200929759 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明關係於面發光雷射、面發光雷射陣列、光掃描 裝置、影像形成設備、透光模組、及透光系統。更明確地 說，本發明關係於面發光雷射，發出垂直於其基板的方向 之光、具有多數面發光雷射的面發光雷射陣列、及一光掃 描裝置、影像形成設備、透光模組、及透光系統’各個具 有面發光雷射陣列。 【先前技術】 垂直空腔面發光雷射（以下稱“VCSEL”）係爲半導體 雷射，其發出垂直於其基板方向的光。當相較於邊緣發光 半導體雷射時，VCSEL具有的優點有：（1)低成本’ （2 )低能量測耗，（3 )較小尺寸，及（4 )容易執行二維積 集。近來，由於該等優點，VCSEL已經造成了很大的轟動 〇 面發光雷射具有電流侷限結構’以加強電流通量效率 。爲了形成電流侷限結構，通常對於A1As ( A1 :鋁，As :砷）層執行選擇氧化製程。在以下中，爲了方便’電流 侷限結構可以稱爲“氧化物侷限結構”（見例如專利文獻1 )。氧化物侷限結構可以藉由形成具有規定大小及具有側 面大的平台結構加以形成’該側面上曝露有一選擇氧化層 。然後’所形成之平台結構係在水蒸氣氛下加以處理’使 得在選擇氧化層中之鋁（A1)被選擇地由該平台結構的該 200929759 側面氧化。藉此，未氧化區保持在平台結構的中心或接近 平台結構中心。未氧化區（爲解釋目的’於此稱“侷限區’‘ )變成傳送區（或“電流注入區”）’該面發光雷射的驅動 電流係經過該傳送區。 在該氧化侷限結構中之銘氧化層（Alx〇y)(以下稱 氧化層）的折射率約1 · 6 ’其係低於該等半導體層的折射 率。因爲此特性’所以’在面發光雷射的諧振結構中的橫 向中產生了折射率差’及光被侷限在平台結構的中心’藉 以改良面發光雷射的發光效率。結果’有可能取得優良特 徵，例如較低臨限電流及較高效率。 爲了進一步改良面發光雷射的發光效率，更降低爲氧 化層造成之光散射損失。爲此，氧化層可以位於光電場的 駐波分佈的節點（同於例如非專利文獻1中所述）° 再者，在很多面發光雷射的應用中，有強力需求一光 束具有較高功率及單一峰形。然而，不好的是，在具有氧 化物侷限結構的面發光雷射中，由於氧化層所造成之在橫 向中之大折射率差，更高階橫向模式也被侷限及振盪。爲 了降低較高階橫向模式的光侷限，有必要降低在橫向中之 折射率差並降低侷限區的面積（大小）。 藉由將氧化層置放於光電場的駐波分佈的節點位置， 有可能降低氧化物層對電力分佈的影響，同時也降低折射 率差。再者，藉由降低侷限區域的面積（大小），則具有 較寬模式分佈的較高階橫向模式可能由該侷限區洩漏，因 此，有關於較高階橫向模式的侷限效率可能降低。雖然有 -6- 200929759 關於波長範圍’但爲了降低單一基本模式振盪，已經考量 侷限區的一邊或直徑需要被降低爲振盪波長的三或四倍。 例如，當振盪波長爲0.85微米時，侷限區域的一邊或直 徑爲3.5微米或更小’及當振盪波長爲1 . 3微米時，偈限 - 區域的一邊或直徑爲5微米或更小。藉此同時，臨限電流 値變得更小。 然而，當侷限區的尺寸如上所述地降低時，單一基本 0 模式只有在載件的注入位準相當低時才被控制。再者，當 載件的注入位準相當高時，高階橫向模式可能爲所產生熱 所造成之熱致透鏡效應或空間燒孔效應所振盪。明確地說 „ ，如上所述，當侷限區域的大小減少時，振盪區的大小相 對變小，而變得難取得高功率並使得面發光雷射電阻變大 〇 爲了克服該等問題及回應於增加輸出功率的需求，已 經有人提出幾個模式控制機制，其可以用於面發光雷射並 Q 且與氧化層無關。 例如，專利文獻2揭示一面發光半導體雷射，其中該 開口的直徑與電流侷限部的直徑係被決定使得根據有關於 P-側電極的區域的振盪器的折射率，在雷射光的高階橫向 模式中之振盪器中的光學損失與雷射光的基本橫向模式中 之振盪器中之光學損失間之差變大。 再者，專利文獻3揭示一面發光半導體雷射，其中相 對於振盪波長具有表示高折射率的厚度的GaAs層係被形 成在上DBR鏡上，及一凹槽被形成在GaAs層上，使得該 200929759 凹槽具 度，表 發光雷 的大小 。因爲 狀可控 ，也需 要的程 地增加 電流注 樣的面 低折射 利文獻 ^ 8 Onm 。因爲 而，由 所以有 被形成 凹槽係位於A丨氧化層與A1 As層間之分隔線上，該 有此一深度，使得在該凹槽下的GaAs層具有一深 示相對於該振盪波長的較低折射率。 然而，不好的是，在專利文獻2中所揭示之面 - 射中，橫向模式特徵、輸出等等容易受到電極開口 . 、在電極孔徑與選擇氧化結構間之位移等等的影響 這些缺點，而有必要更高對準準確度及製造的高形 0 制度，這變得很困難製造一樣的面發光雷射。另外 要執行嚴格製程控制，這造成製造成本上的增加。 再者，在專利文獻3中所揭示之面發光雷射需 . 序有：形成一介電膜並部份移除該介電膜，這不利 製造成本。另外，該裝置特徵也容易受到介電膜與 入區間之位移的準確度影響，而變得很困難製造一 發光雷射。 另一方面，當在半導體多層膜反射器中之多數 〇 率層之一整個爲選擇氧化層（如於此所述，例如專 1及專利文獻4)，氧化層的厚度變成在由50nm 3 的範圍內，這由於氧化造成之體積縮而造成大扭曲 氧化層的目的，所以氧化層被安置在作動層旁。然 於該扭曲，氧化層可以作爲加速劣化的主要成因， 一趨勢爲氧化層愈薄，則劣化進行速度愈快。 專利文獻4揭示一面發光雷射，其中中間薄膜 在電流偈限層的兩側上。中間薄膜爲具有A1成份比0 · 3 8 並具有厚度範圍於20nm至30nm間之AlGaAs薄膜。 200929759 然而，在專利文獻4所揭示之面發光雷射 折射率層均被氧化。因此，氧化層變得更厚， 造成之體積收縮造成之扭曲可能負面影響作動 徵的劣化。再者’在專利文獻1及專利文獻4 - 發光雷射中’當由作動層看時，電流侷限層係 與電場強度分佈的波腹位置間，這不利地增加 降低單一模式輸出。 ❹ 專利文獻5揭示一氧化物-侷限V C S E L， 佈布拉格反射器，具有重摻雜高A1含量（例 多，較佳係約98% )氧化物孔徑形成層設在低 . 例如，於〇%至35%間，較佳係約15% )第一, 含量（例如約6 5 %，較佳低於8 5 % )第二層之 在第一層與氧化物孔徑形成層間，設有一轉移 約20nm厚的相當薄層。在轉移層中，A1濃度 度方向上作改變。 ❹ 另一方面，在所謂用以降低在半導體分佈 器中之電阻的所謂組成物梯度層中，較佳地選 雜（見，例如專利文獻6 )。再者，較佳地， 層係位在電場強度分佈的節點位置處，以避免 增加。再者，較佳地，氧化物-侷限結構係位 分佈的節點位置處，以降低繞射損失。 然而，不好的是，在專利文獻5中所揭； 侷限VCSEL中，氧化物孔徑形成層（對應於 構）及轉移層（對應於組成物梯度層）彼此鄰 中，所有低 由於氧化所 層及加速特 所揭示之面 位在該節點 折射損失並 其包含一分 如 95%或更 A1含量（ 罾與中間A1 間。再者， 層，其具有 線性地在厚 布拉格反射 擇地增加摻 組成物梯度 吸收損失的 在電場強度 六之氧化物-電流侷限結 接。因此， -9- 200929759 很困難同時將該兩層定位在電場強度分佈的節點位置。 包含A1及As之選擇氧層的氧化率易受到膜厚度、A1 及As的組成物比率、氧化溫度等等所影響（例如’見非 專利文獻2)。再者’選擇氧化層的氧化率係爲在氧化程 . 序開始前，已經形成在選擇氧化層的側面上的本質氧化膜 的厚度所影響。 當氧化量與想要的不同，因此電流注入區的大小改變 0 ，所以對主動層中之振盪有所貢獻的區域大小可能也改變 。結果，包含光輸出的裝置特徵可能改變及產品的良率降 低。明確地說，單一模式裝置的電流注入區的大小係小於 . 多模式裝置的電流注入區。因此，單一模式裝置的裝置特 徵似乎嚴重地受到在選擇氧化層中之氧化量的變化所影響 。明確地說，當電流注入區的大小變得比想要爲大時，則 裝置可能操作於多模式，及製造單一模式裝置的良率被降 低。 ❹ 專利文獻1 :美國專利5，493，577 專利文獻2:日本專利特開2002-208755 專利文獻3:日本專利特開2003-115634 專利文獻4 :日本專利特開平n _ 2 6 8 7 9 專利文獻5 :日本專利特開2〇〇6_5〇428 1 專利文獻6:日本專利2757633 非專利文獻 1: 1 999 年由 A.E. Bond, P.D. Dapkus， J.D.O’Brien，所著在IEEE文刊之量子電子選定標題， vol· 5，No· 3，ΡΡ·574-581的“低損失單一模垂直空腔面發 -10- 200929759 光雷射的設計”。 非專利文獻2: 1997年由J. 電子，vol. 3, ρρ·916-926 ° - 【發明內容】 . 本案所欲解決的問題 依據很多傳統面發光雷射的光 0 一模式輸出的光學特徵即使在電流 相同時仍會有所變化。本案諸發明 發現氧化層的厚度可能在批次間有 . 次中，即使選擇氧化層的厚度、A1 同時，仍會改變；氧化層的厚度變 一，及氧化層的厚度特別是在氧化 。另外，部份面發光雷射顯示氧化 部（平台的側面）至氧化結束部（ 〇 係不均勻的。 , 本發明係根據發明人所取得之 之第一目的爲提供一面發光層及一 以容易製造、具有較高良率及較長 本發明之第二目的爲提供一光 定地執行高密度光學掃描，而不會 本發明之第三目的爲提供一影 地形成高品質影像，而不會造成高 本發明之第四目的爲提供一光
