JP6743436B2

JP6743436B2 - 面発光レーザアレイ、及びレーザ装置

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Publication number: JP6743436B2
Application number: JP2016053601A
Authority: JP
Inventors: 花岡　克成; 克成花岡
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2036-03-17
Also published as: US20170271851A1; JP2017168715A; EP3220493A3; EP3220493A2; EP3220493B1

Description

本発明は、面発光レーザアレイ、及びレーザ装置に関する。

近年、垂直共振器型の面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser、以下ＶＣＳＥＬと称する）アレイの開発が盛んに行われている。ＶＣＳＥＬアレイは、基板に垂直な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、プリンタ、光ディスク装置、固体レーザのエンジン点火プラグ等、様々な分野に応用されている。

このＶＣＳＥＬアレイは半導体多層膜（半導体ＤＢＲ）を有しているが、この半導体多層膜はアルミニウムを９０％以上含むため、水分等によって酸化され易い。半導体多層膜が酸化した場合、体積が膨張する事による層の剥離が生じてＶＣＳＥＬアレイの性能に影響してしまうことがある。

このような半導体多層膜の酸化を抑制して、ＶＣＳＥＬアレイの信頼性を向上させるための技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、パッド形成領域の外周にチップ分離用の外周溝を形成し、この外周溝によって露出した半導体多層膜の側面及び表面を層間絶縁膜で覆うことにより、外部からの水分の浸入を防止して、半導体多層膜の酸化の抑制を図る発明が開示されている。

しかしながら、チップの最外周は、チップ分離工程やチップ搬送工程等の製造プロセスで物理的な衝撃を受ける場合があり、この衝撃で層間絶縁膜にマイクロクラックが発生した場合には、その部分から水分が浸入して、ＶＣＳＥＬアレイの性能に影響することがある。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、半導体多層膜等の酸化の抑制効果に優れ、長期の信頼性を確保することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本願に係る面発光レーザアレイは、異なる屈折率を有する２つの層からなる下部反射鏡と、上部反射鏡と、下部反射鏡及び上部反射鏡間に配置された活性層と、を含む積層体を備え、上部反射鏡と、活性層と、下部反射鏡とが除去された分離溝によって隣接するチップと分離された面発光レーザアレイにおいて、レーザ光を出射する発光部と分離溝との間に、所定深さの第２の分離溝を有し、第２の分離溝は、壁面の少なくとも一部に、誘電体膜を介して金属膜が配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、半導体多層膜等の酸化の抑制効果に優れ、長期の信頼性を確保することができる。

本発明の実施例１に係る面発光レーザアレイの構成例を示す平面図及びそのＡ−Ａ’線断面図である。実施例１の面発光レーザアレイの構成例を説明するための説明図である。実施例１の面発光レーザアレイの製造工程の一工程を示し、基板上に積層体を形成する工程を示す概略図である。実施例１の面発光レーザアレイの製造工程の一工程を示し、積層体を酸化させて酸化領域と非酸化領域を形成する工程を示す概略図である。実施例１の面発光レーザアレイの製造工程の一工程を示し、チップ分離溝と第２の溝を形成する工程を示す概略図である。実施例１の面発光レーザアレイの製造工程の一工程を示し、メサ上部にコンタクトホールを形成する工程を示す概略図である。実施例１の面発光レーザアレイの製造工程の一工程を示し、上部電極と下部電極を形成する工程を示す概略図である。本発明の実施例２に係る面発光レーザアレイの構成例を示す断面図である。本発明の実施例３に係る面発光レーザアレイの構成例を示す平面図及びそのＢ−Ｂ’線断面図である。本発明の実施例４に係る面発光レーザアレイの構成例を示す断面図である。本発明の実施例５に係る面発光レーザアレイを備えた点火プラグの構成例を示す概略図である。

（実施例１）
以下、本発明の実施例１に係る面発光レーザアレイについて、図面を参照しながら説明する。図１は、実施例１に係る面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬアレイ）の平面図及びそのＡ−Ａ’線断面図である。本明細書では、面発光レーザアレイの発振方向をＺ方向、Ｚ方向に直交する平面内で互いに直交する方向をＸ方向及びＹ方向として説明する。ここでは、面発光レーザアレイの出射方向は、＋Ｚ方向（上面）である。

