JP6891510B2

JP6891510B2 - 面発光レーザ素子の製造方法

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Publication number: JP6891510B2
Application number: JP2017012206A
Authority: JP
Inventors: 博福山
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2017-01-26
Filing date: 2017-01-26
Publication date: 2021-06-18
Anticipated expiration: 2037-01-26
Also published as: JP2018120988A

Description

本発明は、面発光レーザ素子の製造方法に関する。

面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting LASER）は、基板面に対し垂直方向に光を出射する半導体レーザであり、端面発光型の半導体レーザと比較して、低価格、低消費電力、小型で高性能、２次元的に集積化しやすい等の特徴を有している。

面発光レーザ素子では、例えば、基板側と表面側（発光面側）に対向して一対の高反射率の反射鏡が設けられ、これら一対の反射鏡の間に活性層を含む共振器が設けられている。共振器は、例えば、活性層の上下にスペーサ層が設けられた構成とされている。

面発光レーザ素子は、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法や分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ：Molecular Beam Epitaxy）法等を用いて複数の層を積層して製造される。そして、複数の層の積層体の一部をエッチングにより除去して、発光部となる柱状構造（メサ構造）が形成される。一般的には、活性層を突き抜けて積層体をエッチングし、柱状構造を形成する（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、柱状構造を形成する際に活性層をエッチングした場合、柱状構造の側壁に活性層のエッチングされた側面が露出する。エッチングされた結晶の端面は品質が悪く、活性層の側面には欠陥が多く存在するため、面発光レーザ素子となった後に、通電により非発光再結合中心となる結晶欠陥が存在することになる。又、活性層の側面の欠陥密度を制御することは困難であり、結果として、面発光レーザ素子の動作電流のばらつきを生じるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、面発光レーザ素子の動作電流のばらつきを抑制することを目的とする。

本面発光レーザ素子の製造方法は、基板上に下部ブラッグ反射鏡、活性層を含む共振器、及び上部ブラッグ反射鏡を積層する工程と、前記活性層より上層のみをエッチングし、前記活性層より上層のみにより柱状構造を形成する工程と、前記柱状構造を形成する工程の後、前記活性層がエッチングされていないことを非破壊で確認する工程と、を有し、前記非破壊で確認する工程では、前記柱状構造、及び前記柱状構造の周辺のＰＬ強度プロファイルを測定して前記活性層がエッチングされていないことを確認することを要件とする。

開示の技術によれば、面発光レーザ素子の動作電流のばらつきを抑制することができる。

第１の実施の形態に係る面発光レーザ素子の一例を示す断面図である。第１の実施の形態に係る面発光レーザ素子の他の例を示す平面図である。第１の実施の形態に係る面発光レーザ素子の製造工程を例示する図（その１）である。第１の実施の形態に係る面発光レーザ素子の製造工程を例示する図（その２）である。正常なサンプルにおけるＰＬ強度マップ及びラインプロファイルの測定例である。ばらつきの大きなサンプルにおけるＰＬ強度マップ及びラインプロファイルの測定例である。動作電流ばらつきの概念図である。第２の実施の形態に係るレーザプリンタを例示する図である。第２の実施の形態に係る光走査装置を例示する図である。面発光レーザアレイについて説明する図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

〈第１の実施の形態〉
（面発光レーザ素子の概要）
図１は、第１の実施の形態に係る面発光レーザ素子の一例を示す断面図である。図１に示すように、面発光レーザ素子１０は柱状構造１１０（メサ構造）を有している。面発光レーザ素子１０の上部から視た柱状構造１１０の形状は、円形であってもよく、楕円形、正方形、長方形等であってもよい。面発光レーザ素子１０では、基板１０１と反対側（図１の矢印Ｌ方向）にレーザ光が出射される。面発光レーザ素子１０の発振波長λは任意に設定することが可能であるが、例えば、約７８０ｎｍや約８９５ｎｍとすることができる。

面発光レーザ素子１０において、基板１０１は、例えば、約６００μｍ角のｎ−ＧａＡｓ単結晶基板である。

基板１０１上には、下部ブラッグ反射鏡１０２（以下、下部ＤＢＲ１０２とする）が形成されている。なお、ＤＢＲとは、Distributed Bragg Reflectorの略である。下部ＤＢＲ１０２は、屈折率の異なる半導体材料を交互に積層形成したものである。具体的には、下部ＤＢＲ１０２は、例えば、ｎ−Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ高屈折率層とｎ−ＡｌＡｓ低屈折率層とを各々の層の光学厚さがλ／４となるように数十ペア積層することにより形成することができる。

