JP2021064651A - 発光モジュールおよびその製造方法、面発光レーザ - Google Patents

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Abstract

【課題】面発光レーザの位置決めの精度の向上が可能な発光モジュールおよびその製造方法、面発光レーザを提供する。【解決手段】基板と、前記基板の上に実装され、外側に突出する第１係合部を端部に有する第１面発光レーザと、前記基板の上に実装され、内側に窪む第２係合部を端部に有する第２面発光レーザと、を具備し、前記第１面発光レーザと前記第２面発光レーザとが隣り合い、前記第１係合部と前記第２係合部とが係合する発光モジュール。【選択図】 図１

Description

本発明は発光モジュールおよびその製造方法、面発光レーザに関する。
特許文献１には、複数の垂直共振型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）およびレンズを有する光学装置が開示されている。
米国特許出願公開第２０１８／０１８３５４０号明細書
発光モジュールは複数の面発光レーザを含むことがある。所望の光出力を得るためには、面発光レーザの位置を精度よく定めることが好ましい。しかし、個々の面発光レーザの位置の誤差が加算され、面発光レーザの位置決めの精度が低下する恐れがある。そこで、面発光レーザの位置決めの精度の向上が可能な発光モジュールおよびその製造方法、面発光レーザを提供することを目的とする。
本発明に係る発光モジュールは、基板と、前記基板の上に実装され、外側に突出する第１係合部を端部に有する第１面発光レーザと、前記基板の上に実装され、内側に窪む第２係合部を端部に有する第２面発光レーザと、を具備し、前記第１面発光レーザと前記第２面発光レーザとが隣り合い、前記第１係合部と前記第２係合部とが係合するものである。
本発明に係る発光モジュールの製造方法は、外側に突出する第１係合部を端部に有する第１面発光レーザを基板の上に配置する工程と、内側に窪む第２係合部を端部に有する第２面発光レーザを、前記第１係合部と前記第２係合部とを係合させて、前記基板の上に配置する工程と、を有する。
本発明に係る面発光レーザは、順に積層された下部反射鏡層、活性層、および上部反射鏡層と、端部に設けられ、頂点または弧を含む係合部と、を具備する。
上記発明によれば、面発光レーザの位置決めの精度の向上が可能である。
図１（ａ）は実施例１に係る発光モジュールを例示する平面図であり、図１（ｂ）は発光モジュールを例示する断面図である。 図２（ａ）は面発光レーザを例示する平面図であり、図２（ｂ）は面発光レーザを例示する断面図である。 図３（ａ）および図３（ｂ）は発光モジュールの製造方法を例示する断面図である。 図４（ａ）および図４（ｂ）は発光モジュールの製造方法を例示する断面図である。 図５（ａ）および図５（ｂ）は発光モジュールの製造方法を例示する断面図である。 図６（ａ）および図６（ｂ）は発光モジュールの製造方法を例示する平面図である。 図７（ａ）および図７（ｂ）は発光モジュールの製造方法を例示する平面図である。 図８（ａ）および図８（ｂ）は発光モジュールの製造方法を例示する平面図である。 図９（ａ）は実施例２に係る発光モジュールを例示する平面図である。図９（ｂ）は面発光レーザを例示する平面図である。 図１０（ａ）は実施例３に係る発光モジュールを例示する平面図である。図１０（ｂ）は面発光レーザを例示する平面図である。 図１１（ａ）は実施例４に係る発光モジュールを例示する平面図である。図１１（ｂ）は実施例５に係る発光モジュールを例示する平面図である。
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本願発明の一形態は、（１）基板と、前記基板の上に実装され、外側に突出する第１係合部を端部に有する第１面発光レーザと、前記基板の上に実装され、内側に窪む第２係合部を端部に有する第２面発光レーザと、を具備し、前記第１面発光レーザと前記第２面発光レーザとが隣り合い、前記第１係合部と前記第２係合部とが係合する発光モジュールである。第１係合部と第２係合部とが係合することで、第１面発光レーザおよび第２面発光レーザの位置を精度よく定めることができる。
（２）前記第１面発光レーザおよび前記第２面発光レーザの上に配置され、前記第１面発光レーザおよび前記第２面発光レーザの出射光が入射する光学部品を具備してもよい。第１面発光レーザおよび第２面発光レーザの位置決めの精度が向上することで、第１面発光レーザおよび第２面発光レーザと光学部品とのアライメントの精度も向上する。
