、光受信モジュール１００５とが光ファイバケーブル１００４で接続されており、光送信モジュール１００１から光受信モジュール１００５への一方向の光通信が可能となっている。

光送信モジュール１００１は、面発光レーザ１００又は面発光レーザアレイ２００を含む光源１００２と、外部から入力された電気信号に応じて、光源１００２から出力されるレーザ光の光強度を変調する駆動回路１００３とを有している。

光源１００２から出力された光信号は、光ファイバケーブル１００４に結合し、該光ファイバケーブル１００４を導波して光受信モジュール１００５に入力される。

光受信モジュール１００５は、光信号を電気信号に変換する受光素子１００６と、受光素子１００６から出力された電気信号に対して信号増幅、及び波形整形等を行う受信回路１００７とを有している。

光送信モジュール１００１は、光源１００２が面発光レーザ１００又は面発光レーザアレイ２００を含んでいるため、低コスト化を図ることができる。

また、光伝送システム１０００は、光送信モジュール１００１を備えているため、結果として低コスト化を図ることができる。

なお、ここでは、単チャンネルの一方向通信の構成例を示しているが、双方向通信、並列伝送方式、波長分割多重伝送方式等の構成をとることもできる。要するに、光源１００２が面発光レーザ１００又は面発光レーザアレイ２００を含んでいれば良い。

１００…面発光レーザ（面発光レーザ素子）、１０１…基板、１０３…下部半導体ＤＢＲ、１０４…下部スペーサ層、１０５…活性層、１０６…上部スペーサ層、１０７…上部半導体ＤＢＲ、１１１…保護膜、１１３…上部電極、１１４…下部電極、１１５…電極パッド、１１６…配線部材、１２１…第１の層、１２２…第２の層、２００…面発光レーザアレイ（面発光レーザ素子）、５００…レーザープリンタ（画像形成装置）、９００…光走査装置、９０１…感光体ドラム（像担持体）、９０３…現像ローラ、９１１…転写チャージャ、１０００…光伝送システム、１００１…光送信モジュール（光伝送モジュール）、１００３…駆動回路（駆動装置）、１００４…光ファイバケーブル（光伝達媒体）、１００６…受光素子（変換器の一部）、１００７…受信回路（変換器の一部）、２１０４…ポリゴンミラー、２１０５…走査光学系、２２００…光源。

特開２０１２−１９５４３１号公報 特開平０７−２６３３８０号公報

Claims (10)

1. 基板上に複数の素子を形成した後、素子毎に分離する素子の製造方法において、
   分離用の第１の溝を形成する工程と、
   前記第１の溝の底部の中央に、前記第１の溝の幅よりも小さい幅の第２の溝を形成する工程と、
   前記第１の溝の底部に、前記第２の溝を挟んで、第１の層を形成する工程と、
   前記第１の層よりもやわらかい第２の層を前記第１の層の上に積層する工程と、
   前記第２の溝に沿って前記複数の素子を素子毎に分離する工程と、を含む素子の製造方法。
2. 前記積層する工程では、前記第２の層は、前記第１の層を被覆することを特徴とする請求項１に記載の素子の製造方法。
3. 前記積層する工程では、前記第２の層は、前記第２の溝の側面を被覆することを特徴とする請求項１又は２に記載の素子の製造方法。
4. 前記素子は、少なくとも１つの発光部を有する面発光レーザ素子であって、
   前記第１の溝を形成する工程に先だつ、前記基板上に複数の半導体層を形成する工程、及び前記複数の半導体層の一部をエッチングしメサ構造を形成する工程を有し、
   前記第１の溝を形成する工程では、前記複数の半導体層をエッチングして前記第１の溝を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の素子の製造方法。
5. 前記第１の溝を形成する工程に続く、保護膜を形成する工程を有し、
   前記第１の層を形成する工程では、前記保護膜を形成する工程で形成された保護膜をエッチングして前記第１の層を形成することを特徴とする請求項４に記載の素子の製造方法。
6. 前記第１の層を形成する工程では、同時に、前記メサ構造の上部に電極を形成することを特徴とする請求項５に記載の素子の製造方法。
7. 基板上に形成された少なくとも１つの発光部を有する面発光レーザ素子において、
   前記少なくとも１つの発光部の周辺領域の前記基板上に形成された第１の層と、
   前記第１の層の上に積層され、前記第１の層よりもやわらかい第２の層とを備える面発光レーザ素子。
8. 前記第１の層は、前記第２の層で被覆されていることを特徴とする請求項７に記載の面発光レーザ素子。
9. 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７又は８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光偏向器と、
   前記光偏向器で偏向された光を前記被走査面上に導光する走査光学系と、を備える光走査装置。
10. 像担持体と、
    前記像担持体を画像情報に応じて変調された光によって走査する請求項９に記載の光走査装置と、を備える画像形成装置。

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