下部ＤＢＲ１０２において、低屈折率層と高屈折率層との間に、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もよい。組成傾斜層を設けることにより、電気抵抗を低減することができる。低屈折率層及び高屈折率層は、隣接する組成傾斜層の膜厚の１／２を含み、発振波長λに対して光学厚さがλ／４となるように設計することができる。なお、光学厚さがλ／４の場合、その層の実際の膜厚Ｄは、Ｄ＝λ／４ｎ（但し、ｎはその層の媒質の屈折率）である。

下部ＤＢＲ１０２上には、例えば、アンドープのＡｌ_０．６Ｇａ_０．４Ａｓからなる下部スペーサ層１０３を介し、Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９Ａｓ量子井戸層／Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ障壁層からなる活性層１０４（多重量子井戸活性層）が形成されている。活性層１０４上には、例えば、アンドープのＡｌ_０．６Ｇａ_０．４Ａｓからなる上部スペーサ層１０５が形成されている。

下部スペーサ層１０３、活性層１０４、及び上部スペーサ層１０５が順次積層された部分は、共振器１２０（共振器構造体）を構成している。共振器１２０の厚さは、１波長の光学厚さとなるように設定することができる。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１２０の略中央に設けることが好ましい。

上部スペーサ層１０５上には、上部ブラッグ反射鏡１０６が形成されている。上部ＤＢＲ１０６は、屈折率の異なる半導体材料を交互に積層形成したものである。具体的には、上部ＤＢＲ１０６は、例えば、ｐ−Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ高屈折率層とｐ−Ａｌ_０．９Ｇａ_０．１Ａｓ低屈折率層とを各々の層の光学厚さがλ／４となるように数十ペア積層することにより形成することができる。

上部半導体ＤＢＲ１０６において、低屈折率層と高屈折率層との間に、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もよい。組成傾斜層を設けることにより、電気抵抗を低減することができる。低屈折率層及び高屈折率層は、隣接する組成傾斜層の膜厚の１／２を含んで、発振波長λに対して光学厚さがλ／４となるように設計することができる。

上部ＤＢＲ１０６の低屈折率層の一つは、ｐ−ＡｌＡｓからなる電流狭窄層１０８により形成されており、電流狭窄層１０８の周辺部分は選択酸化されて選択酸化領域１０８ａが形成されており、中心部分は酸化されていない電流狭窄領域１０８ｂが形成されている。

上部ＤＢＲ１０６上には、コンタクト層１０９が形成されている。コンタクト層１０９は、例えば、高濃度ドープのｐ−ＧａＡｓにより形成することができる。コンタクト層１０９は、上部電極１１２とオーミック接触を形成するために必要な層である。

コンタクト層１０９、上部半導体ＤＢＲ１０６、及び上部スペーサ層１０５の各々の一部をエッチングにより除去することで、柱状構造１１０が形成されている。この場合、エッチングにより露出した活性層１０４の上面が柱状構造１１０周辺の底面１１０ａとなる。柱状構造１１０の側面は、例えば、活性層１０４側に末広がりとなるテーパ形状としてもよい。

すなわち、柱状構造１１０は活性層１０４より上層のみにより形成されている。そのため、柱状構造１１０の側壁には活性層１０４の側面は存在しない（柱状構造１１０の側壁には活性層１０４の側面は露出していない）。柱状構造１１０の側壁の最下部は、活性層１０４の直上に形成された上部スペーサ層１０５の側面により形成されている。

なお、柱状構造１１０は、活性層１０４の近傍に電流と光を閉じ込めると共に、寄生容量を低減するための構造である。

柱状構造１１０の側壁、及び柱状構造１１０周辺の底面１１０ａをなす活性層１０４の上面を被覆するように、保護膜１１１が形成されている。保護膜１１１としては、例えば、絶縁膜であるシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）を用いることができる。保護膜１１１として、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）やシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）等の絶縁膜を用いてもよい。

コンタクト層１０９上には、ｐ側電極となる上部電極１１２が形成されている。上部電極１１２は、コンタクト層１０９の端部から保護膜１１１上に延伸している。上部電極１１２は、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕや、Ｃｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕ等の金属が積層された膜により形成することができる。