（３）前記第１面発光レーザおよび前記第２面発光レーザは前記出射光を出射する出射部を有し、前記光学部品は第１レンズおよび第２レンズを含み、前記第１レンズは前記第１面発光レーザの出射部の上に位置し、前記第２レンズは前記第２面発光レーザの出射部の上に位置してもよい。第１面発光レーザおよび第２面発光レーザの位置決めの精度が向上することで、第１面発光レーザおよび第２面発光レーザと第１レンズおよび第２レンズとのアライメントの精度も向上する。
（４）前記第１面発光レーザの発振波長は、前記第２面発光レーザの発振波長とは異なってもよい。複数の発振波長を有する発光モジュールを形成することができる。
（５）端部に第３係合部を有する第３面発光レーザを具備し、前記第２面発光レーザは、前記第２係合部が設けられた端部とは別の端部に第４係合部を有し、前記第３係合部は前記第３面発光レーザの内側に窪む、または外側に突出し、前記第４係合部は前記第２面発光レーザの外側に突出する、または内側に窪み、前記第２面発光レーザと前記第３面発光レーザとは隣り合い、前記第３係合部と、前記第４係合部とが係合してもよい。複数の面発光レーザの位置決めの精度が向上する。
（６）前記第１面発光レーザの前記第１係合部および前記第２面発光レーザの前記第２係合部は頂点または弧の一方を有し、前記第２面発光レーザの第４係合部および前記第３面発光レーザの第３係合部は頂点または弧の他方を有してもよい。面発光レーザの取り違えを抑制することができる。
（７）外側に突出する第１係合部を端部に有する第１面発光レーザを基板の上に配置する工程と、内側に窪む第２係合部を端部に有する第２面発光レーザを、前記第１係合部と前記第２係合部とを係合させて、前記基板の上に配置する工程と、を有する発光モジュールの製造方法である。第１係合部と第２係合部とが係合することで、第１面発光レーザおよび第２面発光レーザの位置を精度よく定めることができる。
（８）前記第１面発光レーザを配置する工程および前記第２面発光レーザを配置する工程の後、前記第１面発光レーザおよび前記第２面発光レーザの上に光学部品を配置する工程を有し、前記第１面発光レーザおよび前記第２面発光レーザは光を出射する出射部を有し、前記光学部品は隣り合う第１レンズと第２レンズとを有し、前記光学部品を配置する工程は、前記第１レンズが前記第１面発光レーザの出射部の上に位置し、前記第２レンズが前記第２面発光レーザの出射部の上に位置するように前記光学部品を配置する工程でもよい。第１面発光レーザおよび第２面発光レーザの位置決めの精度が向上することで、第１面発光レーザおよび第２面発光レーザと光学部品とのアライメントの精度も向上する。また、工数を低減することができる。
（９）順に積層された下部反射鏡層、活性層、および上部反射鏡層と、端部に設けられ、頂点または弧を含む係合部と、を具備する面発光レーザである。面発光レーザの位置決めの精度が向上する。
［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る発光モジュールおよびその製造方法、面発光レーザの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
（発光モジュール）
図１（ａ）は実施例１に係る発光モジュール１００を例示する平面図であり、図１（ｂ）は発光モジュール１００を例示する断面図である。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は互いに直交する。図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、発光モジュール１００は、アレイチップ１０２、基板５０、キャリア５２、レンズ５４ａ〜５４ｄ、端子５６を備える。図１（ａ）ではキャリア５２およびレンズ５４ａ〜５４ｄを透視し、レンズ５４ａ〜５４ｄを点線で図示する。
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、銀ペースト５１によってアレイチップ１０２は基板５０の表面に固定される。アレイチップ１０２は、Ｘ軸方向に沿って順に並ぶ４つの面発光レーザ１０、１２、１４および１６を含む。キャリア５２は基板５０の表面に配置され、アレイチップ１０２を覆う。キャリア５２には４つのレンズ５４ａ〜５４ｄが設けられている。基板５０には複数の端子５６が設けられている。アレイチップ１０２のパッドは基板５０の端子５６にボンディングワイヤ５８によって電気的に接続される。基板５０は例えばプリント基板である。
（面発光レーザ）
