JPH06244496A

JPH06244496A - マルチビーム半導体レーザ装置

Info

Publication number: JPH06244496A
Application number: JP2920293A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Otoma; 広己乙間; Hideki Fukunaga; 秀樹福永; Nobuaki Ueki; 伸明植木; Hideo Nakayama; 秀生中山
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1993-02-18
Filing date: 1993-02-18
Publication date: 1994-09-02

Abstract

(57)【要約】【目的】各発光部におけるレーザの出力の電気的漏話
による変動を抑えた独立駆動マルチビーム半導体レーザ
を提供すること。【構成】半導体基板１４上に一対のクラッド層１５，
１７とこのクラッド層間に活性層１６を含む半導体多重
層を形成し、半導体多重層の半導体基板とは反対側にコ
ンタクト層１８を積層し、コンタクト層１８上に絶縁膜
１９，２１，２０，２２と電極２３，２６，２４，２５
とを交互に順次積層し、電極２３，２６，２４，２５の
一方側の端部をコンタクト層１８の表面まで伸延して接
触させてストライプ電極とし、電極２４，２５の上面を
ボンディングパッドとすると共に、電極２３，２６の他
方側の端部を絶縁膜２０，２２から露出させてボンディ
ングパッドとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光通信用光源、情報
処理端末装置用光源、及び各種計測器用光源等に広く利
用されている半導体レーザ装置に係わり、特に独立駆動
可能な複数の発光部を有するマルチビーム半導体レーザ
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ビーム間隔が１０〜１００μｍという狭
い間隔で配置されており、かつ各ビームを独立に駆動す
ることが可能なマルチビーム半導体レーザ装置は、レー
ザビームプリンター、光ディスクドライブあるいは光通
信における光源等の分野における高速化を担う素子とし
て注目されている。

【０００３】従来、この種のマルチビーム半導体レーザ
装置は、そのビーム間隔が１００μｍ程度と大きいため
に、その電極部位としては、例えば４本ビームの場合、
図４で示すような半導体コンタクト層１上に帯状の電極
２と、電極に電流を注入するための通電ワイヤーとの接
続部であるボンディングパッド３を、電極の一部に設置
するような配線がとられていた。しかし、光学系装置を
簡素にできるという理由より作製したビーム間隔が数十
μｍと小さい３本以上のマルチビーム半導体レーザ装置
に関しては、スペースの制約により従来のように帯状電
極の一部にボンディングパッドを形成できない問題があ
った。

【０００４】そこで、特開平２−２３７１８６号公報あ
るいは特開平２−３９５８３号公報に示されるビーム間
隔の狭い独立駆動型マルチビーム半導体レーザ装置にお
いては、図５に示すようにボンディングパッド４を電極
ストライプ５とは離れた位置に付設し、その間を微細化
した配線６，７で引き回して接続している。

【０００５】ところで、半導体コンタクト層上で配線を
引き回す構造においては、引き回された配線が活性層上
を横切るため、外部発光部８，９から出力されるレーザ
光と内部発光部１０，１１から出力されるレーザ光間に
おいて、電気的漏話が大きくなるといった問題点があっ
た。すなわち、上記配線７が形成された部位の下方側に
は活性層が一様に形成されているため、活性層上を横切
る内部のレーザの配線７から外部レーザの活性層にキャ
リアが注入され、発光部８，９から射出される外部レー
ザ光の出力と発光部１０，１１から射出される内部レー
ザ光の出力が互いに影響を受ける問題点があった。ま
た、ビーム数が多くなればなるほど、活性層を横切る配
線数も多くなり、配線から意図せざるレーザへの電流注
入が多数おこるばかりでなく、多数の電極配線を引き回
した結果、個別のレーザの電極ストライプの形状がそれ
ぞれ異なり、レーザ特性のバラツキの原因にもなる。