Select所著的“標的量子 學特徵的硏究，例如單 通過區的大小實質保持 人執行各種其他實驗並 所不同，甚至在相同批 組成物、及氧化狀態相 化係爲光學特徵成因之 開始的平台的側面變化 層的厚度，由氧化開始 平台的中間一內側部） 發現加以完成。本發明 面發光雷射陣列，其可 服務壽命。 學掃描裝置，其可以穩 造成高成本。 像形成設備，其能穩定 成本。 學傳送模組，其能穩定 -11 - 200929759 地產生高品質光學信號，而不會造成高成本。 本發明之第五目的爲提供一光學傳送系統，其能穩定 地執行高品質光學資料傳送，而不會造成高成本。 ， 解決問題的手段 依據本發明第一態樣，一面發光雷射包含：包括有作 動層的振盪器結構；各具有多數對低折射率層及高折射率 層的半導體分佈布拉格反射器，該等半導體分佈布拉格反 射器包夾該振盪器結構；及由選擇氧化含鋁的選擇氧化層 所形成之侷限結構。在此架構中，選擇氧化層係被包含爲 半導體分佈布拉格反射器的低折射率層的一部份。再者， 包含選擇氧化層的低折射率層包含第一及第二層。第一層 鄰接該選擇氧化層的一側與另一側之至少之一，及第二層 鄰接第一層。再者，在第一層中之A1含有率於選擇氧化 層的A1含有率，並大於第二層中者。 應注意當組成物由一側到另一側逐漸改變的組成物梯 度層被安置於折射率層間時，各個折射層的光學厚度可以 包含接合折射率層的各個組成物梯度層的一半。 藉此，選擇氧化層被包含作爲半導體分佈布拉格反射 器的低折射率層的一部份，及包含選擇氧化層的低折射率 層包含第一及第二層，該第一層鄰接選擇氧化層的一側及 另一側的至少之一，及該第二層鄰接該第一層。再者’在 第一層中之A1含有率係低於該選擇氧化層者並大於在第 二層中者。以此配置，當選擇氧化層被氧化時，變成有可 -12- 200929759 能提供有關於選擇氧化層的向內方向及氧化層的厚度’對 氧化率作更多的控制。因此，變得有可能容易降低氧化層 的厚度之變化。即’有可能使製造容易及良率更高。再者 ，也可能降低對作動層的扭曲的影響。 依據本發明第二態樣，其中提供一面發光雷射，用以 發出垂直於其基板方向的光。該面發光雷射包含：振盪器 結構，包含作動層，半導體分佈布拉格反射器，各個反射 器包含多數對的低折射率層及高折射率層，該半導體分佈 布拉格反射器切換該振盪器結構，及一侷限結構，其中電 流傳送區係爲氧化層所包圍，該侷限結構被形成在半導體 分佈布拉格反射器中並爲選擇氧化鋁所形成。在面發光雷 射中，氧化層包含第一與第二邊界面，該第一邊界面係設 在較接近作動層的一側，及第二邊界面係設在另一側；氧 化層的厚度逐漸地隨著至電流傳送區的距離的降低而降低 ;及相對於垂直於雷射光發光方向的虛擬面，該第二邊界 面係較第一邊界面傾斜。 藉此，有可能增加在較高階橫向模式中之臨限電流値 ，而不會劣化基本橫向模式中之斜率效率。因此，有可能 取得高單一模式，而不會發生高成本。 在此說明中，應注意的是，當組成物梯度層接近一折 射率層時’折射率層的光學厚度可以包含接近折射率層的 組成物梯度層的一半。 依據本發明第三態樣，其中提供一面發光雷射陣列， 其中積集有依據本發明實施例之面發光雷射。 -13- 200929759 藉此，因爲包含了依據本發明實施例的多數面發光雷 射，所以，變得有可能取得高單一模式輸出，而不會發生 高成本。再者，也可能使得製造容易及良率變高，並改良 服務壽命。 - 依據本發明第四態樣，其中提供在掃描面上掃描光的 光學掃描裝置。該光學掃描裝置包含：具有依據本發明實 施例之面發光雷射陣列的光源；一反射鏡，反射來自光源 Φ 的光；及一掃描光學系統，對應爲反射鏡所反射的光於掃 描面上。 藉此，因爲光學掃描裝置的光源包含依據本發明實施 . 例之面發光雷射陣列，所以，有可能執行高準確度光學掃 描’而不會有高成本問題。 依據本發明第五態樣，第一影像形成設備包含：至少 一影像載件；及依據本發明實施例的至少一光學掃描裝置 ’用以掃描具有影像資訊的光至影像載件上。 〇 藉此，因爲影像形成設備包含依據本發明實施例的至 少一光學掃描裝置，所以，有可能形成高品質影像，而不 會有高成本。 依據本發明第六態樣，第二影像形成設備包含：影像 載件；依據本發明實施例的面發光雷射陣列；及一曝光裝 置’依影像資訊驅動該面發光雷射陣列，並曝光該影像載 件。 藉此，第二影像形成設備包含依據本發明實施例的面 發光雷射陣列。因此，有可能形成高品質影像，而不會有 -14- 200929759 高成本。 依據本發明第七態樣’其中提供一光學傳送模組，依 據一輸入信號產生光學信號。該光學傳送模組包含依據本 發明實施例的面發光雷射陣列；及一驅動單元，用以依該 * 輸入電子信號’驅動該面發光雷射陣列。 藉此，因爲光學傳送模組包含依據本發明實施例的面 發光雷射陣列’所以，有可能形成高品質影像。 H 依據本發明第八態樣，其中提供一光學傳送系統。該 光學傳送系統包含：依據本發明實施例的光學傳送模組； 一光學媒體’爲光學傳送模組所產生之光學信號係經由該 - 光學媒體加以傳送；及一轉換器，用以將經由該光學媒體 傳送的光學信號轉換爲電子信號。 藉此’因爲光學傳送信號包含依據本發明實施例的光 學傳送模組’所以，有可能執行高品質資料傳送。 〇 【實施方式】 <<面發光雷射>> “第一實施例” 圖1爲顯示依據本發明第一實施例之面發光雷射1〇〇 的剖面圖。應注意的是’在圖中之Z方向係爲平行於雷射 振盪方向’及X方向及γ方向彼此正交並在正交於X方 向的面中。 面發光雷射100係被設計以振盪於8 5 0nm的波長帶。 如圖1所不’在面發光雷射層10〇中，下半導體DBR103 -15- 200929759 、下間隔層1 0 4、作動層1 0 5、上間隔層1 〇 6、上半導體 DBR107、及接觸層1 09被依序積層在基板1 〇1上。在以 下中，應注意的是，包含多數半導體層的積層結構爲方便 起見也可以稱爲“積層體”。圖2爲作動層1〇5附近的放大 . 圖，及圖3爲上半導體DBR107的部份放大圖。 基板101爲n-GaAs單晶基板。 下半導體DBR103包含40.5對的低折射率層l〇3a及 筒折射率層103b，低折射率層l〇3a係由“n-Al〇.9Ga〇.iAs’· 作成，及高折射率層l〇3b係由“η-Α1〇.丨Ga〇.9As”作成。再 者，一組成物梯度層係內插於各個折射率層間（見圖2) . 以降低電阻。在組成物梯度層中，組成物大致由一側變化 至另一側。應注意的是，各個折射率層係被設計以使得相 對於折射率層及鄰接該折射率層的各個組成物梯度層的一 半的光學厚度係等於λ /4 (λ爲振盪波長）。再者，應注 意的是，在一層的光學厚度與該層的實質厚度間的關係， 〇 其中層一層的光學厚度爲λ /4時，該層的實質厚度“d”係 被以下式表示： d= λ /4Ν 其中：“Ν”表示該層的媒體的折射率。 下間隔層1 04爲由Al〇.4Ga〇.6As作成之一層。 作動層105包含由GaAs作成之三量子井層l〇5a及由 Al〇.3GaG.7As作成之四阻障層105b (見圖2)。 上間隔層106係由aAlG.4Ga〇.6As作成。 包含下間隔層1〇4、作動層105、及上間隔層106的 -16- 200929759 多層部可以稱爲“振盪結構”。振盪結構係被設計以使得其 光距等於光學厚度的一波長。應注意的是，作動層105係 位於“振盪結構”的中間位置，以取得高受激發射或然率， 該位置對應於電場的駐波分佈的波腹位置。 . 此振盪器結構係被包夾於下半導體DBR103與上半導 體D B R 1 0 7之間。 上半導體DBR1 07包含24對的低折射率層及高折射 φ 率層。再者，一組成物梯度層係內插於各個折射率層間（ 見圖3 )，以降低電阻。在組成物梯度層中，組成物係逐 漸由一側改變至另一側。 上半導體DBR107包含由p-AlAs作成並具有厚度 20nm作爲低折射率層之一的選擇氧化層108。選擇氧化層 108的安置位置係光學地分開上間隔層1 06 5又/4。