図２（ａ）は面発光レーザ１０を例示する平面図である。図２（ａ）に示すように、面発光レーザ１０の辺２７および２８は互いに対向し、Ｘ軸方向に延伸する。辺２７および２８の長さは互いに等しく、例えば２５０μｍである。面発光レーザ１０の＋Ｘ側の端部には係合部１０ａが設けられている。係合部１０ａは辺２０および２１、頂点２３を含む。辺２０および２１は辺２７および２８に対して傾斜する。頂点２３は辺２０と辺２１との間に位置し、面発光レーザ１０の外側（＋Ｘ側）に向けて突出する。より詳細には、頂点２３は、辺２７および２８の＋Ｘ側端部を結んだ仮想的な直線よりも外側（＋Ｘ側）に突出する。頂点２３のＸＹ平面内での角度θ１は例えば１４６°である。角度θ１は１８０°より小さい。
−Ｘ側の端部には係合部１０ｂが設けられている。係合部１０ｂは辺２４および２５、頂点２６を含む。辺２４および２５は辺２７および２８に対して傾斜する。頂点２６は辺２４と辺２５との間に位置し、面発光レーザ１０の内側（＋Ｘ側）に窪んでいる。より詳細には、頂点２６は、辺２７および２８の−Ｘ側端部を結んだ仮想的な直線よりも内側（＋Ｘ側）に窪む。頂点２６の角度θ２は例えば２１４°である。角度θ２は１８０°より大きい。
例えば、辺２０と辺２４とは互いに平行であり、辺２１と辺２５とは互いに平行であり、辺２０、２１、２４および２５の長さは互いに等しく、例えば１３６μｍである。辺２７および２８の＋Ｘ側端部から頂点２３までの距離Ｄ１は例えば４０μｍである。辺２７および２８の−Ｘ側端部から頂点２６までの距離は距離Ｄ１に等しい。
面発光レーザ１０の面内に、メサ３９、電極３５および３７、パッド４０および４２が設けられている。電極３５とパッド４０とは電気的に接続される。電極３７とパッド４２とは電気的に接続される。メサ３９はレーザ光を出射する出射部として機能する。メサ３９は溝３３に囲まれ、溝３３の外側にはテラス３１が設けられる。
図２（ｂ）は面発光レーザ１０を例示する断面図である。図２（ｂ）に示すように、面発光レーザ１０は、ウェハ３０上に順に積層された下部反射鏡（ＤＢＲ：Distributed Bragg Reflector）層３２、キャビティ層３４、上部反射鏡層３６を備える。キャビティ層３４は、順に積層されたスペーサ層３４ａ、発光層３４ｂおよびスペーサ層３４ｃを含む。
メサ３９およびテラス３１は、下部反射鏡層３２、キャビティ層３４、上部反射鏡層３６を含む。メサ３９は例えば深さ５μｍの溝３３に囲まれる。溝３３の外側にはテラス３１が設けられる。溝３３は、上部反射鏡層３６から下部反射鏡層３２の途中まで達する。電極３５は溝３３の中であって、下側反射鏡層３２の上に設けられる。電極３７はメサ３９の上であって、上部反射鏡層３６の上に設けられる。
酸化狭窄層３８は上部反射鏡層３６に設けられ、メサ３９の端部から中央側にかけて延伸する。酸化狭窄層３８は例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）を含み、絶縁性であり、酸化されない部分よりも電流が流れにくい。したがって上部反射鏡層３６の中央側である未酸化部分が電流経路となり、効率的な電流注入が可能となる。酸化狭窄層３８はテラス３１にも設けられる。
ウェハ３０は例えば厚さ１００μｍで半絶縁性のガリウム砒素（ＧａＡｓ）で形成された半導体基板である。面発光レーザ１０のうちウェハ３０を除いた部分の厚さは例えば数十μｍである。下部反射鏡層３２は例えばシリコン（Ｓｉ）がドープされたｎ型のＡｌ０．１６Ｇａ０．８４ＡｓとＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓとを含む半導体多層膜である。これらのＡｌＧａＡＳ層は光学膜厚λ／４ずつ交互に積層されている。なおλは面発光レーザ１０の発振波長である。下部反射鏡層３２には例えばシリコン（Ｓｉ）がドーピングされている。
発光層３４ｂは例えばＩｎＧａＡｓの井戸層およびＡｌＧａＡｓのバリア層が交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple Quantum Well）構造を有し、光学利得を有する。スペーサ層３４ａおよび３４ｃは例えばＡｌＧａＡｓで形成されている。
上部反射鏡層３６は例えば炭素（Ｃ）がドープされたｐ型のＡｌ０．１６Ｇａ０．８４ＡｓとＡｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓとを含む半導体多層膜である。これらのＡｌＧａＡｓ層は光学膜厚λ／４ずつ交互に積層されている。上部反射鏡層３６および下部反射鏡層３２はそれぞれ電極に接触するＡｌＧａＡｓのコンタクト層を含んでもよい。ウェハ３０、下部反射鏡層３２、キャビティ層３４、上部反射鏡層３６は上記以外の化合物半導体で形成されてもよい。