基板１０１の裏面にはｎ側電極となる下部電極１１３が形成されている。下部電極１１３は、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕや、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ等の金属が積層された膜により形成することができる。

なお、第１の実施の形態に係る面発光レーザ素子は、図１に例示する面発光レーザ素子１０のように１つの柱状構造１１０を有する構造としてもよいが、図２に例示するように、柱状構造１１０が所定間隔で複数個配列されたアレイ構造としてもよい。

図２は、第１の実施の形態に係る面発光レーザ素子の他の例を示す平面図であり、面発光レーザ素子をレーザ光の出射側から視た様子を模式的に示している（但し、図２では、保護膜１１１及び上部電極１１２の図示は省略されている）。例えば、図２（ａ）に示す面発光レーザ素子１０Ａのように、柱状構造１１０を１次元に配列したアレイ構造としてもよいし、図２（ｂ）に示す面発光レーザ素子１０Ｂのように、柱状構造１１０を２次元に配列したアレイ構造としてもよい。

（面発光レーザ素子の製造方法）
図３及び図４は、第１の実施の形態に係る面発光レーザ素子の製造工程を例示する図である。なお、図３及び図４では、１つの柱状構造１１０を図示するが、柱状構造１１０が所定間隔で複数個配列されたアレイ構造（面発光レーザアレイ素子）である場合も同様の製造工程により製造できる。

まず、図３（ａ）に示すように、例えば、ｎ−ＧａＡｓ単結晶からなる基板１０１（ウェハ）上に、半導体材料からなる下部ＤＢＲ１０２、下部スペーサ層１０３、活性層１０４、上部スペーサ層１０５、上部ＤＢＲ１０６、及びコンタクト層１０９を順次積層形成する。このように基板１０１上に複数の層が積層されたものを、以下では、便宜上「積層体」と称する場合がある。積層体の形成は、例えば、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法で行うことができる。又、分子線エピタキシャル成長（ＭＢＥ）法等を用いて行ってもよい。

次に、図３（ｂ）に示すように、柱状構造１１０を形成する。具体的には、まず、柱状構造１１０を形成するためのマスクパターン３００を形成する。マスクパターン３００は、例えば、コンタクト層１０９の上面全体にＣＶＤ法等によりＳｉＯ_２膜、ＳｉＮ膜等を成膜し、フォトレジスト等でパターニング後、不要部をエッチングにより除去することで形成できる。

次に、マスクパターン３００をエッチングマスクとし、例えば、Ｃｌ_２，ＢＣｌ_３，ＳｉＣｌ_４等のガスをエッチングガスとして使用する反応性イオンビームエッチング法、誘導結合プラズマエッチング法等のドライエッチング法により柱状構造１１０を形成する。但し、柱状構造１１０はウェットエッチング法により形成してもよいし、ドライエッチング法とウェットエッチング法の組み合わせにより形成してもよい。

このとき、柱状構造１１０のエッチングを活性層１０４の上側で止め、柱状構造１１０の側壁に活性層１０４の側面が露出しないようにする。すなわち、活性層１０４はエッチングせず、活性層１０４より上層のみをエッチングし、活性層１０４より上層のみにより柱状構造１１０を形成する。活性層１０４より上層のエッチングにより露出した活性層１０４の上面が、柱状構造１１０周辺の底面１１０ａとなる。

このように、柱状構造１１０の側壁に活性層１０４の側面が露出しない構造とすることにより、通電により非発光再結合中心となる結晶欠陥が低減されるため、動作電流のばらつきが少ない面発光レーザ素子１０を得ることができる。

上記のように、活性層１０４の上側でエッチングを止めた構造を得るためには、結晶成長の膜厚分布、エッチング速度の面内分布を厳密に合わせこみ、制御する必要がある。エッチング速度はパターン依存性等もあり、ウェハ面内で、均一な底面を得ることは非常に困難である。

そのため、柱状構造１１０を形成するためのエッチング後に良否の判定を行うことが好ましい。ウェハの断面を走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope：SEM）や透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope：TEM）等で検査すれば、エッチング底面をみることは可能であるが、破壊検査となってしまうため、生産品の検査には適さない。