再者， 包含選擇氧化層1 08的低折射率層係被設計，使低折射率 層的光學厚度及各個鄰接該低折射率層的組成物梯度層的 Q 一半等於3 λ /〇 再者，上半導體DBR1 07係被設計以使得選擇氧化層 1 08及定位在包含選擇氧化層1 08的低折射率層的+Ζ側上 的組成物梯度層的位置對應於電場強度分佈的節點位置（ 見圖3 )。 在上半導體DBR1 07中，各個排除包含有選擇氧化層 1 08的低折射率層的折射率層係被設計以使得折射率層的 光學厚度及各個鄰接折射率層的組成物梯度層的一半等於 -17- 200929759 Ρ- 中 層 的 在 Ρ- 的 射 接 層 ♦ 層 相 〇 及 氣 型 在選擇氧化層108的+Z側及-Z側上，設有由 Al〇.83Ga〇.17As作成的中間層107m並具有20nm的厚度。 在包含選擇氧化層108的低折射率層中之鄰接每一 間層107m的層107c係由p-Al〇.75Ga〇.25As(以下稱 l〇7c爲“低折射率層107c”）。 在上半導體DBR107中，排除包含選擇氧化層108 低折射率層的l〇7a係由p-Alo^GanAs所作成。再者， 上半導體 DBR107中，各個高折射率層 107b係由 A1 〇 .! G a。. 9 A s 所作成。 即，選擇氧化層108係包含在上半導體DBR10 7中 低折射率層之一中。再者’包含選擇氧化層1 〇 8的低折 率層更包含鄰接選擇氧化層1〇8之兩中間層l〇7m及鄰 對應中間層1 07m的兩低折射率層1 〇7c。再者，在中間 107m中之A1含有率係低於在選擇氧化層1〇8中者17% 及在低折射率層107c中之A1含有率係低於在選擇氧化 1 0 8 者 2 5 %。 接觸層109係由p-GaAs作成。 再者，製造面發光雷射1〇〇的方法係簡述如下。 (1):上述積層體係由MOCVD (金屬有機化學氣 沈積）法或MBE (分子束磊晶）法加以結晶成長所形成 在此時，三甲基鋁（TMA )、三甲基鎵（TMG )、 三甲基銦（TMI)係使用爲III族材料，及胂（ash3) 體被使用V族材料。四溴化碳（CBr4 )係被使用爲p_ 摻雜材料及硒化氫（H2Se)被使用作爲η-型摻雜材料。 -18- 200929759 (2 ):具有一側20μιη長的正方形之光阻圖案係被形 成在積層體表面上。 (3 ):藉由使用Cl2氣體之ECR蝕刻法，具有正方 柱形的平台係使用光阻圖案作爲光罩加以形成。在此時， 蝕刻係被執行，使得蝕刻的底面被停止於下間隔層1 04中 〇 (4 ):移除光罩。 (5) :積層體被以水蒸氣熱處理。在此時，在選擇 氧化層108及中間層107m中的A1係被選擇地由平台的側 面氧化。然後，保持未氧化並爲A1氧化層108a所包圍的 區域1 0 8b係被形成在平台的中間。藉此，形成了所謂氧 化物侷限結構，以用以限制驅動發光部的電流傳送至平台 的中間區。未氧化區係爲電流傳送區（電流注入區）。應 注意的是’氧化層l〇8a包含選擇氧化層108及中間層 1 0 7 m的鋁氧化物。 (6) :由SiN或Si02作成之保護層111係使用CVD (化學氣相沈積）法加以形成（見圖1 )。 (7 ):聚醯亞胺1 1 2係被使用以執行平坦化（見圖1 )° (8 ):用於P-側電極接觸的窗係被開在平台的上側 。在此時，在光阻被使用作爲遮罩後，在平台上側的開口 係被曝露，以移除在開口上的光阻。然後’聚醯亞胺1 1 2 及保護層111係被使用BHF加以蝕刻’以形成開口。 (9 ):具有長1〇μηι的正方形圖案之光阻圖案係被形 -19- 200929759 成在予以形成爲在平台上側上的發光部的區域中’使得p-側電極材料被蒸發。至於P -側電極材料’可以使用由 Cr/AuZn/Au作成之多層膜，或由Ti/Pt/Au作成之多層膜 〇 . (1 0 ):發光部的電極材料係被剝離，以形成P-側電 極1 1 3 (見圖1 )。 (11) :在硏磨基板101的背側以具有規定厚度（例 φ 如約100 μχη )後，形成η-側電極1 14。在此時，η-側電極 114係爲由AuGe/Ni/Au作成之多層膜。 (12) :執行一退火處理，以產生相對於p-側電極 1 1 3及η-側電極114具有歐姆導電率。藉此，平台變成發 光部。 (1 3 ):晶圓係被切成晶片。 如此製造之多數面發光雷射1 〇〇的氧化物侷限結構係 使用SEM (掃描電子顯微鏡）觀察。觀察結果顯示在平台 0 開始氧化的側面上之氧化層l〇8a的厚度爲範圍由60nm至 70nm，及厚度變化很小；電流通過區108b顯示想要的正 方形狀；及例如臨限値電流的特徵變化很小。 在比較例1中，考量如圖4所示之未形成中間層 1 〇7m。在此時，在氧化開始的平台的側面上的氧化層 108a的厚度係範圍由4 0 nm至5 Onm，厚度變化很小。然 而，在X-Y平面的氧化率變化顯著，及電流傳送區108b 的形狀並不符合平台的形狀並且具有不是正方形的形狀。 具有想要大小及形狀的電流傳送區1 0 8 b不能被取得。再 -20- 200929759 者，例如臨限値電流的特性變化很大。因此，在此例中的 架構如同磊晶架構般提供較少的控制。 再者，在比較例2中，考量如圖4所示之低折射率層 低折射率層1 〇 7 C係被以如圖5所示之p - A1Q. 8 3 G a 〇. i 7 A s所 . 作成之低折射率層1 07d所替代的情形。在此時，電流通 過區電流傳送區l〇8b的形狀大致符合正方形，如同面發 光雷射100的形狀。然而，在氧化開始的平台的側面上的 0 氧化層l〇8a的形狀大量地由80nm改變至160nm，及在其 氧化停止端的氧化層l〇8a的厚度係幾乎與選擇氧化層108 相同。即，氧化層1 08a的厚度逐漸地由其氧化開始端降 . 低至其氧化停止端，使得氧化層1 〇8a具有一推拔形。此 現象顯示氧化不只朝向X-Y面中之平台的中心，也同時進 行於積層方向（此例中爲Z方向）。氧化層108a愈薄， 則會有愈強的單一模式功率及光的分散角愈窄。因此，單 一模式輸出功率及光分散角變化愈大。再者，在平台的側 〇 面上，具有較厚氧化層的產品有較短服務壽命。 當上述情形一起考量時，應了解的是，藉由形成中間 層107m鄰接選擇氧化層108，則有可能（1 )很準確地控 制X-Y面中之氧化率，及（2 )使得氧化層1 08a薄得很均 勻。 以本實施例之架構，氧化平順地進行於X-Y面中，主 要因爲具有83%鋁含量的中間層107m係被設置以使得中 間層107m鄰接選擇氧化層108。然而，另一方面，氧化 並未大量進行於積層方向（在此時爲Z方向），主要是因 -21 - 200929759 爲設置有中間層l〇7m爲具有20nm厚的薄層及具有75% 鋁含有率的低折射率層低折射率層1 ，使得低折射率層 1 0 7 c鄰接中間層1 0 7 m。 結果，有可能提供對電流通過區l〇8b及氧化層l〇8a 的厚度提供更多控制，藉以降低臨限値電流、單模輸出功 率、光發散角、服務壽命等等之特徵的變化。 較佳地，在選擇氧化層108與中間層l〇7m間之鋁含 有率差爲5%或更多，20%或更少；及在選擇氧化層108及 低折射率層l〇7c間之鋁含量的差係爲20%或更多。 如上所述，在依據本發明第一實施例之面發光雷射 1 00中，選擇氧化層層1 係包含在上半導體DBR1 07中 之低折射率層之一中，及包含選擇氧化層1 〇 8的低折射率 層更包含兩中間層l〇7m及兩低折射率層兩中間層 107m鄰接該選擇氧化層1〇8，及兩低折射率107c鄰接對 應中間層107m。再者，中間層l〇7m的鋁含有率係低於選 擇氧化層108有17%;及低折射率層107c的鋁含有率低 於選擇氧化層有25%。藉由此結構’有可能提供更對 選擇氧化層108的X-Y平面中的氧化速率以及氧化層 l〇8a的厚度更多的控制’藉以降低氧化層l〇8a的厚度變 化。即，有可能容易增加製造面發光雷射的良率並降低對 作動層105的扭曲負面影響，因而，增加服務壽命。 再者，包含選擇氧化層1〇8的低折射率層的光學厚度 係等於3 λ /4。如此’有可能使得選擇氧化層1 08及位在 包含選擇氧化層1 0 8的低折射率層的+Ζ側上的組成物梯 -22- 200929759 度層位在電場強度分佈的節點位置。結果，有可能降低由 於選擇氧化層1 08的繞射損失及重摻雜組成物梯度層中之 吸收損失。應注意的是，當包含選擇氧化層1 08的低折射 率層的光學厚度等於（2η+1 ) ；1/4(λ :振盪波長，η: • 整數21)時，則有可能選擇氧化層108及包含選擇氧化 層1 08的低折射率層的+Ζ側上的組成物梯度層位於電場 強度分佈的節點位置。 φ 在第一實施例中，假設中間層係於選擇氧化層的上及 下側（兩側）。然而，本發明並不限於此架構。例如，中 間層可以只設在選擇氧化層的一側。 . 再者，在此第一實施例中，描述低折射率層的光學厚 度及鄰接低折射率層的各個組成物梯度層的一半係等於3 λ /4。然而，本發明並不限於此。 