図１に示すように、実施例１の面発光レーザアレイ１０は、ＸＹ平面に平行な基板１００上にアレイ状に形成された複数の発光部１、該複数の発光部１上に設けられた上部電極層（ｐ側電極層）１１０等を備えている。なお面発光レーザアレイ１０の構成を分かりやすく説明するために、図１には、２つの発光部１のみを示しているが、本発明の面発光レーザアレイがこれに限定されることはない。３つ以上の発光部１、さらには１万個以上の発光部１がアレイ状に形成されていてもよい。また、上部電極層１１０には、配線等と電気的に接続するためのボンディングワイヤ等の導電部材が接続されている。

次に、図２を用いて実施例１に係る面発光レーザアレイ１０の構成を説明する。図２には、チップ分離溝１１を介して隣接する２つの面発光レーザアレイ１０を図示している。図中の点線は切り離されるチップの境界線を示す。実施例１の面発光レーザアレイ１０は、一例として発振波長が８０８ｎｍ帯の垂直共振器型の面発光レーザアレイである。

図２に示すように、実施例１の面発光レーザアレイ１０は、基板（ｎ−ＧａＡｓ基板）１００、バッファ層（ｎ−バッファ層）１０１、下部半導体ＤＢＲ（ｎ−下部半導体ＤＢＲ；下部反射鏡）１０２、下部スペーサ層（ｎ−下部スペーサ層）１０３、活性層１０４、上部スペーサ層（ｐ−上部スペーサ層）１０５、上部半導体ＤＢＲ（ｐ−上部半導体ＤＢＲ；上部反射鏡）１０６、酸化領域１０７ａ及び非酸化領域１０７ｂからなる選択酸化層（ｐ−酸化層）１０７、コンタクト層（ｐ−コンタクト層）１０８、誘電体膜１０９、上部電極（ｐ側電極）１１０、下部電極（ｎ側電極）１１１等を有して構成される。面発光レーザアレイ１０は、複数のチップがチップ分離溝１１を介して分離されている。面発光レーザアレイ１０は、チップ分離溝１１の内側であって、外周縁１２と発光部１との間に、第２の分離溝１３を有している。

第２の分離溝１３は、実施例１では、図１の平面図に示すように、ＸＹ平面において第２の分離溝１３を、チップ分離溝１１や外周縁１２に平行かつ発光部１の外周（四方）全体を囲う矩形状に形成している。また、第２の分離溝１３は、図１、図２の断面図に示すようにＺ方向において、バッファ層１０１、下部半導体ＤＢＲ１０２、下部スペーサ層１０３、活性層１０４、上部スペーサ層１０５、上部半導体ＤＢＲ１０６、選択酸化層１０７、コンタクト層１０８を貫通し、基板１００まで到る形成深さを有している。第２の分離溝１３は、バッファ層１０１からコンタクト層１０８までが完全に除去され、基板１００の一部が除去された構成である。

なお、第２の分離溝１３が実施例１の構成に限定されることはない。発光部１の一側のみ、又は両側、若しくは３方を囲むように第２の分離溝１３を形成してもよい。また、第２の分離溝１３が外周縁１２に対して傾斜していてもよい。第２の分離溝１３は、チップ分離工程やチップ搬送工程等の製造プロセスで物理的な衝撃を受け易い側に、少なくとも１つ設ければよい。

基板１００は、一例として、表面が鏡面研磨面であるｎ−ＧａＡｓ単結晶基板から形成されている。下部電極１１１は、基板１００の−Ｚ側の面上に形成された金膜である。なお、下部電極１１１は、金膜以外の金属膜や、複数の金属膜から成る多層膜であってもよい。

