JPH06101609B2 - 半導体レ−ザ装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は複数個の半導体発光体がモノリシックに形成さ
れた半導体レーザ装置の製造方法に関する。

〔従来の技術および問題点〕

従来、例えば特開昭59-186に開示されているように、半
導体レーザまたは発光ダイオード（LED）を複数個用い
て光走査装置を設計する場合、第７図に示すように発光
体からの光の出射方向が一点P₀で交わるように光源を配
置し、複数の走査スポツトを良好な結像状態を保ちなが
ら被走査面（不図示）に対して走査できるよう工夫され
ていた。

第７図はその典型的な従来例を示したものであり、光源
と偏向器の間の光学系を偏向走査面と垂直な方向から見
た図である。71a,71bは半導体レーザであり、各レーザ
はマウント72の上にその光束発生面がマウント72の端面
と平行になるように配されている。半導体レーザ71a,71
bが設けられているマウント72の端面72a,72bは、各レー
ザ71a,72bからの発散光束の中心光線ha,hbが同一の点P₀
を通過して来たかの如く設定される。換言すれば、半導
体レーザ（71a,71b）が設けられる位置で、端面72aと72
bに各々法線をたてると、各々の法線がP₀を通過するよ
うに、端面72aと72bは設定されている。更に、偏向走査
面と平行な方向から見れば、各々の半導体レーザの中心
光線ha,hbのP₀点を通過する位置が、偏向走査面と直交
する方向にわずかに変位するように、マウント72上に設
けられる半導体レーザの位置は設定される。上記P₀点と
偏向器の偏向反射面78の所定の近傍の点Ｐとは、結像レ
ンズ74により光学的共役な関係に保たれている。

このように、複数個の半導体発光体（例えば半導体レー
ザ）をそれぞれの光の出射方向が異なるように配置する
ためには、上記例に示したようにマウント上に位置合せ
をしてハイブリツドに構成する必要があった。以下便宜
上、複数個の半導体発光体としてアレーレーザという言
葉を使用するが、原理的にはLEDアレーのような発光体
にも当てはまる。

また、モノリシツクに形成されたアレーレーザを使用す
る場合には、アレーレーザの前面に何らかの光学系を設
置する必要がある。特開昭58-211785に開示されている
例としては、プリズムがアレーレーザの前面に配置され
ている。これを第８図に示す。

第８図は半導体アレーレーザが５つの発光部を有する場
合のプリズムの断面を示すものである。81は５つの発光
部（81a,81b,81c,81d,81e）を有する半導体アレーレー
ザであり、82はプリズムである。発光部81aからの光束
の中心光線haは傾斜面82aにより屈折されあたかもP₀を
通過して来たかのように曲げられる。同じく81bからの
中心光線hbは傾斜面82bにより、81dからの中心光線hdは
傾斜面82dにより、81eからの中心光線heは傾斜面82eに
より、それぞれあたかもP₀を通過して来たかのように曲
げられる。なお、81cからの中心光線hcは平面82cを垂直
に通過して行き、この中心光線hcの延長線上にP₀が存在
する。このように各発光部に対応して傾斜角を定めた傾
斜平面が設けられ、プリズム82を出射後の各光束の中心
光線は、あたかもP₀から出射したかのようにその方向を
制御されている。このP₀は前述したように偏向反射面の
近傍の所望の位置Ｐ（不図示）と光学系を介して共役に
保たれる。

この場合の問題点はプリズム82の微細加工精度及び方
法、プリズム82とアレーレーザ81との位置合せ及び接合
方法などであり、アレーレーザのピツチ小さくなる程難
しくなる。実際、100μｍ以下ではほぼ不可能である。

一方、第９図は光学系即ちリレー光学系93で同様の効果
を持たせようとしたもので、アレーレーザ91a,91bから
出射した光を平行化して結像させるコリメータレンズ92
とシリンドリカルレンズ95との間にリレー系93を介在さ
せてポリゴン面94に結像した例であり、良好な結像状態
で被走査面（不図示）上に結像される。

この場合の問題点は光路長であり、リレー系自体で約20
cm長くなってしまう。

一方、上記の如き問題点を解決するため、本出願人は特
願昭59-240418号、特願昭60-424号等で、複数個の半導
体レーザがモノリシックに形成され、かつ、各々の半導
体レーザの出射方向が異なっている半導体装置を既に提
案している。