例如，另一例子係顯示於圖6，其中低折射率層的光 學厚度及鄰接低折射率層的各組成物梯度層係等於 ❹ λ /4。 在圖6，選擇氧化層108係安排光學離開上間隔層 106有；I /4的位置。再者，中間層107m及低折射率層 107c係設在選擇氧化層108的-Z側上，及高折射率層 .107b係設在選擇氧化層108的+Z側上，以組成物梯度層 設於高折射率層l〇7b及選擇氧化層108之間。在此時， 有可能可以提供較傳統更多之對在選擇氧化層1〇8的X-Y 平面中的氧化速率及l〇8a的厚度之控制。 再者，在第一實施例中，描述當沿著垂直於雷射振盪 -23- 200929759 方向的平面剖開，平台形狀爲正方形的例子。然而，本發 明並不限於此形狀。形狀可以爲其他形狀，包含圓形、橢 圓、及矩形。 再者，在第一實施例中，描述鈾刻係被執行，使得蝕 . 刻的底面係停止於下間隔層。然而，本發明並不限於此架 構。例如，蝕刻可以執行，使得蝕刻的底面到達下半導體 DBR。 φ 再者，在此第一實施例中，當描述面發光雷射的振盪 波長爲8 5 0nm頻帶時。然而，本發明並不限於此架構。例 $口 ’ 可以 ί吏用例如 650nm、 8 5 0 nm ' 9 8 Onm ' 1 .3 μιη ' 或 . 1. 5 μιη的其他波長。在此時，有關作動層的半導體材料， 可以使用依據振盪波長的半導體材料。例如，AlGalnP-型 混合晶體半導體可以使用於650nm頻帶、InGaAs-型混合 晶體半導體可以用於850nm頻帶、及GalnNAs ( Sb)-型 混合晶體半導體可以使用於1.3 μιη及1.5 μπι頻帶。 ❹ <<面發光雷射>> “第二實施例” 圖1爲依據本發明第二實施例之面發光雷射100的示 意圖。 面發光雷射100係被設計以振盪於78 Onm的波長帶。 如圖1所示，面發光雷射100包含例如基板101、下半導 體DBR103、下間隔層1〇4、作動層105、上間隔層106、 上半導體DBR1 07、及接觸層109的半導體層，彼此積層 -24- 200929759 在一起。在以下中，應注意的是，包含多數半導體層的積 層結構可以爲方便起見稱爲“積層體”。圖2爲作動層105 的附近之放大圖，及圖7爲上半導體DBR 107的部份放大 圖。 . 基板101爲由n-GaAs作成之單晶半導體。 下半導體DBR103包含40_5對的由n-AlAs作成之低 反射率層103a及由n-AU.3Gao.7As作成之高折射率l〇3b n 。再者，一組成物梯度層係安置於各個折射率層間（見圖 2 )，以降低電阻。在組成物梯度層中，組成物係逐漸地 由一側改變至另一側。應注意的是，各個折射率層係被設 . 計以使得光學厚度相對於該折射率層及各個鄰接該折射率 層的組成物梯度層的一半等於A /4( λ :振盪波長）。 下間隔層1 04係由（Al〇.7GaQ.3 ) 〇.5Ιη〇.5Ρ所作成。 作動層 105包含由 GalnPAs作成之三個量子井層 l〇5a及由GaQ6In〇.4P作成之四個阻障層105b (見圖2) Q 。量子井層l〇5a具有相對於基板101的壓縮應力，及帶 隙波長約780nm。再者，阻障層l〇5b係與量子井層105a 晶格匹配並具有拉伸應變。 上間隔層1 06係由（Al〇.7Gaa.3 ) Q.5In〇.5P所作成。 包含下間隔層104、作動層105、及上間隔層106的 多層部可以稱爲“振盪器結構”。該振盪器結構係被設計以 使得其光距係等於光學厚度中之一波長。應注意的是，作 動層1 05係位在“振盪器結構”的中間位置，以取得高受激 發射或然率，該位置對應於電場駐波分佈的波腹位置。 -25- 200929759 上半導體DBRl 07包含24對的低折射率層及高折射 率層。再者’一組成物梯度層係安置於各個折射率層之間 ，以降低電阻。在組成物梯度層中，組成物係逐渐地由一 側改變至另一側。 - 上半導體DBR107包含由p-AlAs作成之選擇氧化層 108並具有30nm厚作爲低折射率層之一。選擇氧化層108 的安置位置係光學分開上間隔層1 06例如5 λ /4，如圖7 0 所示，並包含在低折射率層中，其係爲由上間隔層1 06數 第三對。再者，具有選擇氧化層108的低折射率層係被設 計以使得低折射率層的光學厚度及鄰接低折射率層的各個 . 組成物梯度層的一半係等於3 λ /4。 再者，上半導體DBR107係被設計以使得各個選擇氧 化層108及位在包含選擇氧化層108的低折射率層的+Ζ 側上的組成物梯度層係位於電場強度分佈的節點位置處。 排除包含選擇氧化層1 08的低折射率層的折射率層係 〇 被設計以使得折射率層的厚度及鄰接折射率層的各個組成 物梯度層一半係等於λ /4。 由 P-Al〇.83Ga〇.17As作成並具有35nm厚之中間層 l〇7m係設在選擇氧化層108的+Z側上。 由p-Alo.75Gao.25As作成之層107al (爲了方便以下簡 稱“低折射率層l〇7al”）係設在選擇氧化層108的-Z側及 中間層107m的+Z側上。 因此，在上半導體DBR107中，包含選擇氧化層108 的低折射率層更包含中間層107m及兩低折射率層107al -26- 200929759 在上半導體DBR107中，排除包含選擇氧化層108的 低折射率層的低折射率層l〇7a係由p-AUjGanAs所作成 〇 . 再者，在上半導體DBR107中，高折射率層l〇7b係 由 p-AU.3Gao.7As 作成。 即，相對於其厚度方向，選擇氧化層1 〇 8的中心位置 U 係對應電場的駐波分佈（爲了方便，以下簡稱“駐波分佈” )的節點位置，及選擇氧化層108係安置於中間層107m 與低折射率層l〇7al之間。再者，在中間層107m及低折 射率層107al內的鋁含有率係低於在選擇氧化層108中者 。再者，在低折射率層l〇7al中之鋁含有率係低於中間層 107m中者。再者，在低折射率層l〇7al中之鋁含有率係 少於低折射率層l〇7a中的銘含量。 接觸層109係由p-GaAs作成。 φ 再者，簡述依據本發明第二實施例的面發光雷射100 的製造方法。 (1 ):上述積層體係由MOCVD (金屬有機化學氣相 沈積）法或Μ B E (分子束磊晶）法作結晶成長加以形成。 在此時’三甲基鋁（ΤΜΑ)、三甲基鎵（TMG)、及 三甲基銦（ΤΜΙ )係使用爲III族材料，及胂（AsH3 )氣 體被使用V族材料。四溴化碳（CBq )係被使用爲p —型 摻雜材料及硒化氫（HzSe)被使用作爲n_型慘雜材料。 (2 ):具有一側20μιη長的正方形之光阻圖案係被形 -27- 200929759 成在積層體表面上。 (3 ):藉由使用Cl2氣體之ECR蝕刻法，具有正方 柱形的平台係使用光阻圖案作爲光罩加以形成。在此時， 蝕刻係被執行，使得蝕刻的底面被停止於下間隔層104中 • (見圖8 )。 (4) :移除光罩。 (5) :積層體被以水蒸氣熱處理。在此時，在選擇 0 氧化層108及中間層107m中的A1係被選擇地氧化。然後 ，保持未氧化的區域係被形成在平台的中間（見圖9 )。 藉此，形成了所謂氧化物侷限結構，以用以限制驅動發光 . 部的電流傳送至平台的中間區。未氧化區係爲電流傳送區 (電流注入區）。 在此時，如圖10所示，氧化層在接近動作層105的 一側上具有第一邊界面及另一側上具有第二邊界面。氧化 層的厚度逐漸地隨著電流傳送區的距離降低而降低。再者 〇 ，相對於垂直於雷射光發光方向（在此時爲Z方向）的假 想面，第二邊界面係較第一邊界面更斜。 應注意的是，氧化層包含選擇氧化層108及中間層 107m的鋁氧化物。 (6 )由SiN作成之保護層1 1 1係使用CVD (化學氣 相沈積）法（見圖1 )加以形成。 (7 )聚醯亞胺1 1 2係被使用以執行平坦化（見圖1 ) 〇 (8 )用於p-側電極接觸的窗口係開於平台的上側上 -28- 200929759 。在此時，在光阻被使用作爲遮罩，在平台的上側的開口 係曝露以移除在開口上的光阻。然後，聚醯亞胺112及保 護層1 1 1係使用BHF加以蝕刻，以形成開口。 (9)具有正方圖案的光阻圖案，其一側由ΙΟμηι的長 度者係被形成在予以形成爲平台的上側上的發光部，使得 電極材料被蒸鍍。至於 Ρ-側電極材料，使用由 Cr/AuZn/Au作成多層膜或由Ti/Pt/Au作成的多層膜。 (1 〇 )發光部的電極材料係被剝離，以形成P-側電極 1 1 3 (見圖 1 )。 (1 1 )在硏磨基板1 的背側以得到規定厚度（例如 約 1 0 0 μ m )後，形成η -側電極1 1 4。在此時，η -側電極 114係爲由AuGe/Ni/Au作成之多層膜。 (12):執行一退火製程，以降低P-側電極13及n-側電極114的歐姆導電率。藉此，平台變成發光部。 (1 3 )··晶圓被切割成爲晶片。 