【０００６】また、特開平２−２５７６８９号公報に記
載されているようなマルチビーム半導体レーザでは、半
導体レーザのストライプ電極に相当する電極と、ボンデ
ィングパッドと、このボンディングパッドと前記電極ス
トライプを接続する引き回し配線部とをヒートシンクに
付設し、このヒートシンクのストライプ電極とマルチビ
ーム半導体レーザのストライプ電極が重なり合うように
ジャンクションダウンでヒートシンクとマルチビーム半
導体レーザを接続する構成が採られている。この構成
は、半導体レーザのコンタクト層上に電極配線を引き回
さずに済むので、引き回し配線からの意図せざるレーザ
への電流注入はおこらない。しかし、隣接ビーム間隔が
数十μｍと小さいマルチビーム半導体レーザ装置では、
ヒートシンクの電極とマルチビーム半導体レーザの電極
を張り合わせるときの位置合わせの精度に問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の問題に
着目してなされたもので、その課題とするところは、半
導体コンタクト層上で引き回された電極とボンディング
パッドを結ぶ配線から意図せざるレーザへの活性層に電
流が注入されることを避け、各発光部におけるレーザの
出力の電気的漏話による変動を抑えた独立駆動マルチビ
ーム半導体レーザを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のマルチビーム半
導体レーザ装置は、半導体基板上に一対のクラッド層と
このクラッド層間に活性層を含む半導体多重層を形成
し、該半導体多重層の上記半導体基板とは反対側にコン
タクト層を積層し、該コンタクト層上に絶縁膜と電極と
を交互に順次積層し、上記電極の一方側の端部を上記コ
ンタクト層の表面まで伸延して接触させてストライプ電
極とし、上記電極の他方側の端部を前記絶縁膜から露出
させてボンディングパッドとしたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明によれば、電極が活性層から離れた位置
に配置されるので、配線から意図せざるレーザへの活性
層に電流が注入されることを防ぐことが可能となる。ま
た、立体配線を幾重にも重ねることにより、事実上、引
き回し配線では不可能なビームの数無制限のマルチビー
ム化が可能となる。

【００１０】

【実施例】以下、実施例に基づいて、本発明を具体的に
説明する。

【００１１】図１は、本発明のマルチビーム半導体レー
ザ装置の第１実施例を示す概略斜視図である。第１実施
例は、４本ビームのマルチビーム半導体レーザ装置であ
る。第１実施例のマルチビーム半導体レーザ装置は、４
つの独立駆動可能な発光部を有する装置本体１２ａと、
この装置本体１２ａ上半面に取り付けられたＳｉＯ₂や
Ｓｉ₃Ｎ₄あるいはポリイミド等の絶縁性材料からなる
絶縁膜１９，２０，２１，２２と通電ワイヤー (図示せ
ず) をボンディングするのに必要な幅（約１００μｍ）
を有する金を主成分とする金属ならびにそれらの合金か
らなるボンディングパッド部兼引き回し配線部、すなわ
ち、電極部２３，２４，２５，２６とが交互に積層され
た階段状の立体電極部位（上部電極部位）１２ｂと、装
置本体１２ａの下半面に取り付けられた共通電極１３と
でその主要部が構成されているものである。

【００１２】まず、上記装置本体１２ａは、ｎ−ＧａＡ
ｓの基板１４とこの基板１４上に積層された厚さ約１μ
ｍのＳｉドープｎ−Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓクラッド層１
５と、このクラッド層１５の上に積層された厚さ約０．
１μｍの活性層１６と、この活性層１６の上に積層され
た厚さ約０．７μｍのＭｇドープｐ−Ａｌ_0.4Ｇａ_0. ₆
Ａｓクラッド層１７と、このクラッド層１７の上に積層
されたＭｇドープｐ⁺−ＧａＡｓコンタクト層１８とで
その主要部が構成されており、これらを有機金属気相成
長法（ＭＯＶＰＥ）により作製する。また、不純物によ
る無秩序化技術（ＩＩＤ）を用いて横方向の電流閉じ込
め領域と光学的空洞（図において双方をまとめて符号Ａ
で模式的に示す）とを上記装置本体１２ａに形成しマル
チビーム化する。