電極３５は、例えば金ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）とニッケル（Ｎｉ）との積層構造を有するｎ型電極である。電極３７は、例えばチタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）およびＡｕの積層構造を有するｐ型電極である。電極３５および３７は、それぞれ下部反射鏡層３２および上部反射鏡層３６とオーミック接触が可能な金属で形成されればよい。図２（ａ）に示したパッド４０および４２は例えばＡｕなどの金属を含む。面発光レーザ１２、１４および１６は面発光レーザ１０と同じ構成を有する。複数の面発光レーザにおいて例えばメサなど同一の構成は、メサ３９などと同一の番号を付して記載することがある。
図１（ａ）に示すように、面発光レーザ１０の＋Ｘ側の係合部１０ａと面発光レーザ１２の−Ｘ側の係合部１２ｂとは係合する。より詳細には係合部１０ａの突出する頂点２３と、係合部１２ｂの窪んだ頂点とが接触する。頂点２３の角度θ１と、係合部１２ｂの２つの辺の間の外角とは等しい。係合部１０ａの辺２０と係合部１２ｂの対向する辺とが接触し、係合部１０ａの辺２１と係合部１２ｂの対向する辺とが接触する。面発光レーザ１０と面発光レーザ１２とは隙間なく１つの平面を形成する。
同様に、面発光レーザ１２の＋Ｘ側の係合部１２ａと面発光レーザ１４の−Ｘ側の係合部１４ｂとは係合する。面発光レーザ１４の＋Ｘ側の係合部１４ａと面発光レーザ１６の−Ｘ側の係合部１６ｂとは係合する。
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すようにレンズ５４ａは面発光レーザ１０の上に位置し、レンズ５４ｂは面発光レーザ１２の上に位置し、レンズ５４ｃは面発光レーザ１４の上に位置し、レンズ５４ｄは面発光レーザ１６の上に位置する。各レンズは対応する面発光レーザのメサに重なる。レンズの直径は例えば２００μｍであり、開口数（ＮＡ：numerical aperture）は０．３である。隣り合うレンズ間のピッチＰは、隣り合う面発光レーザにおけるメサ間のピッチに等しく、例えば２５０μｍである。
図１（ａ）に示す基板５０の端子５６から面発光レーザのパッドに電圧を印加することで、面発光レーザのキャビティ層３４はＺ軸方向に光を出射する。４つの面発光レーザ１０、１２、１４および１６の発振波長は互いに異なってもよいし、等しくてもよい。４つの発振波長は例えば８５０ｎｍ、８８０ｎｍ、９１０ｎｍ、９４０ｎｍである。４つの面発光レーザの出射光のそれぞれは、対応するレンズを通過して発光モジュール１００の外部に出射される。所望の光出力を得るために、面発光レーザの位置を精度よく定め、面発光レーザとレンズとのアライメントの精度を向上させることが重要である。
（発光モジュールの製造方法）
図３（ａ）から図５（ｂ）は発光モジュール１００の製造方法を例示する断面図である。図６（ａ）から図８（ｂ）は発光モジュール１００の製造方法を例示する平面図である。
図３（ａ）から図６（ｂ）は面発光レーザ１０の製造方法を示す。図３（ａ）に示すように、例えば有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法または分子線エピタキシー（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法などにより、ウェハ３０の上に、下部反射鏡層３２、キャビティ層３４および上部反射鏡層３６をエピタキシャル成長する。上部反射鏡層３６は酸化狭窄層３８形成のためのＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ層（０．９≦ｘ≦１．０）を含む。エピタキシャル成長後、例えば水素イオンなどのイオンを下部反射鏡層３２、キャビティ層３４および上部反射鏡層３６の一部に注入することで、高抵抗領域を形成してもよい。
図３（ｂ）に示すように、例えばドライエッチングなどにより溝３３を形成し、溝３３の内側にメサ３９を形成し、溝３３の外側にテラス３１を形成する。不図示のフォトレジストで保護される部分がテラス３１またはメサ３９になり、フォトレジストから露出する部分がエッチングされる。
図４（ａ）に示すように、例えば水蒸気雰囲気中で４００℃程度に加熱することで、上部反射鏡層３６の一部を端部側から酸化し、酸化狭窄層３８を形成する。図４（ｂ）に示すように、例えばレジストパターニングおよび真空蒸着法により、下部反射鏡層３２の表面に電極３５を形成し、上部反射鏡層３６の表面に電極３７を形成する。図４（ｂ）では不図示で、図２（ａ）に示したパッド４０および４２を形成する。
図５（ａ）に示すように、バックグラインダーまたはラッピング装置などを用いてウェハ３０の裏面を研磨し、ウェハ３０を厚さ１００〜２００μｍ程度まで薄くする。