圖11爲一圖表，顯示有關於氧化層的厚度方向的電 流侷限結構中的氧化層的中心位置（爲方便起見’以下簡 稱“氧化層的中心位置”）及振盪臨限値增益（對應於反射 損失）間之關係（見日本專利公開2007-3 1 8 064 )。在此 時，電流偈限結構係藉由在圖12中之具有780nm振盪波 長的面發光雷射中選擇氧化選擇氧化層（A1As層）加以 形成。應注意的是’圖1 1係根據使用轉移矩陣法的一維 分析結果。因此，由於氧化層等之繞射效應（繞射損失） 並未列入考慮。再者’在圖11中，橫軸表示“氧化層的中 -29- 200929759 心位置” ’及橫軸的原點表示在駐波分佈中的振盪器結構 的第四節點位置。再者，橫軸的座標係被振盪波形所正規 化，及正向係被界定爲離開作動層的距離增加時，在正方 向增加的値。 • 如圖12所示，駐波分佈的每一節點位置係位在高折 射層與低折率層間之邊界面，該低折射率層係相對於高折 射率層設在作動層側並鄰接該高折射率。再者，爲了在低 φ 折射率層設置氧化層，有必要決定低折射率層的厚度，使 得在低折射率層中之振盪光的相移量等於或大於；rm/2 ( m = 3，5，7，...）。即，有必要低折射率層的光學厚度等 於大於λ m/4 ( m = 3，5，7，...）。藉此，有可能滿足分佈 布拉格反射器的多反射的相位狀態。 在圖12的面發光雷射中，包含氧化層的低折射率層 (在此例中爲由AU.gGa^As作成）係提供作爲由上間隔 層的第四對，其光學厚度爲3λ /4。 φ 由圖11看出，當氧化層的中心位置由駐波分佈的節 點位置移動於正方向時，振盪臨限値增益在電流偈限結構 的未氧化區中略微增加’及振盪臨限値增益在電流侷限結 構的氧化區中顯著增加。在此時，有可能只有在基本橫向 模式的振盪臨限値增益保持爲低時，才會增加較高階側模 式的振盪臨限値增益。另外，有可能於基本橫向模式取得 筒輸出功率。 另一方面，當氧化層的中心位置移動於離開駐波分佈 的節點位置的負方向時’電流侷限結構的未氧化區的振盪 -30- 200929759 臨限値增益變成大於電流侷限結 增益。在此時，似乎有一較高階 本橫向模式的振盪振幅不能增加 然而，當氧化層的中心位置 . 動向正向時，Ι-L特徵的斜率效 ，當需要一想要輸出値（功率） 由駐波分佈的節點位置移動於正 0 化層中心位置係在駐波分佈的節 的驅動電流。 如上所述，在依據本發明第 . ，當到達電流通過區的距離變小 少。再者，第二邊界面相較於垂 面較第一邊界面更斜。即，如圖 部處，氧化層的中心係位在駐波 在與氧化層的頭部分開並接近平 〇 中心位置係實質位移開駐波分佈 通常，當光被振盪於基本橫 增加時，在光橫向中的擴散係被 本發明第二實施例的面發光雷射 的中心位置位在基本橫向模式中 及氧化層的中心位置係移位於高 的節點位置的正方向。由於如此 模式中之臨限電流値，而不會劣 效率。 構的氧化區的振盪臨限値 橫向模式振盪。因此，基 〇 由駐波分佈的節點位置移 率略微下降。因爲此特性 時，則氧化層的中心位置 向的面發光雷射需要較氧 點位置的面發光雷射爲大 二實施例的面發光雷射中 時，氧化層的厚度逐漸減 直於雷射發光方向的假想 13所示，在氧化層的頭 分佈的節點位置。然而， 台側面的外部，氧化層的 的節點位置的正方向中。 向模式並在高階橫向模式 最小化。因爲此特性，在 中，條件滿足使得氧化層 的駐波分佈的節點位置， 階橫向模式中之駐波分佈 ’有可能增加在高階橫向 化基本橫向模式中之斜率 -31 - 200929759 另一方面，當由如圖14A所示之爲AUGauAs層所 包夾的選擇氧化層（A1 As層）的樣本的側面執行氧化時 ，氧化層係被形成以具有相對於圖1 4B所示之橫向對稱的 推拔形狀（見R.L.Naone等人所著之1 997年二月的電子 . 信vol. 33，No. 33, pp300-3 0 1中的“在垂直空腔雷射中之 推拔孔徑的AlGaAs層的氧化”。 再者，在多數面發光雷射中，氧化層係安置於上半導 φ 體DBR中之駐波分佈的節點位置。通常，當在上半導體 DBR中的各個折射率層的光學厚度等於λ /4時，駐波分佈 的各個節點位置係位於高折射率層及低折射率層間之邊界 . 面上，該低折射率層係相對於高折射率層設在作動層側並 鄰接該高折射率層。當使用常用的AlGaAs-型材料作爲上 半導體DBR時，當鋁含量高時，折射率變低，及當鋁含 量低時，則折射率變高。然後，考量選擇氧化層（AlAs 層）內插於具有低折射率AlGaAs類型材料作成的一層與 具有高折射率AlGaAs類型材料作成的一層之間。在此時 ，不像第一實施例’當由一側面執行氧化時，相對於垂直 於雷射發光方向的假想面’第一邊界面較第二邊界面更斜 。在此時，不可能增加在高階橫向模式中之臨限電流値， 而不會劣化在基本橫向模式中之斜率效率。 由上述說明了解，在依據本發明第二實施例的面發光 雷射100中，第一層係被形成爲鄰接選擇氧化層108的-Z 側的低折射率層1 〇7a 1及形成爲中間層1 〇7m的第二層。 另外，第三層係被形成爲鄰接中間層1 〇 7 m的+ Z側的 -32- 200929759 低折射率層1 〇 7 a 1。 如上所述，依據本發明第二實施例 振盪器結構及在基板101上的半導瞿 DBR103及上半導體DBR107)，包含作 - 結構，各個半導體DBR包含多數對低 率層，該振盪器結構係爲半導體DBR 上半導體DBR107中，設有電流侷限結 φ 選擇氧化所形成，其中電流通過區係爲 化層的厚度逐漸隨著到達電流通過區的 。氧化層包含在更接近作動層1 0 5 —側 . 另一側上的第二邊界面，相對於垂直於 想面，該第二邊界面係較第一邊界面更 可能增加在高階橫向模式中之臨限電流 基本橫向模式中之斜率效應。結果，取 —模式輸出，而不會衍生高成本。 Q 在第二實施例中，描述包夾選擇氧 中間層1 0 7 m及低折射率層1 0 7 a 1 )的 。然而，本發明並不限於此架構。 例如，包夾選擇氧化層1 0 8的兩層 同，較接近動作層105並設在選擇氧化 那一層可能較選擇氧化層1 0 8的另一側 確地說，例如，圖16所示，具有厚度 107m可以分別鄰接選擇氧化層108的 此時，如同在第二實施例中，氧化層的 的面發光雷射包含 | DBR (下半導體 動層105的振盪器 折射率層及高折射 所包夾。再者，在 丨構，其係爲A1的 氧化層所包圍。氧 距離的減少而降低 的第一邊界面及在 雷射發光方向的假 斜。以此結構，有 値，而不必劣化在 得具有高功率的單 化層1 0 8的兩層（ 鋁含有率彼此不同 的鋁含有率可能相 層1 0 8的一側上的 的這一層薄。更明 10nm及38nm的層 乙側及+Z側。即使 厚度逐漸隨著到達 -33- 200929759 電流侷限區距離的變小而降低，及相對於垂直雷射發光方 向的假想面，第二邊界面係較第一邊界面更斜。 再者，在第二實施例中，描述包夾選擇氧化層108的 兩層（兩層都是低折射率層1 07al )與中間層1 07m的鋁 - 含有率係彼此大致相同。然而，本發明並不限於此架構。 即鄰接選擇氧化層1 08的-Z側的該層的鋁的含有率可以與 鄰接中間層1 〇7m的+Z側的鋁含有率不同。然而，較佳地 0 ，這些層的鋁含有率係低於中間層1 0 7m及低折射率層 l〇7a的鋁含有率。 再者，在第二實施例中，描述了包含選擇氧化層108 • 的低折射率層的光學厚度係等於3λ /4。然而，本發明並 不限於此架構。低折射率的光學厚度可以等於（2η+ 1 ) λ /4，使用“η”爲大於等於1的整數。 再者’在第二實施例中，描述當沿著垂直於雷射振盪 方向切割的平面時平台的形狀爲正方形。然而，本發明並 ❹ 不限於此形狀。該形狀可以爲其他形狀，包含圓形、橢圓 形及矩形。 再者，在第二實施例中，描述蝕刻係被執行，以使得 蝕刻的底面係停止於下間隔層1 0 4。然而，本發明並不限 於此架構。例如’鈾刻可以執行使得蝕刻的底面到達下半 導體 DBR1 03。 再者’在第二實施例中，描述面發光雷射的振盪波長 爲780nm帶。然而’本發明並不限於此架構。例如，也可 以使用如 65 0nm、8 5 0nm、980nm、1·3μιη、或 1·5μιη 的另 -34- 200929759 一波長。在此時，有關作動層的半導體材料，可以使用依 據振盪波長的半導體材料。例如，AlGalnP-型混合晶體半 導體可以用於65 0nm頻帶，InGaAs-型混合晶體半導體可 以用於980nm頻帶，及GalnNAs ( Sb )-型混合晶體半導 . 體可以用於1·3μιη及1·5μιη頻帶。 <<面發光雷射>> φ “第三實施例” 圖17顯示依據本發明第三實施例之面發光雷射200 的架構。 . 面發光雷射200被設計以振盪於780nm的波長帶。