【００１３】次に、上部電極部位１２ｂの製造工程を図
２を参照して説明する。

【００１４】図２（ａ）において、１２ａは、マルチビ
ーム半導体レーザ装置の主要部である装置本体（厚さ約
１００μｍ）であり、互いに独立駆動可能な４つのレー
ザ光放出部２７を持つ。装置本体１２ａの上側表面上に
はＳｉＯ₂等のシリコン系酸化物、Ｓｉ₃Ｎ₄等のシリ
コン系窒化物あるいはポリイミド等の絶縁膜１９によっ
て４つのコンタクトホール２８が形成されているが、こ
れは上記装置本体１２ａをＩＩＤ技術によりマルチビー
ム化した結果形成されたものである。それぞれのコンタ
クトホール２８の間隔は、数１０〜１００μｍ程度にす
る。

【００１５】次に、同図（ｂ）に示すように、フォトレ
ジスト２９を通常のフォトリソグラフ法を用いて塗布す
る。

【００１６】次に、同図（ｃ）に示すように、Ａｕ／Ｃ
ｒまたはＡｕ／ＡｕＺｎ等の金を主成分とする電極材料
２３，２６を蒸着または、スパッタリングによって２０
０〜３００ｎｍ程度付着する。そして、フォトレジスト
２９を有機溶剤で充分に剥離することによってフォトレ
ジスト２９上の不要な金属Ｂをリフトオフする。

【００１７】次に、同図（ｄ）のように、再びフォトレ
ジスト３０ａ，３０ｂを通常のフォトリソグラフ法を用
いて塗布する。この時、一層目の電極２３，２６材料上
に塗布された左右両端にあるフォトレジスト３０ａ，３
０ｂの幅は、通電ワイヤが十分にボンディングできる幅
（約１００μｍ程度）とする。

【００１８】次に、同図（ｅ）で示すように、ＳｉＯ₂
等の絶縁膜２０，２２をスパッタまたはＥＢ（電子ビー
ム）蒸着によって１００〜２００ｎｍ程度の厚みに付着
させ、フォトレジスト３０，３０ａ，３０ｂを剥離し、
不要な絶縁膜Ｃをリフトオフする。

【００１９】次に、３回目のフォトレジスト３１，３１
ａ，３１ｂを同図（ｆ）のように塗布するが、このと
き、フォトレジスト３１の幅が数１０μｍと小さいた
め、上記フォトレジスト３１上にＡｕ／Ｃｒ等の電極材
料２４，２５を付着させると、フォトレジスト３１の両
側部３２ａ，３２ｂに金属Ｄが完全に回り込むため、フ
ォトレジスト剥離が不可能になる。

【００２０】そこで、同図（ｇ）に示すように、フォト
レジスト３１の頂部に傘状の膨出部３３を形成すること
によって、金属Ｄ付着後のリフトオフが容易に可能とな
る。この傘状の膨出部３３は、以下に述べるようなプロ
セスで得ることができる。すなわち、フォトレジストを
マルチビーム半導体レーザ装置の基板 (図（ｆ）に示さ
れる基板（但しレジスト塗布前））上に塗布し、スピナ
ーを用いてフォトレジストの膜厚を均一にした後、９０
°Ｃ、１０分のプリベイクを行う。プリベイクを行った
レジスト上にレジストパターンをアライナーによって露
光する。レジストを塗布し露光を行った半導体レーザ基
板をモノクロロベンゼンに１０分浸し、フォトレジスト
の表面を硬化する。その後、現像液に約１０分浸せば同
図（ｇ）に示すような傘状の膨出部３３を有したフォト
レジスト３１’を形成することができる。

【００２１】同図（ｇ）に示される状態において、有機
溶剤でフォトレジスト３１’，３１ａ，３１ｂを剥離す
れば、フォトレジスト３１’，３１ａ，３１ｂと共に金
属Ｄも容易に除去される。

【００２２】このようなプロセスを経たのちに図１の様
な立体的電極配線を有する独立駆動の４本ビーム半導体
レーザ装置が完成する。さらに、この工程を何回も繰り
返し、電極部位の配線を上部に幾重にも積み重ねれば、
４本以上のマルチビーム半導体レーザ装置も作成可能で
ある。また、フォトレジスト塗布、蒸着、剥離の繰り返
しという単純なプロセスにより、装置の製造も簡便であ
る。配線および絶縁膜は、それぞれ約２００ｎｍ以下程
度の厚みであり、これらを交互に幾重にも上部方向に積
み上げた立体配線は、線幅数μｍ程度の通常の引き回し
配線を同一平面内に引き回した時に受ける基板平面内で
の場所的制約を一切受けない利点を有する。