バッファ層１０１は、基板１００の＋Ｚ側（上側）の面上に積層され、ｎ−ＧａＡｓからなる層である。下部半導体ＤＢＲ１０２は、バッファ層１０１＋Ｚ側の面上に積層され、アルミニウムを含む異なる屈折率を有する２つの層を備えている。以下、２つの層のうち屈折率の低い方の層を「低屈折率層」、屈折率の高い方の層を「高屈折率層」と言う。より具体的には、下部半導体ＤＢＲ１０２は、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ペア有して構成されている。

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。

ここで、発振波長をλとすると、低屈折率層と高屈折率層の厚さは隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、光学的厚さがλ／４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１０３は、下部半導体ＤＢＲ１０２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１０４は、下部スペーサ層１０３の＋Ｚ側に積層され、Ａｌ_0.05Ｇａ_0.95Ａｓ量子井戸層／Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ障壁層からなる３重量子井戸構造の活性層である。ここで、活性層１０４は、発光部１から出射されるレーザ光の波長が８０８ｎｍとなるような厚さに設定されている。上部スペーサ層１０５は、活性層１０４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１０３と活性層１０４と上部スペーサ層１０５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（λ）の光学的厚さとなるように設定されている。なお、活性層１０４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ＤＢＲ１０６は、上部スペーサ層１０５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２５ペア有している。上部半導体ＤＢＲ１０６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、光学的厚さがλ／４となるように設定されている。

上部半導体ＤＢＲ１０６における低屈折率層の１つには、ＡｌＡｓからなる選択酸化層（電流狭窄層）１０７が挿入されている。選択酸化層１０７は、上部半導体ＤＢＲ１０６の一の低屈折率層が側面から選択酸化（Ａｌが酸化）されて生成されている。選択酸化層１０７は、酸化された酸化領域１０７ａと、酸化されていない非酸化領域１０７ｂとから成る。

コンタクト層１０８は、上部半導体ＤＢＲ１０６の＋Ｚ側に積層され、ｐ−ＧａＡｓからなる層である。コンタクト層１０８の＋Ｚ側には、ｐ−ＳｉＮ（プラズマＣＶＤにより成膜されたＳｉＮ）からなる光学的に透明な誘電体膜１０９が積層されている。誘電体膜１０９は、第２の分離溝１３の内周全体にも積層されている。また、コンタクト層１０８には、誘電体膜１０９によって絶縁された上部電極１１０の一部が接触している（接続されている）。本実施例では、上部電極１１０の材料には、金が用いられている。

以下、実施例１の面発光レーザアレイ１０の製造方法について、図３〜図７を参照しながら説明する。図３〜図７は、面発光レーザアレイ１０の各製造工程を示す図である。面発光レーザアレイ１０は、半導体製造工程によって、同時に複数個が一体的に形成された後、複数のチップ状の面発光レーザアレイ１０に分割される。なお、上記のように、基板１００上に複数の半導体層が積層されたものを、以下では、「積層体」とも言う。また、面発光レーザアレイ１０を「チップ」とも呼ぶ。

（１）ｎ−ＧａＡｓからなる基板１００に、上記積層体を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形成する。この結晶成長は、不図示の結晶成長装置の反応管内において行われる。

ここでは、ＭＯＣＶＤ法を用いた例を示す。ＭＯＣＶＤ法では、ＩＩＩ族の原料に、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、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）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。

具体的には、基板１００上に、バッファ層１０１、下部半導体ＤＢＲ１０２、下部スペーサ層１０３、活性層１０４、上部スペーサ層１０５、選択酸化層１０７を含む上部半導体ＤＢＲ１０６及びコンタクト層１０８を、この順に成長させて積層体を作成する（図３参照）。

（２）リソグラフィにより積層体の表面に、所望のメサ形状に対応する１辺が２５μｍの正方形状のレジストパターンをアレイ状に形成する。ここでは、後の工程で形成される上部電極１１０の電極領域に対応する範囲以上の範囲に亘ってレジストパターンを形成する。