如 圖17所示，在面發光雷射200中，依序積層有下半導體 DBR20 3、下間隔層204、作動層2 05、上間隔層206、上 半導體DBR207、及接觸層209於基板201上。圖18爲作 動層2 05附近的放大圖，及圖19爲上半導體DBR207的 Q 部份放大圖。 基板201係由n-GaAs作成之單晶基板。 下半導體DBR203包含40.5對的由n-AlAs作成之低 折射率層 203 a及由n-AU.3Gao.7As作成的高折射率層 203b。再者，一組成物梯度層係安置於鄰近折射率層之間 (見圖1 8 )，以降低電阻。在組成物梯度層中，組成物係 逐漸由一側改變至另一側。應注意的是，各個折射率層係 被設計以使得相對於折射率層及鄰接折射率層的各個組成 物梯度層的一半之光學厚度等於λ /4( λ:振盪波長）。 -35- 200929759 下間隔層 204 係由（Al〇.7Ga〇.3 ) 〇.5In〇.5P 作成。 作動層 20 5包含三個由 GalnPAs作成之量子井層 205a及四個由Ga〇,6In().4P作成之阻障層205b。量子井層 2 0 5 a具有相對於基板2 0 1的壓縮應力，及帶隙波長爲約 780nm。再者，阻障層205b係晶格匹配量子井層205a並 具有拉伸應變。 上間隔層206係由（Al〇.7Ga〇.3) o.5ln〇.5P所作成。 包含下間隔層204、作動層2 05、及上間隔層206的 多層部係被稱爲“振盪器結構”。振盪器結構係被設計以使 得光距等於光學厚度的一波長。應注意的是，作動層205 係位於“振盪器結構”的中間位置，以取得高受激發射或然 率，該位置對應於電場駐波分佈的波腹位置。 上半導體DBR207包含24對的低折射率層及高折射 率層。再者，一組成物梯度層係安置於鄰近折射率層之間 ，以降低電阻（見圖1 9 )。在組成物梯度層中’組成物係 逐漸地由一側改變至另一側。 在上半導體DBR207中，有包含由p-AlAs作成之選 擇氧化層208並在低折射率層之一中具有3 Onm厚。選擇 氧化層208的安置位置係光學分開上間隔層206以5又/4 。再者，具有選擇氧化層1 0 8的低折射率層係被設計以使 得低折射率層的光學厚度及鄰接低折射率層的各個組成物 梯度層的一半係等於3λ Μ。 再者，各個選擇氧化層1〇8及位在包含選擇氧化層 1 0 8的低折射率層的+Ζ側上的組成物梯度層係位於電場強 -36- 200929759 度分佈的節點位置處（見圖19)。 排除包含選擇氧化層208的低折射率層的各個折射率 層係被設計以使得折射率層的光學厚度及鄰接折射率層的 各個組成物梯度層一半係等於λ /4。 - 在選擇氧化層 208的+Ζ及-Ζ側上，設有由 Ρ-
Al〇.83Ga().17As作成並具有40nm厚之中間層207m。 由p-Alo.75Gao.25As作成之層207c (爲了方便以下簡 0 稱“低折射率層207c”）係被設置，使得層207c鄰接包含 選擇氧化層208的低折射率層中的對應中間層207m。 因此，在上半導體DBR207中，排除包含選擇氧化層 . 208的低折射率層的207a係由p-AUjGao」As所作成。再 者，局折射率層l〇7b係由p-Alo.3Gao.7As所作成。 即，選擇氧化層208被包含於上半導體DBR207中的 諸低折射率層之一中，及包含選擇氧化層208的低折射率 層更包含兩中間層207m鄰接選擇氧化層208及兩低折射 ❹ 率層207c鄰接對應中間層207m。再者，在中間層207m 內的鋁含有率係低於在選擇氧化層208中者約1 7% ;及低 折射率層207c中之鋁含有率係低於選擇氧化層208約 25%。 接觸層209係由p-GaAs作成。 在圖17中，元件符號“208 a”及“208b”分別表示鋁氧 化層及電流通過區。元件符號“21 1”及“2 12”分別表示保護 層及聚醯亞胺。元件符號“2 13”及“2 14”分別表示p-側電極 及η -側電極 -37- 200929759 面發光雷射200可以以相同於上述面發光雷射100的 方式加以製造。 如上所述，在依據本發明第三實施例之面發射光雷射 2〇〇中，選擇氧化層208包含在上半導體DBR207中的低 折射率層之一，及包含選擇氧化層208的低折射率層更包 含兩鄰接選擇氧化層208的中間層207m及鄰接對應中間 層207m的兩低折射率層207c。再者，在中間層207m中 的鋁含有量係低於在選擇氧化層2 0 8中者1 7% ;及在低折 射率層207c中之鋁含有量係低於在選擇氧化層208中者 25%。藉此，有可能提供對選擇氧化層208的X-Y平面的 氧化速率及在選擇氧化層208被選擇氧化時氧化層208a 的厚度的更多控制，藉以降低氧化層208a的厚度的變動 。結果，有可能促成製造並增加製造良率。再者，有可能 降低針對作動層205的扭曲的負面影響並增加服務壽命。 再者，包含選擇氧化層208的低折射率層的光學厚度 係等於3 Λ /4。藉此，有可能使得各個選擇氧化層208及 位於包含選擇氧化層1 08的低折射率層的+Ζ側上的組成 物梯度層位在電場強度分佈的節點位置。結果，有可能降 低由於選擇氧化層208的繞射損失及由於組成物梯度層的 吸收損失。 再者，在第三實施例中，描述當沿著垂直於雷射振盪 方向的平面剖開，平台形狀爲正方形的例子。然而，本發 明並不限於此形狀。形狀可以爲其他形狀，包含圓形、橢 圓、及矩形。 -38- 200929759 再者，在第三實施例中，描述蝕刻係被執行，使得蝕 刻的底面係停止於下間隔層。然而，本發明並不限於此架 構。例如，蝕刻可以執行，使得蝕刻的底面到達下半導體 DBR。 . 再者，在第三實施例中，當描述面發光雷射的振盪波 長爲780nm頻帶時。然而，本發明並不限於此架構。例如 ，可以使用例如 650nm、850nm、980nm、1.3μιη、或 ❹ 1.5 μηι的其他波長。在此時，有關作動層的半導體材料， 可以使用依據振盪波長的半導體材料。例如，AlGalnP-型 混合晶體半導體可以使用於650ηιη頻帶、InGaAs-型混合 . 晶體半導體可以用於980nm頻帶、及GalnNAs ( Sb ) ·型 混合晶體半導體可以使用於1.3μιη及1·5μιη頻帶。 < <面發光雷射陣列> > “第四實施例” ❹ 圖2 0顯示依據本發明第四實施例之面發光雷射陣列 500的架構。 如於圖20所示，面發射雷射陣列5〇〇包含多數（於 此爲32)發光部，安排在同一基板上。 圖2 1顯示面發光雷射陣列5 〇 〇的發光部配置。如於 圖2 1所示’發光部係被安排呈四行中，各行對準“ τ，，方向 。該四行係在“ S”方向中安排呈規則間距。“τ，，方向係由 “ Μ ”方向中的軸量測朝向“ s ’’方向的軸有“ α，，角（〇。< 〇； <90° )傾斜。各個線有8發光部在“Μ”方向中等距排列。 -39- 200929759 即，在具有“τ”及“S”方向的二維陣列中，有32個發光部 。在此說明中，“發光部間距”表示兩鄰近發光部的中心間 的距離。 在此二維陣列中’在“ S ”方向中的發光部間距“ d，，爲 - 24μηι ’及在“M”方向中之發光部間距“X”爲30μίη (見圖21 . )。再者’當32發光部被正交投影至延伸於“S”方向的垂 直線時所取得之間距“c”爲3μπι (見圖21 )。 ❹ 圖2 2爲圖2 1線A - Α所取得之剖面圖。如圖2 2所示 ’各個發光部具有與上述面發光雷射200相同的結構。 再者’面發光雷射陣列5 00可以以相同於上述面發光 . 雷射200的方式加以製造。 另一方面’較佳地’在兩發光部間之凹槽具有5μιη或 更多的長度’用以確保於發光部間之電氣及空間分離。當 它們彼此太靠近時’變得很困難提供製造中之蝕刻的準確 控制。再者，較佳地，平台的大小（一側）爲1 〇 μιη或更 〇 多。當大小太小時，熱可能保持於內部，而使特性劣化。 如上所述，依據本發明第四實施例之面發光雷射陣列 500係由多數面發光雷射200作成。因此，面發光雷射陣 列500具有與面發光雷射200相同的作用。再者，在面發 光雷射陣列5 00中，在發光部間之電流通過區的大小（面 積）及氧化層的厚度的變化係儘可能地小，及臨限値電流 、單一模式輸出功率、光擴散角、服務壽命等等之變化也 小。 另一方面’圖23顯示在氧化層最大厚度與服務壽命 -40- 200929759 間之關係。圖23繪出氧化層的最大厚度與在多數批次中 製造的面發光陣列的服務壽命的量測結果，各個面發光雷 射陣列包含依據上述比較例2的面發光雷射。在圖23中 之符號差異表示批次差異。再者，服務壽命係被決定爲經 過時間，直到至少一發光部的驅動電流變成啓始値的 120%爲止，同時，回授控制係被執行於驅動電流上，以使 得在發光部的輸出功率爲恆定。 再者，其他實驗顯示當氧化層的最大厚度爲60nm時 ，服務壽命係大致等於當氧化層的最大厚度爲8 Onm。 