JPS61120486A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
れた半導体装置に関する。

〔従来の技術および問題点〕

従来、例えば特開昭５９−１２’６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Ｐｏで交゛わる
ように光源を配置し、複数の走査スポットを良好な結像
状態を保ち々がら被走査面（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は半導体レーザーであり、
各レーザーはマウント７２の上にその光束発生面がマウ
ント７ｚの端面と平行になるように配されている。半導
体レーザー７１ａ。

７１ｂ　　が設けられているマウント７２の端面７２ａ
、７２ｂは、各レーザー７１ａ、　７１ｂからの発散光
束の中心光線ｈａ、ｈｂが同一の点Ｐｏを通過して来た
かの如く設定される。換言すれば、半導体レーザー（７
１ａ、　７１ｂ）が設けられる位置で、端面７２ａ　と
　７２ｂ　　に各々法線をたてると、各々の法線がＰｏ
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
半導体レーザーの中心光線ｈａ、ｈｂのＰｏ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ー
の位置は設定される。上記２０点と偏向器の偏向反射面
７３の所定の近傍の点Ｐとは、結像し／スフ４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
ザー）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
せをしてハイブリッ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ーとい
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、モノリフツクに形成されたアレーレーザーを使用
する場合には、アレーレーザーの前面に何らかの光学系
を設置する必要がある。特開昭５８−２１１７３５に開
示されている例としては、プリズムがアレーレーザーの
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，８
１ｄ。

８１ｅ）を有する半導体アレーレーザーであり、８２は
プリズムである。発光部８１ａから〆の光束の中心光線
ｈａは傾斜面８２ａにより屈折されあたかもＰＯを通過
して来たかのように曲げられる。同じ＜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ｈ
ｅは傾斜面８２８により、それぞれあたかもＰｏ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ｈａ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Ｐｏ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
ＰＯから出射したかのよってその方向を制御されている
。このＰＯ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とアレーレーザー８１との位置合せ及
び接合方法などであり、アレーレーザーのピッチが小さ
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９８で同様の効
果を持たせようとしたもので、アレーレーザー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／トリカルレンズ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２
０ｃｍ長くなってしまう。

本発明の目的は、ハイブリッドに半導体発光体を配置す
ることに起因する位置合せ誤差や集積密度の制限を排除
すると共に、光出射方向が一定でかつモノリシックに形
成されたアレーレーザを使用する場合のような付加光学
系の煩雑さを避けることを可能にする半導体装置を提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明による半導体装置は、上記目的を達成す、ｌめＫ
、複数個の半導体発光体がモノリシックに形成されてい
る半導体装置において、上述の半導体発光体のそれぞれ
からの光の出射方向が異なるようにこれら半導体発光体
が形成されている。

なお、以下の記載において用いられる「それぞれの発光
体からの光の出射方向が異なる」という表現は同一方向
に出射するものが１組もないという意味ではなく、広義
には出射方向の異なるものが１組以上存在するという意
味である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。

Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板１１’上に例えばダブルへテロ構造
のような半導体発光要素を作成した後、フォトマスクに
より図示されるような扇形のパターンを形成する。それ
ぞれの光出射端面は互いにθ１．θ２ずつずれて形成さ
れる。ファブリベロー共振面全形成する対向する面も同
様にθ工、θ２ずれて形成されるため、共振方向がθ１
．θ２ずつずれて、光出射方向１２ａ〜１２ｅもそれに
ともなって異ってくる。

この場合、出射側と反対側の一点Ｐｏ付近から出射した
かの如く互いの共振面を形成することにより、前述のプ
リズム８２（第８図）やリレー光学系９３（第９図）な
どの付加的な構成要素が不要とがる。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１３ａ〜１３８
は電流注入領域を示す。

アレーレーザー間の間隔ｌや互いの出射方向のずれθ（
θ１．θ２）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θｌ＝θ２　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９２の焦点距離
に依存する。即ち、コリメータレンズとＰｏの距離をＬ
　（Ｐｏ）とすれハ、Ｌ（ＰＯ）に比べてコリメータレ
ンズとアレーレーザーとの距離が小さい時にはおよそＬ
　（Ｐａ）×θ＝ｌの関係となる。なお、θはラジアン
で表わす。例えば、Ｌ　（Ｐｏ）が１３龍、／＝１００
μｍの時はθは約１度となる。

第２図は本発明の変形例を示し、第３図は第２図のＡ−
Ａ′線からみた断面図である。なお、第１図の場合もほ
ぼ同様な断面構造を有しており、以下、これらの図面を
参照して製造プロセスを説明する。

まず、ｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ基板３１のウェハ上に分子線
エピタキシ法によりｎ型ＧａＡｓ　３２　＋　ｎ型Ａ　
Ｉ！Ｇ　ａＡ６３３、ノンドープＧａＡｓ　３４　、　
Ｐ型Ａ　Ｉ　Ｇ’ａ　Ａ　ｓ３５、Ｐ型ＧａＡｓ　３６
を成長した後、第１図あるいは第２図に示されたような
扇形マスクを形成し、リアクティブイオンエッチ法によ
りＡｒおよびｃＪ２　　混合ガス雰囲気で垂直加工し、
ｎ型Ａ　Ｉ　Ｇ　ａＡｓｉａ層の途中まで堀り下げた。