（３）ＩＣＰドライエッチング法で、上記レジストパターンをフォトマスクとして四角柱の複数のメサ（メサ構造体）をアレイ状に形成し、レジストパターンを除去する。

（４）メサが形成された積層体を酸化対象物として、水蒸気中で熱処理することにより酸化処理を行う。ここではメサの外周部から選択酸化層１０７中のＡｌ（アルミニウム）が選択的に酸化される。そして、メサの中央部に、Ａｌの酸化領域１０７ａによって囲まれた非酸化領域１０７ｂを残留させる（図４参照）。選択酸化層１０７では、酸化層（絶縁層）１０７ａにより、発光部１の駆動電流の経路をメサの中央部だけに制限され、酸化狭窄構造体が形成される。上記非酸化領域１０７ｂは、電流通過領域（電流注入領域）とも呼ばれる。そして、選択酸化層１０７は、電流狭窄層とも呼ばれる。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。

（５）酸化処理が完了した積層体に対して、チップ分離溝１１を形成する領域とこのチップ分離溝１１の内側の第２の分離溝１３を形成する領域のみを露出させるように、フォトリソグラフィによりレジストパターン２００を形成する。ＩＣＰドライエッチング法を用いてチップ分離溝１１及びチップ分離溝１１の内側に第２の分離溝１３を形成した後、レジストパターンを除去する。このとき、エッチングは基板１００の深さ１μｍ程度になるまで行う（図５参照）。

（６）メサ、チップ分離溝１１及び第２の分離溝１３が形成された積層体を加熱チャンバーに入れ、窒素雰囲気中に３８０〜４００℃の温度で３分間保持する。これにより、大気中で表面に付着した酸素や水、もしくは加熱処理用のチャンバー内の微量な酸素や水による自然酸化膜が、窒素雰囲気中での加熱処理により安定した不動態皮膜になる。この工程（６）は、必須ではなく、省略してもよい。

（７）気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ｐ−ＳｉＮ、ＳｉＯＮあるいはＳｉＯ₂からなる誘電体膜１０９を形成する。このとき、誘電体膜１０９は下部半導体ＤＢＲ１０２、上部半導体ＤＢＲ１０６、活性層１０４の側面にも形成する。したがって、チップ分離溝１１の壁面及び底面、第２の分離溝１３の両壁面及び底面にも誘電体膜１０９が形成され、耐衝撃性や耐水性をより向上させることができるが、必ずしも形成しなくてもよい。

誘電体膜１０９の厚さは、１００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲が望ましい。誘電体膜１０９が１００ｎｍより薄い場合、配線容量が増大するため動作速度が低下する不具合があり、誘電体膜１０９が４００ｎｍより厚い場合、誘電体膜１０９の内部応力により結晶欠陥を誘発することがある。誘電体膜１０９の厚さの更に望ましい範囲は１５０ｎｍ〜３００ｎｍであり、ここではｐ−ＳｉＮ膜をプラズマＣＶＤ法により２００ｎｍの厚さで形成した。

（８）メサ上部にｐ側電極コンタクトの開口を行う。すなわち、メサ上面上の誘電体膜１０９に、コンタクトホールを形成する。ここでは、フォトレジストによるエッチングマスクを施した後、メサ上部を露光してその部分のフォトレジストを除去し、ＢＨＦ（バッファードフッ酸）にて誘電体膜１０９をウエットエッチングして開口（コンタクトホール）を形成する。また、このとき同時に（５）の工程で形成したチップ分離溝１１の底面にあるスクライブもしくはダイシングする領域の誘電体膜１０９も除去する（図６参照）。

（９）フォトリソグラフィによりフォトレジスト（リフトオフレジスト）をパターニングし、ｐ側の電極材料の蒸着を行う。具体的には、メサ上部にｐ側電極で囲まれた光射出部を形成するための一辺１０μｍの正方形状のレジストパターンと、発光部１と接続する複数の電極パッドを形成するためのレジストパターンを形成し、ｐ側の電極材料の膜を電子ビーム蒸着法により成膜する。ｐ側の電極材料としては、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる多層膜を用いる。