【００２３】また、電極は金を主成分とする金属ならび
にそれらの合金から構成されているので、半導体レーザ
装置の装置本体１２ａのコンタクト層１８のキャリア濃
度を１０¹⁹ｃｍ^-3程度にしておけば容易にオーミック電
極を形成できる。

【００２４】次に、本発明の第２実施例について図３を
参照して説明する。

【００２５】図３は、６本ビーム半導体レーザ装置を示
した図である。この第２実施例においては、半導体レー
ザ装置は、六つの独立駆動可能な発光部を有している。
同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ
線切断断面図である。この第２実施例においては、配線
部が３層構造となっており、半導体レーザ装置は、Ｓｉ
Ｏ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄等の絶縁膜３４〜３９を付着する領域
をボンディングパッド４０〜４５の幅程度（１００μ
ｍ）にしている。また、絶縁膜３５，３８と下層部の絶
縁膜３４，３９、及び、絶縁膜３６，３７と下層部の絶
縁膜３５，３８との密着性を上げるために、絶縁膜３
５，３８の下部に隠れる配線部４６，４７、及び、絶縁
膜３６，３７の下部に隠れる配線部４８，４９を数μｍ
程度と細くした例である。なお、図３において、５０は
共通電極、５１は基板、５２はクラッド層、５３は活性
層、５４はクラッド層、５５はコンタクト層である。ま
た、第２の実施例においては、コンタクト層５５と接触
する部分の電極は、複数の発光部の配列方向とは直交方
向に伸延されてストライプ電極５６〜６１が形成され
る。

【００２６】図３に示す第２実施例は、単純なプロセス
の繰り返しにより実質的に何本ビームでも形成できる１
例である。ボンディングパッドのスペースは、半導体レ
ーザチップをレーザのストライプとは垂直の方向に大き
くとることにより確保できる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、マルチビーム半導体レ
ーザにおいて、各レーザ発光部を駆動するための電極配
線を多層構造としたので、意図しない活性層の領域への
電流注入を避けることができ、電気的クロストークの少
ない独立駆動マルチビーム半導体レーザを作製すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマルチビーム半導体レーザ装置の第
１実施例を示す概略斜視図である。

【図２】図１に示すマルチビーム半導体レーザ装置の
製造方法を示す工程図である。

【図３】本発明のマルチビーム半導体レーザ装置の第
２実施例を示す平面図及び断面図である。

【図４】従来のマルチビーム半導体レーザ装置におけ
る電極構造の一例を示す説明図である。

【図５】従来のマルチビーム半導体レーザ装置におけ
る電極構造の他の例を示す説明図である。

【符号の説明】

１２ａ…装置本体、１２ｂ…上部配線部位、１３…共通
電極、１４…基板、１５…クラッド層、１６…活性層、
１７…クラッド層、１８…コンタクト層、１９〜２２…
絶縁膜、２３〜２６…配線部、２７…レーザ光放出部、
２８…コンタクトホール、２９…フォトレジスト、３
０，３０ａ，３０ｂ，３１，３１ａ，３１ｂ，３１’…
フォトレジスト、３１ａ，３１ｂ…側部、３２ａ，３２
ｂ…両側部、３３…膨出部、３４〜３９…絶縁膜、４０
〜４５…ボンディングパッド、４６〜４９…配線部、５
０…共通電極、５１…基板、５２…クラッド層、５３…
活性層、５４…クラッド層、５５…コンタクト層、５６
〜６１…ストライプ電極

フロントページの続き (72)発明者中山秀生神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に一対のクラッド層とこの
クラッド層間に活性層を含む半導体多重層を形成し、該
半導体多重層の上記半導体基板とは反対側にコンタクト
層を積層し、該コンタクト層上に絶縁膜と電極とを交互
に順次積層し、上記電極の一方側の端部を上記コンタク
ト層の表面まで伸延して接触させてストライプ電極と
し、上記電極の他方側の端部を前記絶縁膜から露出させ
てボンディングパッドとしたことを特徴とするマルチビ
ーム半導体レーザ装置。