そこで、本実施の形態では、柱状構造１１０を形成する工程の後、ウェハ面内において活性層１０４の発光波長におけるＰＬ（Photo Luminescence）強度を測定して活性層１０４がエッチングされていないことを確認する工程を設ける。ＰＬ強度の測定では、例えば、柱状構造１１０及び柱状構造１１０の周辺のＰＬ強度マップ及びラインプロファイルを測定する。

図５は、正常なサンプルにおけるＰＬ強度マップ及びラインプロファイルの測定例である。図６は、ばらつきの大きなサンプル（正常でないサンプル）におけるＰＬ強度マップ及びラインプロファイルの測定例である。図５及び図６は、複数の柱状構造１１０を有する６００μｍ角の面発光レーザ素子１０Ｂにおける、スポット径５μｍの顕微ＰＬによる強度マップ及びラインプロファイルの測定例を示している。

図５では、各々の柱状構造１１０、及び隣接する柱状構造１１０の間の強度プロファイルを測定しているが、各々の柱状構造１１０上では励起光の吸収のため発光は得られない。各々の柱状構造１１０の近傍においては活性層１０４上に十分な上部スペーサ層１０５があるため発光強度が強く、柱状構造１１０の近傍から隣接する柱状構造１１０の間の中央付近に向けて上部スペーサ層１０５が薄くなり発光強度が弱くなる。

一方、図６では、図５の正常なサンプルの測定結果に比べて、隣接する柱状構造１１０の間の中央付近の発光強度が極端に弱い。これは活性層１０４自体がエッチングにより部分的に除去されているからである（すなわち、柱状構造１１０の側壁に活性層１０４の側面が露出する構造となる）。このように、ＰＬ強度分布を見ることにより、柱状構造１１０をエッチングした後に非破壊で、活性層１０４の側面が露出しない構造の良否を判定することができる。

図５のように詳細に強度マップ及びラインプロファイルを測定することが理想である。しかし、ウェハ面内の強度マップの基準値（良品のデータ）が得られれば、スポット径を大きくして、強度マップのみで活性層１０４の側面が露出しない構造の良否を判別することも可能である。この場合、スポット径と反比例して、測定時間を短くすることができる。

製造工程の説明に戻り、次に、図３（ｃ）に示すように電流狭窄構造を形成する。具体的には、マスクパターン３００を除去後、エッチング工程により側面が露出したＡｌＡｓからなる電流狭窄層１０８を、水蒸気中で熱処理し周辺を酸化させて選択酸化領域１０８ａを形成することによりＡｌｘＯｙからなる絶縁物に変える。これにより、駆動電流の経路を中心部分の酸化されていないＡｌＡｓからなる電流狭窄領域１０８ｂだけに制限することのできる電流狭窄構造を形成することができる。

次に、図４（ａ）に示すように、柱状構造１１０の外側にシリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ_２膜）、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）等の絶縁膜からなる保護膜１１１を形成する。柱状構造１１０を形成する際のエッチングにより露出した腐食されやすいＡｌを含む層の側面を誘電体である保護膜１１１で保護することにより、面発光レーザ素子１０の信頼性を向上させることができる。

次に、図４（ｂ）に示すように、電極取り出し部を除いた領域をフォトレジスト等でパターニングし、保護膜１１１の一部をバッファードフッ酸等のエッチャントでエッチング除去する。そして、コンタクト層１０９上のコンタクトを取る部分にｐ側電極となる上部電極１１２を形成する。又、基板１０１の裏面にｎ側電極となる下部電極１１３を形成する。以上の工程により、図１に示す面発光レーザ素子１０が完成する。

このように、活性層１０４の側面が柱状構造１１０の側壁に露出していない構造とすることにより、通電によって非発光再結合中心となる結晶欠陥が低減される。そのため、基板１０１面内、基板１０１間の両方において、面発光レーザ素子の動作電流ばらつきを抑制できる。

すなわち、柱状構造１１０が１つ形成された面発光レーザ素子１０を複数個作成した場合、各々の面発光レーザ素子１０間の動作電流ばらつきを抑制できる。又、柱状構造１１０が複数個配列されたアレイ構造の場合には、アレイ構造を構成する各々の柱状構造１１０間の動作電流ばらつきを抑制できる。