（１０）光射出部の電極材料をリフトオフし、上部電極（ｐ側電極）１１０を形成する。

（１１）基板１００の−Ｚ側の面（裏面）に、下部電極（ｎ側電極）１１１の蒸着を行う。ここでは、下部電極１１１はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である（以上、図７参照））。

（１２）Ｎ₂雰囲気で４００℃４分間加熱を行い、電極材料と半導体のオーミック接触を形成する。

（１３）スクライブ・ブレーキングもしくはダイシングにより、積層体をチップ毎に切断する。

上記（１）〜（１３）の工程により、図１に示すような本発明の実施例１に係る面発光レーザアレイ１０を得ることができる。

以上、実施例１の面発光レーザアレイ１０は、チップ搬送等の製造工程でチップの最外周が物理的な衝撃を受け、チップ分離溝１１側面の誘電体膜１０９が損傷した場合でも、その内側に第２の分離溝１３を設けたことにより、多層膜の半導体積層体が第２の分離溝１３よりも内側まで環境の水分等に曝されることがない。したがって、長期の信頼性を確保することが可能な品質に優れた面発光レーザアレイ１０を提供することができる。

また、実施例１の面発光レーザアレイ１０は、第２の分離溝１３が、上部半導体ＤＢＲ１０６と活性層１０４と下部半導体ＤＢＲ１０２が完全に除去され、さらに基板１００まで達する形成深さとなっている。この構成により、チップ分離溝１１側面の誘電体膜１０９にマイクロクラックが生じても発光領域の積層体への水分の侵入をさらに抑制することができ、長期の信頼性が得られる。

また、実施例１の面発光レーザアレイ１０は、第２の分離溝１３の発光部１側及び外周縁１２側の両壁面にも誘電体膜１０９を形成している。なお、誘電体膜１０９は、少なくとも発光部１側の壁面に設ければよい。誘電体膜１０９により、第２の分離溝１３の水分バリア効果が高まり、長期の信頼性をより向上させることができる。

また、実施例１では、誘電体膜１０９をＳｉＮ（シリコン窒化膜）とし、上部電極１１０、下部電極１１１を金膜としていることから、公知のプラズマＣＶＤ法及び電子ビーム蒸着法で容易に形成することができる。

（実施例２）
次に、本発明の実施例２に係るレーザアレイを、図８を参照しながら説明する。実施例２に係る面発光レーザアレイ１０Ａは、実施例１に係る面発光レーザアレイ１０と基本構成は同一である。そのため、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略し、以下では実施例１とは異なる構成について説明する。以降の実施例についても同様である。

上記実施例１の面発光レーザアレイ１０では、基板１００の−Ｚ側の面上（裏面）に下部電極１１１を形成している。これに対して、実施例２の面発光レーザアレイ１０Ａは、図８に示すように、基板１００を除去してバッファ層１０１に接する様に下部電極１１１を形成している。さらに、この下部電極１１１を熱拡散板１１２に接合してもよい。熱拡散板１１２は、一例としてＡＩＮ（窒素アルミニウム）板１１２ａの両面にＣｕ膜１１２ｂを形成して、ＧａＡｓとの熱膨張係数差を緩和した材料を用いることが好適である。この場合、活性層１０４で発生する熱を放熱する効果が大きい。そのため、面発光レーザアレイ１０Ａを大規模に集積して、１００Ｗを超える出力で使用するデバイスに有効である。

（実施例３）
次に、本発明の実施例３に係る面発光レーザアレイを、図９を参照しながら説明する。この図９に示すように、実施例３に係る面発光レーザアレイ１０Ｂは、第２の分離溝１３の壁面（側面）まで上部電極（ｐ側電極）を設けたこと以外は、実施例１に係る面発光レーザアレイ１０と同一の基本構成を備えている。

このような構成の面発光レーザアレイ１０Ｂを製造するため、実施例１で説明した（９）工程における上部電極（ｐ側電極）１１０を、図９に示すように、第２の分離溝１３の少なくとも発光部１側の壁面を覆う形状とする。なお、本発明がこれに限定されることはなく、第２の分離溝１３の底面や外周縁１２側の壁面まで覆う形状とすることもできる。