フォトマスクパターンは第１図あるいは第２図に示すよ
うな扇形を縦横にくり返して形成される。

次に、８ｉ０ｚスパツタ膜を全面に被覆し、１ａａ〜１
３ｅの部分、あるいは２３ａ−２３ｃの部分をエツチン
グで取除き、ＣｒおよびＡｕの積層電極３７でカバーし
た。電極３７は１３ａ〜１３ｅの部分あるいは２ａａ〜
２３ｃの部分を独立に駆動できるように同じくフォトリ
ンゲラフィブロセスで分離した。

裏面はＡｕおよびＧｅの合金電極３８を形成した。

熱拡散によりオーミックを実現した後、第１図あるいは
第２図に示すように各単位毎にへき開又は切断により分
離した。そして、個々の電極はワイヤボンディングで取
出した。

第２図の場合は、ドライエッチによる堀下げを四方につ
いて行い中央部にオーミック電極を形成した例である。

この場合、Ｌ（Ｉ’ｏ）＝ｌＱｍ、１＝５０μｍ１θ＝
０．５度で良好な結像状態を得た。

第４図ｆａｌ　、　（ｂｌは本発明の別の実施例を示し
、それぞれＤ　Ｂ　Ｒ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｂｒ
ａｇｇ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　）レーザーを用いた場
合の断面図、平面図である。

ＤＢＲレーザーを使う場合は、アレーレーザーを放射状
に配置することにより、放射状に拡がるレーザー光が得
られる。

作成方法は通常のＤＢＲレーザー作成と同じであり、複
数のレーザーを放射状に配置する点が異なるだけである
。まず、基板４１上に順次クラッド層４２．活性層４３
．クラッド層４４を作成する。

次に、プラグ反射（ＤＢＲ）部に対応するクラッド層４
４を厚さ数百ｎｍまでエツチング除去し、この上に、干
渉露光により周期数百ｎｍの回折格子４５を放射状（第
４図（ｂｌ参照）に複数作成する。

最後に、活性部に対応するクラッド層４４の上面に電流
注入用の電極４６を、回折格子４５が形成されている方
向に沿って形成する。各部の長さは、ＤＢＲ部が数百μ
ｍ〜数μｍ、活性部が数百μｍ、ＤＢＲおよび導波部が
数百μｍである。

なお、Ｄ　Ｆ　Ｂ　（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｆｅｅ
ｄ　Ｂａｃｋ　）レーザーを使用した場合もほぼ同様に
、アレーレーザーを放射状に配置することによって目的
を達することができる。

これまでの説明は、１次元的な配列で一点Ｐｏを通るよ
うな場合について述べたが、発光体が２次元的に配列さ
れた場合についても各々の光出射方向を一点Ｐｏを通る
ように配列することにより、同様に目的を達することが
できる。その−例を第５図に示す。

１に５図は２次元的なアレーレーザーによる本発明の別
の変形例を示す斜視図で、第６図は第５図に示す個々の
レーザ一部分、すなわち発光部の構成断面図である。

以下、作成方法について述べる。まず、ｎ型Ｇ　ａ　Ａ
　ｓ基板６１上に反射多層（ｎ型Ａ　Ｉ　Ｇ　ａ　Ａ　
ｓ　　とｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓの積層）６２を形成し、さ
らにｎ型Ａ　／　Ｇ　ａ　Ａθ　、ｎ型Ｇ　ａ　Ａ　ｓ
を形成した後ドライエッチにより突起部６３を形成した
。つづいてＺｎの拡散によりＰ型頭域６４を設けてＰｎ
接合を形成した。そして、電流注入用の電極６５を形成
した後、ラッピングで約７０μｍまで薄くした。なお、
６６は出射端面を示す。次に、裏面にｎ型オーミック電
極６７を形成し、結晶全体としては第５図に示すように
湾曲させた。その結果、出射方向の異なるレーザーが実
現された。

なお、本発明の出射方向の異なるアレーレーザーは、第
９図に示したような機械的走査による偏向光学系のみな
らず、光の偏向手段として表面弾性波（ＳＡＷ）による
回折作用を用いたような系（不図示）に対しても有用で
ある。

〔発明の効果〕

本発明は以上述べたように、複数個の半導体発光体をモ
ノリゾツクに形成する際それぞれの光の出射方向が異な
るように設置するという簡単な工夫で多数の点からの発
光を平行化することを実現し、走査光学系を用いて媒体
上に結像走査するような光学装置（例えばレーザービー
ムプリ／りなど）の光源として極めて有効となる効果を
有しており、また、共振方向、従って出射方向の異なる
アレーレーザーを使用するとこの効果は更に顕著である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による半導体装置における発光体部分の
構成を示す一実施例、第２図は変形例、第３図は第２図
のＡ−Ａ’線からみた断面図、第４図（ａｌ、（ｂ）は
ＤＢＲレーザーを用いた場合の実施例を示し、それぞれ
断面図、平面図、第５図は２次元的なアレーレーザーに
よる別の変形例を示す斜視図、第６図は第５図に示す個
々のレーザ一部分の構成断面図、第７図はレーザーがハ
イブリッドに配置された従来例、第８図は出射方向一定
のアレーレーザーとプリズムを合体して出射方向を異な
らせた従来例、第９図は出射方向一定のアレーレーザー
を光学系で補正しようとした場合の従来例、である。 １２ａ〜１２’　ｓ　２２ａ〜２２Ｃ・・・光出射方向
３１〜３６．４１〜４４．６１〜６４・・・半導体発光
体特許出願人　　　キャノン株式会社 ン１ 第　　２　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　複数個の半導体発光体がモノリシックに形成されてい
   る半導体装置において、 前記半導体発光体のそれぞれからの光の出射方向が異な
   るように該半導体発光体が形成されていることを特徴と
   する半導体装置。