特に面発光レーザ素子１０Ａや１０Ｂのようなアレイ構造の場合には、面発光レーザ素子内の特性が揃っている必要がある。アレイ構造の場合、チャンネル１つだけ（１つの柱状構造１１０だけ）がＮＧ（不良）でも面発光レーザ素子全体がＮＧとなるため、各々の柱状構造１１０間の動作電流ばらつきを抑制する効果が特に大きい。

例えば、図７（ａ）のように動作電流がばらついた状態ではなく、図７（ｂ）のように動作電流がばらつかない状態とすることができる。なお、図７は動作電流ばらつきの概念図であり、動作電流Ｉに対する発光強度Ｌの特性（Ｉ−Ｌ特性）を示している。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、複数の柱状構造の動作電流を重ね合わせて表示したものである。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、第１の実施の形態に係る面発光レーザ素子を画像形成装置であるレーザプリンタ１０００に搭載する例を示す。なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

図８は、第２の実施の形態に係るレーザプリンタを例示する図である。図８を参照するに、第２の実施の形態に係るレーザプリンタ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、及びプリンタ制御装置等を備えている。なお、これら各部は、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。通信制御装置は、ネットワーク等を介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。プリンタ制御装置は、上記各部を統括的に制御する。

感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面に感光層が形成されている像担持体である。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、矢印Ｘで示す方向に回転する。

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、この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、この給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。このレジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持すると共に、この記録紙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、図９を参照しながら、光走査装置１０１０について説明する。図９は、第２の実施の形態に係る光走査装置を例示する図である。光走査装置１０１０は、光源ユニット１１００、カップリングレンズ１１１１、アパーチャ１１１２、及びシリンドリカルレンズ１１１３、ポリゴンミラー１１１４、ｆθレンズ１１１５、トロイダルレンズ１１１６、２つのミラー（１１１７、１１１８）、及び上記各部を統括的に制御する制御装置を備えている。なお、光源ユニット１１００は、面発光レーザ素子１０を複数形成した面発光レーザアレイＬＡを含むものにより形成されている。なお、後述の図１０では、面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）を４０個形成した面発光レーザアレイＬＡを例示している。

カップリングレンズ１１１１は、光源ユニット１１００から出射された光を略平行光に整形する。アパーチャ１１１２は、カップリングレンズ１１１１を介した光のビーム径を規定する。シリンドリカルレンズ１１１３は、アパーチャ１１１２を通過した光ビームをミラー１１１７を介して偏向手段であるポリゴンミラー１１１４の偏向反射面近傍に集光する。

ポリゴンミラー１１１４は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面には６面の偏向反射面が形成されている。そして、回転機構により、矢印Ｙに示す方向に一定の角速度で回転されている。

従って、光源ユニット１１００から出射され、シリンドリカルレンズ１１１３によってポリゴンミラー１１１４の偏向反射面近傍に集光された光は、ポリゴンミラー１１１４の回転により一定の角速度で偏向される。

ｆθレンズ１１１５は、ポリゴンミラー１１１４からの光の入射角に比例した像高をもち、ポリゴンミラー１１１４により一定の角速度で偏向される光の像面を、主走査方向に関して等速移動させる。トロイダルレンズ１１１６は、ｆθレンズ１１１５からの光をミラー１１１８を介して、感光体ドラム１０３０の表面に結像する。

トロイダルレンズ１１１６は、ｆθレンズ１１１５を介した光束の光路上に配置されている。そして、このトロイダルレンズ１１１６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１１１４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。又、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１１１４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。本実施の形態では、走査光学系は、ｆθレンズ１１１５とトロイダルレンズ１１１６とから構成されている。なお、ｆθレンズ１１１５とトロイダルレンズ１１１６の間の光路上、及びトロイダルレンズ１１１６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よい。

この場合に、面発光レーザアレイＬＡが、図１０に示されるように配置されているとする。そうすると、面発光レーザアレイＬＡでは、各面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）の中心から副走査方向に対応する方向に垂線を下ろしたときの副走査方向に対応する方向における各面発光レーザ素子の位置関係が等間隔（間隔ｄ２とする）となる。そのため、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光源が並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。例えば、副走査方向に対応した方向に関する面発光レーザ素子のピッチｄ１が２６．５μｍであれば、前記間隔ｄ２は２．６５μｍとなる。