実施例３の面発光レーザアレイ１０Ｂは、チップ搬送等の製造工程でチップの最外周が物理的ダメージを受けてチップ分離溝１１側面の誘電体膜１０９が損傷した場合の水分の侵入を良好に抑制できる。これに加えて、第２の分離溝１３の壁面の誘電体膜１０９の外側にも上部電極１１０からなる金属膜（金膜）を有していることから、誘電体膜形成工程で薄膜にマイクロクラックが生じた場合でも、多層膜の半導体積層体が第２の分離溝１３よりも内側まで環境の水分に曝されるのを抑制できる。したがって、長期の信頼性を確保可能で、品質に優れた面発光レーザアレイ１０Ｂを提供することができる。

（実施例４）
次に、本発明の実施例４に係る面発光レーザアレイを、図１０を参照しながら説明する。この図１０に示すように、実施例４に係る面発光レーザアレイ１０Ｃは、第２の分離溝１３内に埋め込み材料１１３を有すること以外は、実施例１に係る面発光レーザアレイ１０と同一の基本構成を備えている。

埋め込み材料１１３は、実施例４では第２の分離溝１３内全体に設けているが、本発明がこれに限定されることはなく、少なくとも１部に設ければよい。埋め込み材料１１３の材料として、実施例４ではポリイミドを用いているが、本発明がこれに限定されることはなく、水分の侵入を抑制可能な材料であれば、他のいずれの材料を用いてもよい。

このような構成の面発光レーザアレイ１０Ｃを製造するため、実施例１で説明した（７）工程の後に、感光性を有するポリイミドをスピンコートする。第２の分離溝１３以外の場所が露光される様に、第２の分離溝１３上のみにフォトレジストを形成して露光する。次いで、第２の分離溝１３以外の部分のポリイミドを現像により除去する。フォトレジストを除去した後、４００℃で過熱してイミド化する。その後、実施例１で説明した（８）〜（１３）を行う事により、実施例４の面発光レーザアレイ１０Ｃを得ることができる。なお、上部電極１１０にて、第２の分離溝１３の上面及び第２の分離溝１３よりも外側まで被覆し、衝撃等に対する強度をより高めている。

実施例４の面発光レーザアレイ１０Ｃは、チップ搬送等の製造工程でチップの最外周が物理的ダメージを受けてチップ分離溝１１側面の誘電体膜１０９が損傷した場合の水分の侵入を良好に抑制できる。これに加えて、第２の分離溝１３が埋め込み材料１１３で埋め込まれていることから、誘電体膜形成工程で薄膜にマイクロクラックが生じた場合でも、多層膜の半導体積層体が第２の分離溝１３よりも内側まで環境の水分に曝されるのを抑制できる。したがって、長期の信頼性を確保可能で、品質に優れた面発光レーザアレイ１０Ｃを提供することができる。

（実施例５）
次に、本発明の面発光レーザアレイを有するレーザ装置の一例として、点火装置について、図１１を参照しながら説明する。実施例５では、燃料噴出機構、排気機構、燃焼室、及びピストン等を備えたエンジン（内燃機関）の点火装置の一例を挙げて説明する。エンジンとしては、例えば、ピストンエンジン、ロータリーエンジン、ガスタービンエンジン、ジェットエンジン等が挙げられる。

図１１に示すように、実施例５の点火装置３００は、レーザモジュール３１０、射出光学系３２０、及び保護部材３３０等を備えている。点火装置３００は、エンジン制御装置３４０によって駆動制御される。

射出光学系３２０は、レーザモジュール３１０から射出した光を集光する。これにより、集光点で高いエネルギー密度を得ることができる。保護部材３３０は、燃焼室に臨んで設けられた透明の窓であり、例えばサファイアガラスにより形成されている。

レーザモジュール３１０は、面発光レーザアレイ３１１、第１集光光学系３１２、光ファイバ３１３、第２集光光学系３１４、及びレーザ共振器３１５を備えている。面発光レーザアレイ３１１として、本発明の実施例１〜４等の面発光レーザアレイ１０〜１０Ｃを用いることができる。面発光レーザアレイ３１１は、駆動装置３５０によって駆動される