図５（ｂ）および図６（ａ）に示すように、テラス３１、溝３３およびメサ３９を覆うマスク４４を設ける。図６（ａ）に示すようにマスク４４は、図２（ａ）の係合部１０ａおよび１０ｂに対応した平面形状を有する。テラス３１のうちマスク４４から露出する部分はダイシングライン４６となる。ダイシングライン４６の幅は例えば３０μｍである。例えばレーザーダイシングなどでダイシングライン４６においてテラス３１を切断する。これにより図２（ａ）および図２（ｂ）に示した面発光レーザ１０が形成される。
例えば１つのウェハから１種類の面発光レーザが製造される。すなわち、面発光レーザ１０が製造されるウェハとは別の３つのウェハに、上記と同様の工程を行い面発光レーザ１２、１４および１８が製造される。各ウェハから切り出した面発光レーザの試験を行い、良品を基板５０に実装する。
図７（ａ）から図８（ｂ）は基板５０への面発光レーザおよびレンズの実装を示す。図７（ａ）に示すように基板５０の表面に銀ペースト５１などの接着剤を塗布する。図７（ｂ）に示すように複数の面発光レーザを順に銀ペースト５１上に配置する。例えば、最初に面発光レーザ１０を配置し、次に面発光レーザ１２を配置する。面発光レーザ１２の係合部１２ｂを面発光レーザ１０の係合部１０ａに接触させることで、面発光レーザ１２の位置を定める。固化前の銀ペースト５１は流動性を有するので、銀ペースト５１上で面発光レーザをわずかに動かすことができる。係合部同士を接触させるために、面発光レーザ１２を銀ペースト５１上で面発光レーザ１０に向けて滑らせてもよい。突出した係合部１２ａの衝突による損傷を防ぐことができる。
図８（ａ）に示すように、面発光レーザ１４および１６を順に配置する。係合部１４ｂを係合部１２ａに接触させることで、面発光レーザ１４の位置を定める。係合部１６ｂを係合部１４ａに接触させることで、面発光レーザ１６の位置を定める。銀ペースト５１を固化させ、面発光レーザを固定する。
図８（ｂ）に示すように、面発光レーザ１０、１２、１４および１６の電極と基板５０の端子５６とをボンディングワイヤ５８で接続する。レンズ５４ａ〜５４ｄが形成されたキャリア５２（図１（ｂ）で例示）を樹脂などで基板５０に接着する。レンズ５４ａ〜５４ｄがＸ軸方向に並び、レンズ５４ａが面発光レーザ１０のメサの上に位置し、レンズ５４ｂが面発光レーザ１２のメサの上に位置するようにキャリア５２を配置する。レンズ間のピッチは、面発光レーザのメサ間のピッチに等しい。したがって２つのレンズ５４ａおよび５４ｂと２つの面発光レーザ１０および１２のメサとのアライメントをすることで、他のレンズ５４ｃおよび５４ｄも面発光レーザ１４および１６のメサの上に配置される。以上の工程で発光モジュール１００を製造する。
実施例１によれば、複数の面発光レーザ１０、１２、１４および１６は端部に係合部を有する。これらを基板５０に実装する際、係合部同士を係合させる。例えば面発光レーザ１０の係合部１０ａは外側に突出する頂点２３を有し、面発光レーザ１２の係合部１２ｂは内側に窪んだ頂点を有する。図７（ａ）に示すように、面発光レーザ１０の係合部１０ａと面発光レーザ１２の係合部１２ｂとを係合させる。面発光レーザ１０を基準として容易かつ正確に面発光レーザ１２の位置決めをすることができる。面発光レーザ１２と面発光レーザ１４、面発光レーザ１４と面発光レーザ１６とにおいても、同様に形状の合う係合部を係合させることで位置決めが可能である。面発光レーザ１０の位置を定めると、面発光レーザ１２、１４および１６の位置も決まる。このため４つの面発光レーザの位置決めの精度が向上する。
係合部の辺の長さおよび角度はそれぞれ等しくてもよいし、異なってもよい。精度の高い位置決めのためには、係合される係合部間において、角度の和が３６０°であり、かつ辺が等しいことが好ましい。例えば、係合部１０ａの角度θ１と、係合部１２ｂの角度の和が３６０°である。辺２０と係合部１２ｂの対応する辺は等しく、辺２１と係合部１２ｂの対応する辺とは等しい。
面発光レーザの位置決めの精度が向上することで、レンズ５４ａ〜５４ｄと面発光レーザ１０、１２、１４および１６との位置合わせの精度も向上する。面発光レーザの位置の精度は、各面発光レーザにおけるレーザーダイシングの加工精度に依存する。加工精度は１つの面発光レーザごとに例えば±２μｍである。２つの係合部を係合させると位置の精度には±４μｍの誤差が生じ、面発光レーザを追加するごとに誤差は加算される。最初に実装する面発光レーザ１０を基準として、面発光レーザ１２の位置の誤差は±４μｍ、面発光レーザ１４の位置の誤差は±８μｍ、面発光レーザ１６の位置の誤差は±１２μｍである。一方、１つのレンズと対応する面発光レーザのメサとのアライメントの精度は例えば±１５μｍ以内であることが好ましい。実施例１によれば、面発光レーザの位置の誤差は最大でも±１２μｍ程度である。したがって、複数の面発光レーザと複数のレンズとのアライメントの精度を許容範囲内に収めることができる。