根據上述結果，較佳地，氧化層的最大厚度爲ll〇nm 或更小。在依據本發明第四實施例之面發光雷射陣列500 中，氧化層的最大厚度係於範圍7 Onm至9 Onm之間。 再者，包圍氧化物侷限結構中的電流通過區的氧化層 包含選擇氧化層的鋁氧化及中間層的鋁氧化物。因此，較 佳，選擇氧化層及各個中間層的總厚度爲1 1 Onm或更小。 因此，面發光雷射陣列500可以更容易製造並具有較 高良率，並具有較傳統面發光雷射陣列爲長的服務壽命。 在第四實施例的說明中，描述面發光雷射陣列500具 有32個發光部。然而，發光部的數量並不限於此。 在第四實施例中，描述在沿著垂直雷射發光方向的剖 面時的平台的形狀爲正方形。然而，在本發明中，平台的 方向並不限於此。例如，平台可以具有包含矩形、圓形及 橢圓的其他形狀。 在第四實施例中，描述波長爲7 8 Onm頻帶。然而，在 -41 - 200929759 本發明中，波長並不限於此波長帶。例如，波長帶可以爲 例如 650nm、850nm、980nm、1.3μιη 及 1·5μιη。 < <面發光雷射陣列> > “第五實施例” 圖20顯示依據本發明第五實施例之面發光雷射陣列 5〇〇的架構。 如圖20所示’面發光雷射陣列500包含多數（在此 例爲3 2個）發光部，排列在同一基板上。在以下說明中 ’假設“ Μ ”方向表示紙右側，及“ s，，方向表示紙朝下方向， 如圖2 1所示。 圖2 1顯示面發光雷射陣列5 0 0的發光部配置。如圖 21所示，發光部具有四行，每四對準“Τ”方向。四行係在 “S”方向中被排列隔開規則間距“d”，使得當所有發光部被 正交投影至延伸於“S”方向中之垂直線時，取得間距“c”。 “T”係傾斜於由“M”方向的軸量測至“S”方向中的軸的角度“ α ”（ 0° < α <90。）。各行具有8個發光部等距排於“μ” 方向中。即，32個發光部係被安排於“Τ”及“S”方向中呈二 維陣列。在此說明中，“發光部間距”表示爲兩發光部中心 間的距離。 在此時，距離“c”爲3μιη，及距離“d”爲24μιη、及發光 部間距“X”爲30μιη。 圖22爲圖21中的線Α-Α的剖面圖。各個發光部具有 與上述面發光雷射100相同的結構。即，在各個發光部中 -42- 200929759 ，包含作動層205及半導體DBR (下半導體DBR2 03及上 半導體DBR207 )的振盪器結構係設在基板201上，各半 導體DBR包含多數對低折射率層及高折射率層，該半導 體DBR包夾振盪器結構。再者，上半導體DBR2 07包含電 . 流侷限結構，其中電流通過區係爲鋁的選擇氧化所形成的 氧化層所包圍" 氧化層的厚度逐漸地隨著至電流侷限區的降低而降低 q 。氧化層具有接近作動層205的一側之第一邊界面及在另 一側上的第二邊界面。再者，相對於垂直於雷射發光方向 的假想面，第二邊界面係較第一邊界更傾斜。因爲此特性 . ，有可能增加在高階橫向模式中之臨限電流値，而不會劣 化在基本橫向模式中之斜率效率。 再者，面發光雷射陣列500也可以與相同於面發光雷 射100的方式加以製造。 另一方面，較佳地，在兩發光部間之凹槽係具有5μηι 〇 或更大之長度，以確保發光部間之電及空間分離。當太靠 近時，變得比較難提供蝕刻之準確控制。再者，較佳地， 平台的大小（一側）爲1 Ομιη或更大。當尺寸太小時，熱 可能持久於內部，而劣化了特徵。 如上所述，依據本發明第五實施例之面發光雷射陣列 500包含多數面發光雷射100。因此，面發光雷射陣列500 可以在各個發光部中取得高單一模式輸出功率，而不會衍 生闻成本。 在第五實施例中，述面發光雷射陣列500具有32個 -43- 200929759 發光部。然而，發光部的數量並不限於此。 在第五實施例中’描述垂直於雷射發光方向剖面中 平台形狀爲正方形。然而’在本發明中’平台並不限於 形狀。例如，平台可以包含圓形、矩形及橢圓形之任一 . 在第五實施例中，描述波長爲780nm頻帶。然而， 本發明中，波長並不限於此波長帶。例如，波長帶可以 650n、850nm、980nm、1·3μηι 及 1.5μιη〇 ❹ <<面發光雷射陣列>> “第六實施例” . 圖24顯示依據本發明第六實施例之面發光雷射陣 600的架構。 面發光雷射陣列600包含多數（此例爲1 〇個）發 部，其係爲一維排列於相同基板上。 面發光雷射陣列600之各個發光部係被設計以作爲 ❹ 有1.3μιη振盪波長帶的面發光雷射。圖25爲沿著圖24 線 Α-Α所取之剖面圖。如圖 25所示，例如下半導 DBR3 03、下間隔層3 04、作動層3 05、上間隔層3 06、 半導體DBR3 07、及接觸層3 09的半導體層被依序積層 基板301上。圖26爲作動層3 05附近的放大圖，及圖 爲上半導體DBR3 07的部份放大圖。 基板301係由n-GaAs作成之單晶基板。 下半導體DBR3 03包含36.5對的由n-AU.9Gao.iAs 成之低折射率層 3 03 a及由 n-GaAs作成的高折射率 的 此 〇 在 爲 列 光 具 之 體 上 於 27 作 層 -44 - 200929759 3 03b。再者，一組成物梯度層係安置於各個折射率層之間 ，以降低電阻。在組成物梯度層中，組成物係逐漸由一側 改變至另一側。應注意的是，各個折射率層係被設計以使 得相對於折射率層及鄰接折射率層的各個組成物梯度層的 . 一半之光學厚度等於λ /4( λ:振盪波長）。 下間隔層3 04係由GaAs作成。 作動層305包含三個由 GalnNAs作成之量子井層 φ 305a及四個由GaAs作成之阻障層305b。 上間隔層3 0 6係由G a A s所作成。 包含下間隔層304、作動層305、及上間隔層306的 . 多層部係被稱爲“振盪器結構”。振盪器結構係被設計以使 得光距等於光學厚度的一波長。應注意的是，作動層305 係位於“振盪器結構”的中間位置，以取得高受激發射或然 率，該位置對應於電場駐波分佈的波腹位置。 上半導體DBR3 07包含26對的低折射率層及高折射 Q 率層。再者，一組成物梯度層係安置於鄰近折射率層之間 ，以降低電阻。在組成物梯度層中，組成物係逐漸地由一 « 側改變至另一側。 在上半導體DBR307中，有包含由p-AlAs作成之選 擇氧化層3 08並在低折射率層之一中具有2 Onm厚。選擇 氧化層3 08的安置位置係光學分開上間隔層306以5又/4 。再者，具有選擇氧化層308的低折射率層係被設計以使 得低折射率層的光學厚度及鄰接低折射率層的各個組成物 梯度層的一半係等於3 λ /4。 -45- 200929759 排除包含選擇氧化層3 0 8的低折射率層的折射率層係 被設計以使得折射率層的光學厚度及鄰接折射率層的各個 組成物梯度層一半係等於λ /4。 在選擇氧化層3 08的+Ζ及-Ζ側上’設有由 Ρ-. Al〇.8Ga〇.2As作成並具有35nm厚之中間層3 07m。 由p-AlQ.6GaG.4As作成之層3 0 7c (爲了方便以下簡稱 “低折射率層3 0 7c”）係被設置，使得層307c鄰接包含選 • 擇氧化層3 08的低折射率層中的對應中間層307m。 因此，在上半導體DBR307中，排除包含選擇氧化層 3 08的低折射率層的3 07a係由p-AU.9Gao.iAs所作成。再 . 者，高折射率層307b係由p-GaAs所作成。 即，選擇氧化層3 08被包含於上半導體DBR3 07中的 諸低折射率層之一中，及包含選擇氧化層3 0 8的低折射率 層更包含兩中間層307m鄰接選擇氧化層308及兩低折射 率層307c鄰接對應中間層307m。再者，在中間層3 07m Q 內的鋁含有率係低於在選擇氧化層3 08中者約20% ;及低 折射率層3 07c中之鋁含有率係低於選擇氧化層3 0 8約 40%。 面、發光雷射陣列600可以以相同於上述面發光雷射 100的方式加以製造。然而，面發光雷射陣列600的平台 形狀爲圓形。 如上所述，依據本發明第六實施例之面發射光雷射陣 列600包含多數面發光雷射，具有類似於面發光雷射100 的結構。因此，面發光雷射陣列600具有與面發光雷射 -46 - 200929759 100相同的作用。再者’在面發光雷射陣列600中’在發 光部的電流通過區的尺寸（面積）及氧化層的厚度變化很 小，以及，在臨限値電流、單一模式輸出功率、光擴散角 、服務壽命、等等的變化也很小。 因此，面發光雷射陣列600可以更容易製造，並具有 較高良率，及較傳統面發光雷射陣列爲長的服務壽命。 在第六實施例中，描述面發光雷射陣列600具有10 發光部。然而，發光部的數量並不限於此。 在第六實施例中，描述垂直於雷射發光方向剖面中的 平台形狀爲圓形。然而’在本發明中’平台並不限於此形 狀。例如，平台可以包含正方形、矩形及橢圓形之任一。 