そして、光学系の倍率を２倍とすれば、感光体ドラム１０３０上では副走査方向に５．３μｍ間隔で書き込みドットを形成することができる。これは、４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）に対応している。すなわち、４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）の高密度書き込みができる。もちろん、主走査方向に対応する方向の面発光レーザ数を増加したり、前記ピッチ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、光源の点灯のタイミングで容易に制御できる。

又、第１の実施の形態に係る面発光レーザ素子１０は低コストでありながら、出力を増大させた場合でも高次横モードが発振しにくい構造であるため、単一基本横モードで高い光出力を得ることができる。従って、微小な円形ビームスポットを精度良く形成することができ、更に出力が高いために感光体ドラム１０３０での線速の高速化が可能となり、レーザプリンタ１０００において高精細な画像を高速で形成できる。

又、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。

又、第１の実施の形態に係る面発光レーザ素子１０は、高い放熱性と広いプロセスウィンドウとを兼ね備えているため、高い放熱性を維持しながら低コストで素子数を増加させ、面発光レーザアレイを実現できる。これによりレーザプリンタ１０００では、高精細な画像を高速で形成することが、低コストで実現できる。

このように、第２の実施形態に係る光走査装置１０１０によれば、光源ユニット１１００が面発光レーザアレイＬＡを含んでいるため、面発光レーザ素子の動作電流ばらつきを抑制可能となり、感光体ドラム１０３０の表面上に高精彩な潜像を高速で走査形成することが可能な光走査装置を低コストで実現できる。

又、第２の実施形態に係るレーザプリンタ１０００によれば、面発光レーザアレイＬＡを含む光走査装置１０１０を備えているため、低コストで、高精細な画像を高速で形成するレーザプリンタを実現できる。

又、第２の実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ１０００を例に説明したが、これに限定されるものではない。要するに、面発光レーザ素子１０を用いた面発光レーザアレイを有する画像形成装置であれば、高精細な画像を高速で形成することができる。

又、画像形成装置において、画像情報は、多色のカラー情報であってもよい。カラー画像を形成する画像形成装置であっても、カラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、高精細な画像を高速で形成することができる。

又、画像形成装置は、カラー画像に対応し、例えばブラック（Ｋ）用の感光体ドラム、シアン（Ｃ）用の感光体ドラム、マゼンダ（Ｍ）用の感光体ドラム、イエロー（Ｙ）用の感光体ドラムの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よい。

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

１０、１０Ａ、１０Ｂ面発光レーザ素子
１０１基板
１０２下部ブラッグ反射鏡（下部ＤＢＲ）
１０３下部スペーサ層
１０４活性層
１０５上部スペーサ層
１０６上部ブラッグ反射鏡（上部ＤＢＲ）
１０８電流狭窄層
１０８ａ選択酸化領域
１０８ｂ電流狭窄領域
１０９コンタクト層
１１０柱状構造（メサ構造）
１１０ａ底面
１１１保護膜
１１２上部電極
１１３下部電極
１２０共振器
１０００レーザプリンタ（画像形成装置）
１０１０光走査装置

特開２０１０−２１２５１５号公報

Claims

基板上に下部ブラッグ反射鏡、活性層を含む共振器、及び上部ブラッグ反射鏡を積層する工程と、
前記活性層より上層のみをエッチングし、前記活性層より上層のみにより柱状構造を形成する工程と、
前記柱状構造を形成する工程の後、前記活性層がエッチングされていないことを非破壊で確認する工程と、を有し、
前記非破壊で確認する工程では、前記柱状構造、及び前記柱状構造の周辺のＰＬ強度プロファイルを測定して前記活性層がエッチングされていないことを確認する
面発光レーザ素子の製造方法。
基板上に下部ブラッグ反射鏡、活性層を含む共振器、及び上部ブラッグ反射鏡を積層する工程と、
前記活性層より上層のみをエッチングし、前記活性層より上層のみにより柱状構造を形成する工程と、
前記柱状構造を形成する工程の後、前記活性層がエッチングされていないことを非破壊で確認する工程と、を有し、
前記柱状構造を形成する工程では、所定間隔で複数個配列された柱状構造を形成し、前記非破壊で確認する工程では、各々の前記柱状構造、及び隣接する前記柱状構造の間のＰＬ強度プロファイルを測定して前記活性層がエッチングされていないことを確認する
面発光レーザ素子の製造方法。
前記柱状構造は、ドライエッチングを含むエッチング工程により形成される請求項１または２に記載の面発光レーザ素子の製造方法。