〔発明の概要〕

本発明は、簡単に製造でき、レンズ等と組み合せて光路
長の短い光学系を構成出来る半導体レーザ装置を少ない
工程で精度良く製造する方法を提供することを目的とす
る。

本発明の上記目的は、互いに光の出射方向が異なる複数
個の半導体レーザをモノリシツクに形成して成る半導体
レーザ装置を製造する方法であって、半導体ウエハー上
に、個々の半導体レーザの活性領域を制限するストライ
プ状のパターンを半導体レーザの共振器面に略垂直な所
定の方向に複数装置分形成する際に、前記所定の方向に
隣り合う装置のストライプパターンを共に含む部分を設
けて、この部分をへき開することにより、前記隣り合う
装置の共振面を１回のへき開で形成することによって達
成される。

〔実施例〕

以下、本発明を図面を用いて詳細に説明する。

半導体レーザを製造する方法としては、フオトリソグラ
フイプロセスにより、第３図で図示したようなフオトリ
ソパターンを形成し、図中、A,A′,A″,Aでへき開
し、共振器面を形成する方法が考えられるが、AA′間、
Ａ″Ａ間が無駄になるし、２つの共振器面を形成する
のに２回のへき開が必要であり、歩留りの低下につなが
る。そこで、本発明では２つの共振器面を１回のへき開
で形成するものである。

第１図は、本発明の方法で形成されたウエハー上のスト
ライプパターンの様子を示す平面図である。図中、１〜
１″はそれぞれ、１の部分を１単位とする個々の斜出ア
レーレーザを示し、２〜２′はこれらレーザがかさなり
合っている部分を示している。11〜15は個々の半導体レ
ーザ（ａ−Ａでへき開したアレーレーザにおいて）を示
し、11a〜15aは各半導体レーザ11〜15における電流の注
入域、即ち発光域に対応する。そして、この注入域11a
〜15aの延長線（以下、共振方向を称する。）11b〜15b
と共振面16および17に立てた法線13とのなす角がそれぞ
れφa,φb,φc,φd,φｅとなるように形成されている。

なお、共振面16および17は、通常基板として用いられる
結晶（例えばGaAs）のへき開面が利用されるので平行で
あるが、ドライエツチングのように平行度が若干異なる
可能性のあるような場合には、レーザ出射前面側の共振
面16を基準に考える。

共振面16および17で共振した光はレーザ光として共振面
16より出射する時、ほぼスネルの法則に従って曲げられ
る。図中、11c〜15cは光出射方向を示す。

ここで、任意の光出射方向と法線18とのなす角、すなわ
ち出射角をθとすればn/n₀＝sinθ/sinφの関係が成り
立つ。例えばGaAs結晶から出射する場合を考えると、ｎ
（結晶の屈折率）は約3.5、n₀（空気の屈折率）は約１
であるので、φを１度に選べば、レーザ光は法線18に対
して約3.5度傾いて出射する。

この場合、出射側と反対側の一点P₀付近から出射したか
の如く共振面を形成することにより、前述のプリズム88
（第８図）やリレー光学系98（第９図）などの付加的な
構成要素が不要となる。そして、簡単な走査光学系を利
用した装置で良好な結像状態が得られるような光源が実
現可能となる。なお、図中11a〜11cは電流注入領域を示
す。

アレーレーザ間の間隔ｌや互いの出射方向のずれθ（θ
_１，θ_２）は一般的には一定値を用いるのが装置設計上
便利である。即ちθ_１＝θ_２となるが、必ずしも一定値
をとる必要はない。そして、ｌとθの関係は用いる光学
系、特に第９図のコリメータレンズ98の焦点距離に依存
する。