各面発光レーザのメサ３９は光をＺ軸方向に出射する出射部として機能する。発光モジュール１００は、各面発光レーザのメサ３９の＋Ｚ側に配置されるレンズ５４ａ〜５４ｄを有する。面発光レーザの位置の精度が高いため、レンズと面発光レーザのメサとのアライメントの精度も向上する。したがって出射光をレンズで集光するなどして、所望の光出力を得ることができる。
４つのレンズ５４ａ〜５４ｄは１つの部材であるキャリア５２に設けられる。Ｘ軸方向に並ぶ面発光レーザ１０、１２、１４および１６の上にキャリア５２を配置することで、４つのレンズ５４ａ〜５４ｄと各面発光レーザのメサ３９とのアライメントが可能である。すなわち、４つのレンズ５４ａ〜５４ｄのうち２つのレンズ５４ａおよび５４ｂを面発光レーザ１０および１２のメサ３９と位置合わせすれば、すべてのレンズとメサ３９とのアライメントが行われる。レンズごとにアライメントしなくてよいため、工数を低減することができる。また、４つのレンズを１つのキャリア５２に一体として成形すればよいため、部品点数を削減することができる。光学部品はレンズ以外にミラー、フィルタなどでもよい。
面発光レーザ１０、１２、１４および１６の発振波長は互いに異なってもよい。複数の発振波長を有するアレイチップ１０２を形成することができる。レンズ５４ａ〜５４ｄは対応する面発光レーザの発振波長に適した特性を有する。このため所望の光出力を得ることができる。４つの発振波長のうち２つまたは３つが等しくてもよいし、４つの発振波長が等しくてもよい。
連結された複数の面発光レーザをアレイチップとして切り出すと、１つでも面発光レーザの不良品がある場合にアレイチップ全体が不良品になってしまう。アレイチップ１０２は、１つずつ切り出された面発光レーザを基板５０上で並べることで形成される。基板５０への実装前に面発光レーザの検査を行い、良品のみを実装することでアレイチップ１０２の歩留まりが向上する。
発光モジュール１００が有する面発光レーザは４個としたが、２個以上であればよく、５個以上でもよい。面発光レーザ１０の係合部１０ｂおよび面発光レーザ１６の係合部１６ａに面発光レーザを係合させることができる。実施例１においては面発光レーザの２つの係合部の一方は突出し、他方は窪む。２つの係合部がともに突出してもよいし、２つがともに窪んでもよい。面発光レーザの−Ｙ側端部および＋Ｙ側端部に係合部を設けてもよい。つまり、面発光レーザのＸＹ平面内の外周面に係合部を設ければよい。複数の面発光レーザがひとつの方向に並ぶだけでなく、例えばＸ軸方向およびＹ軸方向など複数の方向に並んでもよい。
図９（ａ）は実施例２に係る発光モジュール２００を例示する平面図である。実施例１と同じ構成についての説明は省略する。発光モジュール２００はアレイチップ１０４を有する。アレイチップ１０４は４つの面発光レーザ６０、６２、６４および６６を含む。
図９（ｂ）は面発光レーザ６０を例示する平面図である。図９（ｂ）に示すように、面発光レーザ６０の＋Ｘ側の端部に係合部６０ａが設けられ、−Ｘ側の端部に係合部６０ｂが設けられている。係合部６０ａは円弧状であり、外側に突出する。−Ｘ側の係合部６０ｂは円弧状であり、内側に窪んでいる。面発光レーザ６２、６４および６６は面発光レーザ６０と同じ構成を有する。各係合部の曲率半径は互いに等しい。
図９（ａ）に示すように、面発光レーザ６０の係合部６０ａは面発光レーザ６２の係合部６２ｂに係合し、面発光レーザ６２の係合部６２ａは面発光レーザ６４の係合部６４ｂに係合する。面発光レーザ６４の係合部６４ａの係合部は面発光レーザ６６の係合部６６ｂに係合する。
実施例２によれば、実施例１と同様に、複数の面発光レーザの係合部を係合させることで面発光レーザの位置決めをする。このため４つの面発光レーザの位置の精度が向上する。この結果、レンズ５４ａ〜５４ｄと面発光レーザ６０、６２、６４および６６とのアライメントの精度も向上する。
１つの面発光レーザが有する２つの係合部の曲率半径は互いに等しくてもよいし、異なってもよい。精度の高い位置決めのためには、係合される係合部同士の曲率半径が等しいことが好ましい。
図１０（ａ）は実施例３に係る発光モジュール３００を例示する平面図である。実施例１と同じ構成についての説明は省略する。図１０（ａ）に示すように、発光モジュール３００はアレイチップ１０６を有する。アレイチップ１０６は４つの面発光レーザ７０、７２、７４および７６を含む。