上記構成の実施例５の点火装置３００では、エンジン制御装置３４０の指示に基づいて、駆動装置３５０が面発光レーザアレイ３１１を駆動する。すなわち、駆動装置３５０は、エンジンの動作における着火のタイミングで点火装置から光が射出されるように、面発光レーザアレイ３１１を駆動する。なお、面発光レーザアレイ３１１における複数の発光部は、同時に点灯及び消灯される。

面発光レーザアレイ３１１から射出された光（レーザ光）は、第１集光光学系３１２で集光され、光ファイバ３１３に入射する。光ファイバ３１３に入射した光はコア内を伝播し、コアの＋Ｚ側端面から射出される。光ファイバ３１３から射出された光は、その光路上に配置された第２集光光学系３１４によって集光され、レーザ共振器３１５に入射する。レーザ共振器３１５で、光が共振し増幅されて射出光学系３２０に向けて射出する。

レーザモジュール３１０から射出した光は、射出光学系３２０により集光され、保護部材３３０を通過し、燃料室内に射出される。これにより、燃料が点火する。

以上、実施例５では、本発明の実施例１〜４の面発光レーザアレイ１０〜１０Ｃ等を用いていることから、水分による影響を抑制して、長期の信頼性を確保可能で、品質に優れた点火装置３００を提供することができる。

なお、本発明のレーザ装置が実施例５の点火装置３００に限定されることはなく、例えば、レーザアニール装置等のレーザ加工機、レーザピーニング装置、レーザテラヘルツ発生装置、レーザディスプレイ装置等であってもよい。これらのレーザ装置に、本発明の実施例１〜４の面発光レーザアレイ１０〜１０Ｃ等やこれらを有するレーザモジュールを用いることで、物理的な衝撃を受けた場合でも、半導体層への水分等の侵入を抑制して、長期の信頼性を確保可能で、品質に優れたレーザ装置を提供することができる。また、本発明の実施例１〜４の面発光レーザアレイ１０〜１０Ｃ等やこれらを有するレーザモジュールを、マルチファンクションプリンタ（ＭＦＰ）における書込み等にも用いることができ、同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述してきたが、上記各実施例は本発明の例示にしか過ぎないものであり、本発明は上記各実施例の構成にのみ限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、本発明に含まれることは勿論である。

１発光部１０〜１０Ｃ面発光レーザアレイ
１１チップ分離溝１３第２の分離溝
１０２下部半導体ＤＢＲ（下部反射鏡）１０４活性層
１０６上部半導体ＤＢＲ（上部反射鏡）１０９誘電体膜
１１０上部電極（金属膜）１１３埋め込み材料
３００点火装置（レーザ装置）

特許第４９４６０４１号（特開２００７−１７３５１３号）公報

Claims

異なる屈折率を有する２つの層からなる下部反射鏡と、上部反射鏡と、前記下部反射鏡及び前記上部反射鏡間に配置された活性層と、を含む積層体を備え、
前記上部反射鏡と、前記活性層と、前記下部反射鏡とが除去された分離溝によって隣接するチップと分離された面発光レーザアレイにおいて、
レーザ光を出射する発光部と前記分離溝との間に、所定深さの第２の分離溝を有し、
前記第２の分離溝は、壁面の少なくとも一部に、誘電体膜を介して金属膜が配置されていることを特徴とする面発光レーザアレイ。
前記第２の分離溝は、前記上部反射鏡、前記活性層及び前記下部反射鏡を貫通する形成深さ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アレイ。
前記第２の分離溝は、前記壁面の少なくとも一部に、前記誘電体膜を有することを特徴とする請求項１または２に記載の面発光レーザアレイ。
前記誘電体膜が、シリコン窒化膜であり、前記金属膜が金膜であること特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の面発光レーザアレイ。
前記第２の分離溝の少なくとも１部に、埋め込み材料を有す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アレイ。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の面発光レーザアレイを有することを特徴とするレーザ装置。