第２図は第１図Ｂ−Ｂ′線からみた断面図である。以
下、この図を用いて製造プロセスを詳しく述べる。

まず、基板５としてｎ型GaAsを用いた。このｎ型GaAs基
板５上に、ｎ型（Siドープ）GaAs層６を約２μｍ、続い
てｎ型AlGaAs層（クラツド層）７を２μｍ、ノンドープ
GaAs層（活性層）８を0.1μｍ、ｐ型（Beドープ）AlGaA
s層（クラツド層）９を２μｍ、ｐ型GaAs層10を0.2μ
ｍ、順次、分子線エピタキシ法により成長させた後、窒
化シリコンプラズマCVD膜を全面に被覆する。その後、
通常のフオトリソグラフイプロセスにより、第１図中の
２−２′で示されているように１と１′のレーザースト
ライプがかさなり合うように、電流注入域（１のアレー
レーザの場合11a〜15aの部分）をエツチングで取り除
き、CrおよびAuの積層電極20でカバーした。電極20は、
個々のレーザが独立に駆動できるように（１のアレーレ
ーザの場合、11〜15の部分）フオトリソブラフイプロセ
スにより分離した。裏面に、AuGeおよびAuの積層電極21
を形成した後、熱拡散によりオーミツクを実現した。線
ａ−A,a′−Ａ′のようにレーザがかさなり合っている
部分２の中間で各単位毎にへき開し、共振器面を形成し
た。そして個々の電極はワイヤボンデイングで取り出し
た。

第４図、第５図、第６図は本発明の変形例であり、いず
れも１回のへき開で両側を共振器面として利用出来るパ
ターンである。それぞれＢ−Ｂ′線からみた断面図は第
２図と同様である。

本実施例ではGaAs系を用いたストライプ電極型レーザ
（利得導波型レーザの一種）を例にとって述べたが、他
の利得導波型、例えばプロトンボンバード型や拡散スト
ライプ型にも適用可能であり、また、BH構造，リツジウ
エーブ構造等の屈折率導波型のレーザに対しても有効で
ある。また、基板加工した構成をもつレーザに対しても
有効である。

加えて、半導体レーザの材料はGaAs・AlGaAs系の他、In
P・InGaAsP系、AlGaInP系等の材料に対しても同様にあ
てはまるのは言うまでもない。成長方法は、分子線エピ
タキシー法の他、液相エピタキシヤル、MOCVD法におい
ても同様に有効である。実施例では、基板にｎ形を用い
たがＰ形についても同様に有効であり、更に半絶縁性基
板上にｎもしくはＰ形GaAsを成長した基板を用いても同
様に有効である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、光出射方向の異なるアレ
ーレーザの作成において、１回の劈開により両側共通の
共振器面が形成出来るように、注入領域が、設けられて
いる事を特徴とする半導体レーザの製造方法を採用する
事によりピツチ幅を再現性よく取り出す事が可能にな
り、へき開する回数が減少し（例えば、図１と図３を比
べた場合、へき開数が半分になる）歩止りの向上を可能
にした。同時に、半導体発光体ウエハーを密度よく利用
する事が可能になった。

この光出射方向の異なるアレーレーザを用いることによ
り、多数の点からのレーザ光を走査光学系を用いて媒体
上に良好に結像させることができるので、レーザビーム
プリンタ等の光学装置の光源としては極めて有利であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるウエハー上のパターンを示す平面
図、第２図は第１図Ｂ−Ｂ′線からみた断面図、第３図
はウエハー上の通常のパターンを示す平面図、第４図、
第５図及び第６図は夫々本発明によるパターンの変形例
を示す平面図、第７図はレーザーがハイブリツドに配置
された従来例を示す図、第８図は出射方向一定のアレー
レーザとプリズムを合体して出射方向を異ならせた従来
例を示す図、第９図は出射方向一定のアレーレーザを光
学系で補正しようとした場合の従来例を示す図である。 1,1′,1″……斜出アレーレーザ、 16,17……共振面。

フロントページの続き (72)発明者 関口 芳信 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 宮沢 誠一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに光の出射方向が異なる複数個の半導
   体レーザをモノリシツクに形成して成る半導体レーザ装
   置を製造する方法であって、半導体ウエハー上に、個々
   の半導体レーザの活性領域を制限するストライプ状のパ
   ターンを半導体レーザの共振器面に略垂直な所定の方向
   に複数装置分形成する際に、前記所定の方向に隣り合う
   装置のストライプパターンを共に含む部分を設けて、こ
   の部分をへき開することにより、前記隣り合う装置の共
   振面を１回のへき開で形成する半導体レーザ装置の製造
   方法。