図１０（ａ）は面発光レーザ７０を例示する平面図である。図１０（ｂ）に示すように、面発光レーザ７０の＋Ｘ側の端部に係合部７０ａが設けられ、−Ｘ側の端部に係合部７０ｂが設けられている。係合部７０ａは円弧状の曲線部７１と直線部７３とを含み、外側に突出する。曲線部７１は辺２７と直線部７３との間に位置し、直線部７３は曲線部７１と辺２８との間に位置する。係合部７０ｂは曲線部７５と直線部７７とを含み、内側に窪む。面発光レーザ７２、７４および７６も同様の構成を有する。
図１０（ａ）に示すように、面発光レーザ７０の係合部７０ａは面発光レーザ７２の係合部７２ｂに係合し、面発光レーザ７２の係合部７２ａは面発光レーザ７４の係合部７４ｂに係合する。面発光レーザ７４の係合部７４ａは面発光レーザ７６の係合部７６ｂに係合する。
実施例３によれば、実施例１と同様に、複数の面発光レーザの係合部を係合させることで面発光レーザの位置決めをする。このため４つの面発光レーザの位置の精度が向上する。この結果、レンズ５４ａ〜５４ｄと面発光レーザ７０、７２、７４および７６とのアライメントの精度も向上する。
１つの面発光レーザが有する２つの係合部の形状は互いに等しくてもよいし、異なってもよい。精度の高い位置決めのためには、係合される係合部同士の形状が等しいことが好ましい。
図１１（ａ）は実施例４に係る発光モジュール４００を例示する平面図である。実施例１と同じ構成についての説明は省略する。図１１（ｂ）に示すように、発光モジュール４００はアレイチップ１０８を有する。アレイチップ１０８は４つの面発光レーザ８０、８２、８４および８６を含む。
面発光レーザ８０は＋Ｘ側の端部に係合部８０ａを有する。面発光レーザ８２は−Ｘ側の端部に係合部８２ｂを有し、＋Ｘ側の端部に係合部８２ａを有する。面発光レーザ８４は−Ｘ側の端部に係合部８４ｂを有し、＋Ｘ側の端部に係合部８４ａを有する。面発光レーザ８６は−Ｘ側の端部に係合部８６ｂを有する。
係合部８０ａは外側に突出し、図２（ａ）に示した係合部１０ａと同様に長さの等しい２つの辺および１つの頂点を有する。係合部８２ｂは内側に窪んでおり、図２（ａ）に示した係合部１０ｂと同様に長さの等しい２つの辺および１つの頂点を有する。係合部８０ａと係合部８２ｂとは係合する。係合部８２ａは外側に突出し、円弧状である。係合部８４ｂは内側に窪んでおり、円弧状である。係合部８２ａと係合部８４ｂとは係合する。係合部８４ａは外側に突出し、長さの異なる２つの辺および頂点を有する。係合部８６ｂは内側に窪み、長さの異なる２つの辺および頂点を有する。係合部８４ａと係合部８６ｂとは係合する。面発光レーザ８０の−Ｘ側の端部および面発光レーザ８６の＋Ｘ側の端部はＹ軸方向に延伸し、頂点および弧は設けられていない。
実施例４によれば、実施例１と同様に、複数の面発光レーザの係合部を係合させることで面発光レーザの位置決めをする。このため４つの面発光レーザの位置の精度が向上する。この結果、レンズ５４ａ〜５４ｄと面発光レーザ８０、８２、８４および８６とのアライメントの精度も向上する。
４つの面発光レーザ８０、８２、８４および８６は異なる形状を有する。このため面発光レーザの取り違えを防ぎ、所望の面発光レーザを基板５０に実装することができる。例えば、面発光レーザ８２の係合部８２ａは円弧状であり、係合部８２ｂは２つの辺と頂点とを有する。係合部８２ａには円弧状の係合部８４ｂが係合し、他の形状の係合部は係合しにくい。係合部８２ｂには、２つの辺と頂点とを有する係合部８０ａが係合し、他の形状の係合部は係合しにくい。したがって、面発光レーザ８２の−Ｘ側に面発光レーザ８０を配置し、＋Ｘ側に面発光レーザ８４を配置することができる。
実施例４は、例えば４つの面発光レーザ８０、８２、８４および８６の発振波長が異なる場合に有効である。１つの発振波長に１つの形状が対応し、発振波長ごとに形状が異なる。したがって異なる発振波長を有する面発光レーザを適切な位置に実装することができる。
図１１（ｂ）は実施例５に係る発光モジュール５００を例示する平面図である。実施例１と同じ構成についての説明は省略する。図１１（ｂ）に示すように発光モジュール５００はアレイチップを有する。アレイチップは４つの面発光レーザ１０、１２、１４および１６を有する。基板５０の端子は省略している。面発光レーザ１０から順に時計回りで面発光レーザ１２、１４および１６が配置されている。係合部１０ａと係合部１４ａとが対向し、係合部１２ａと係合部１６ａとが対向する。４つの係合部１０ａ、１２ａ，１４ａおよび１６ａが互いに係合される。これにより位置決めが可能である。
係合部の形状は実施例１〜５のものに限定されない。外側に突出した係合部と、内側に窪む係合部とが係合できればよい。係合部１０ａのように先細りのテーパ形状、および係合部１２ａのように末広がりの逆テーパ形状が好ましい。ＸＹ平面内で面発光レーザをスライドさせ、係合部同士を接触させることで、位置合わせが可能である。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０、１２、１４、１６、６０、６２、６４、６６、７０、７２、７４、７６、８０、８２、８４、８６ 面発光レーザ
１０ａ、１０ｂ、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂ、１６ａ、１６ｂ、６０ａ、６０ｂ、６２ａ、６２ｂ、６４ａ、６４ｂ、６６ｂ、７０ａ、７０ｂ、７２ａ、７２ｂ、７４ａ、７４ｂ、７６ｂ、８０ａ、８２ａ、８２ｂ、８４ａ、８４ｂ、８６ｂ 係合部
２０、２１、２４、２５、２７、２８ 辺
２３、２６ 頂点
３０ ウェハ
３１ テラス
３２ 下部反射鏡層
３３ 溝
３４ キャビティ層
３４ａ、３４ｃ スペーサ層
３４ｂ 発光層
３５、３７ 電極
３６ 上部反射鏡層
３８ 酸化狭窄層
３９ メサ
４０、４２ パッド
４４ マスク
４６ ダイシングライン
５０ 基板
５１ 銀ペースト
５２ キャリア
５４ａ〜５４ｃ レンズ
５６ 端子
５８ ボンディングワイヤ
７１、７５ 曲線部
７３、７７ 直線部
１００、２００、３００、４００、５００ 発光モジュール
１０２、１０４、１０６、１０８ アレイチップ

Claims (9)

  1. 基板と、
    前記基板の上に実装され、外側に突出する第１係合部を端部に有する第１面発光レーザと、
    前記基板の上に実装され、内側に窪む第２係合部を端部に有する第２面発光レーザと、を具備し、
    前記第１面発光レーザと前記第２面発光レーザとが隣り合い、
    前記第１係合部と前記第２係合部とが係合する発光モジュール。
  2. 前記第１面発光レーザおよび前記第２面発光レーザの上に配置され、前記第１面発光レーザおよび前記第２面発光レーザの出射光が入射する光学部品を具備する請求項１に記載の発光モジュール。
  3. 前記第１面発光レーザおよび前記第２面発光レーザは前記出射光を出射する出射部を有し、
    前記光学部品は第１レンズおよび第２レンズを含み、
    前記第１レンズは前記第１面発光レーザの出射部の上に位置し、
    前記第２レンズは前記第２面発光レーザの出射部の上に位置する請求項２に記載の発光モジュール。
  4. 前記第１面発光レーザの発振波長は、前記第２面発光レーザの発振波長とは異なる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発光モジュール。
  5. 端部に第３係合部を有する第３面発光レーザを具備し、
    前記第２面発光レーザは、前記第２係合部が設けられた端部とは別の端部に第４係合部を有し、
    前記第３係合部は前記第３面発光レーザの内側に窪む、または外側に突出し、
    前記第４係合部は前記第２面発光レーザの外側に突出する、または内側に窪み、
    前記第２面発光レーザと前記第３面発光レーザとは隣り合い、
    前記第３係合部と、前記第４係合部とが係合する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発光モジュール。
  6. 前記第１面発光レーザの前記第１係合部および前記第２面発光レーザの前記第２係合部は頂点または弧の一方を有し、
    前記第２面発光レーザの第４係合部および前記第３面発光レーザの第３係合部は頂点または弧の他方を有する請求項５に記載の発光モジュール。
  7. 外側に突出する第１係合部を端部に有する第１面発光レーザを基板の上に配置する工程と、
    内側に窪む第２係合部を端部に有する第２面発光レーザを、前記第１係合部と前記第２係合部とを係合させて、前記基板の上に配置する工程と、を有する発光モジュールの製造方法。
  8. 前記第１面発光レーザを配置する工程および前記第２面発光レーザを配置する工程の後、前記第１面発光レーザおよび前記第２面発光レーザの上に光学部品を配置する工程を有し、
    前記第１面発光レーザおよび前記第２面発光レーザは光を出射する出射部を有し、
    前記光学部品は隣り合う第１レンズと第２レンズとを有し、
    前記光学部品を配置する工程は、前記第１レンズが前記第１面発光レーザの出射部の上に位置し、前記第２レンズが前記第２面発光レーザの出射部の上に位置するように前記光学部品を配置する工程である請求項７に記載の発光モジュールの製造方法。
  9. 順に積層された下部反射鏡層、活性層、および上部反射鏡層と、
    端部に設けられ、頂点または弧を含む係合部と、を具備する面発光レーザ。
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