在第六實施例中，描述波長爲1·3 μπι頻帶。然而，在 本發明中，波長並不限於此波長帶。例如’波長帶可以爲 6 50n、7 8 0nm、85 0nm、980nm 及 1.5μηι ° <<面發光雷射陣列>> “第七實施例” 圖24顯示依據本發明第七實施例之面發光雷射陣列 6 0 0的架構。 面發光雷射陣列600包含多數（此例爲10個）發光 部，其係爲一維對準於相同基板上。 面發光雷射陣列600之各個發光部係被設計以作爲具 有1.3 μιη振盪波長帶的面發光雷射。圖25爲沿著圖24之 線 Α-Α所取之剖面圖。該等半導體層例如下半導體 -47- 200929759 DBR3 03、下間隔層3 04、作動層305、上間隔層306、上 半導體DBR3 07、及接觸層3 09係被依序積層於基板301 上。圖26爲示於圖25中的作動層305附近的放大圖，及 圖28爲圖25所示之上半導體DBR307的部份放大圖。 • 基板3 0 1係由n - Ga A s作成之單晶基板。 , 下半導體DBR303包含36.5對的由n-AluGao.iAs作 成之低折射率層3 03 a及由n-GaAs作成的高折射率層 0 303b。再者，一組成物梯度層係安置於低折射率層與高折 射率層之間，以降低電阻。在組成物梯度層中，組成物係 逐漸由一側改變至另一側。應注意的是，各個折射率層係 - 被設計以使得相對於折射率層及鄰接折射率層的各個組成 _ 物梯度層的一半之光學厚度等於λ /4( λ:振盪波長）。 下間隔層3 0 4係由G a A s作成。 作動層3 05包含三個由 GalnNAs作成之量子井層 305a及四個由GaAs作成之阻障層305be ❹ 上間隔層306係由GaAs所作成。 . 包含下間隔層304、作動層305、及上間隔層306的 多層部係被稱爲“振盪器結構”。振盪器結構係被設計以使 得光距等於光學厚度的一波長。應注意的是，作動層305 係位於“振盪器結構”的中間位置，以取得高受激發射或然 率，該位置對應於電場駐波分佈的波腹位置。 上半導體DBR3 07包含26對的低折射率層及高折射 率層。再者，一組成物梯度層係安置於鄰近折射率層之間 ’以降低電阻。在組成物梯度層中，組成物係逐漸地由一 -48 - 200929759 側改變至另一側。 在上半導體DBR3 07中，有包含由p-AlAs作成之選 擇氧化層308並在低折射率層之一中具有20nm厚。選擇 氧化層308的安置位置係光學分開上間隔層306以5又/4 . 。再者，具有選擇氧化層3 08的低折射率層係被設計以使 得低折射率層的光學厚度及鄰接低折射率層的各個組成物 梯度層的一半係等於3 λ /4。 U 排除包含選擇氧化層3 0 8的低折射率層的各個折射率 層係被設計以使得折射率層的光學厚度及鄰接折射率層的 各個組成物梯度層一半係等於λ /4。 在選擇氧化層3 08的+Ζ側上，設有由p-Al〇.8Ga0 2AS 作成並具有35nm厚之中間層307m。 由p-Al〇.6Ga〇.4As作成之層307al (爲了方便以下簡 稱“低折射率層307al”）係被設置在選擇氧化層308的_Z 側及在中間層307m的+Z側。因此，包含中間層3 07m的 Q 低折射率層更包含中間層307m及兩折射率層307al。 在上半導體DBR3 07中，排除包含選擇氧化層3 08的 低折射率層的307a係由p-Al〇.9Ga().iAs所作成。再者，各 個高折射率層307b係由p-AluGadAs所作成。 即，相對於厚度方向，選擇氧化層3 08的中心位置對 應於駐波分佈節點位置，並定位於中間層3 07m與低折射 率層3 07al之間。再者，在各個中間層3 07m及低折射率 層3 07al內的鋁含有率係低於在選擇氧化層3 08;及低折 射率層3 07al中之鋁含有率係低於中間層3 07m者。 -49- 200929759 面發光雷射陣列600可以以相同於面發光雷射1 〇〇的 方式加以製造。 在面發光雷射陣列600的各個發光部中，上半導體 DBR包含電流侷限結構，其中電流通過區係爲鋁的選擇氧 化所形成之氧化層所包圍。氧化層的厚度逐漸隨著至電流 通過區距離的減少而減少。氧化層在接近作動層’3 05的一 側上具有第一邊界面，及在另一側具有第二邊界面。再者 ，相對於垂直於雷射發光方向的虛擬面，第二邊界面係較 第一邊界面更傾斜。 如上所述，依據本發明第七實施例之面發射光雷射陣 列600包含多數面發光雷射，具有類似於面發光雷射100 的結構。因此，面發光雷射陣列600可以在各個發光部中 取得高單一模式輸出功率，而不會衍生高成本。 在第七實施例中，描述面發光雷射陣列600具有1〇 發光部。然而，發光部的數量並不限於此。 在第七實施例中，描述垂直於雷射發光方向剖面中的 平台形狀爲圓形。然而，在本發明中，平台並不限於此形 狀。例如，平台可以包含正方形、矩形及橢圓形之任一形 狀。 在第七實施例中，描述波長爲1.3 μιη頻帶。然而，在 本發明中，波長並不限於此波長帶。例如，波長帶可以爲 650n、780nm、850nm、980nm 及 1·5μιη° <<影像形成設備>> -50- 200929759 “第八實施例” 圖29顯示雷射印表機1000成爲依據本發明第八實施 例的影像形成設備。 如於圖29所示，雷射印表機1000包含光學掃描裝置 • 1010、感光鼓1 030、充電器1031、顯影滾筒1 032、轉印 . 充電器1 03 3、除電單元1 034、清潔刀片1 03 5、碳粉匣 1 036、饋紙滾筒1〇37、饋紙盤1 03 8、阻抗滾筒對1 03 9、 0 固定滾筒1041、放電滾筒1 042、出紙滾筒1 042、出紙盤 1 043、通訊控制裝置1〇50、及印表機控制裝置1 060大致 控制上述元件。這些元件係被安裝在印表機外殼1 044內 〇 通訊控制裝置1 05 0透過一網路控制與上層裝置（例 如個人電腦）的雙向通訊。 感光鼓1 030具有一圓柱形，及一感光層係形成在感 光鼓1030之表面。即感光鼓1030的表面被掃描。感光鼓 ❹ 1030旋轉於圖29箭頭所示之方向。 充電器、顯影滾筒1 032、轉印充電器1 03 3、除電單 元1 034、及清潔刀片1035係被安置於感光鼓1〇3〇的表面 附近。再者，充電器1031、顯示滾筒1032、轉印充電器 1 03 3、除電單元1 03 4、及清潔刀片1 03 5係依序沿著感光 鼓1 03 0的旋轉方向排列。 充電器1031均勻地充電感光鼓1030的表面。 光學掃描裝置1010發出依據來自上層裝置的影像資 訊調變的光束。藉此，在感光鼓1 03 0的表面上形成依據 -51 - 200929759 該影像資訊的潛像。如此形成之潛像係隨著感光鼓1 030 的旋轉，而被移動於顯影滾筒1 03 2的方向中。此光學掃 描裝置1010的結構將如後述。 收納於碳粉匣1 03 6的碳粉係被供給至顯影滾筒1032 . 〇 . 顯影滾筒1032使得碳粉黏附形成在感光鼓1 030表面 上之潛像上，以視覺化該影像資訊。具有碳粉黏附的潛像 Q (爲方便起見，以下稱爲“碳粉影像”）係被移動於感光鼓 1030所旋轉的轉印充電器1033的方向中。 饋紙盤1 03 8中收納有記錄紙張1 040。在饋紙盤1038 • 的附近安置有一饋紙滾筒1 03 7。饋紙滾筒1 03 7由饋紙盤 1 03 8 —張一張地饋送記錄紙張1〇40至阻抗滾筒對1 039。 阻抗滾筒對1 03 9首先固持爲該饋紙滾筒1 03 7所取出之記 錄紙張1040，並同步於感光鼓1 030的旋轉，供給記錄紙 張至感光鼓1 030與轉印充電器1 03 3間之間隙。 ❹ 對碳粉的極性有正極性的電壓係被施加至轉印充電器 _ 1〇33，以電吸收在感光鼓1 03 0表面上之碳粉至記錄紙張 1〇4〇。藉由施加此電壓，在感光鼓1〇3〇表面上之碳粉影 像被轉印至記錄紙張1 040上。被轉印的記錄紙張1 040係 被送至固定滾筒1041。 固定滾筒1 041施加熱及壓力至記錄紙張1 040，以將 碳粉固定至記錄紙張1040上。固定之記錄紙張1040係被 排放至出紙盤1 043，並依序堆疊在出紙盤1 043上。 除電單元1034將感光鼓1030的表面放電。 -52- 200929759 清潔刀片1 03 5移除殘留在感光鼓1 030表面上之碳粉 (殘留碳粉）。在移除殘留碳粉後，感光鼓1 03 0的表面 再回到朝向靜電充電器1 03 1的位置。 - <<光學掃描裝置>> 再者，描述光學掃描裝置1010的架構。 例如，於圖30所示，光學掃描裝置1010包含光源單 0 元14、耦合透鏡15、孔徑板16、歪像透鏡17、反射鏡18 、多角鏡1 3、反射側掃描透鏡1 1 a、影像面側掃描透鏡 11b、及掃描控制裝置（未示出）。這些元件係在外殼30 . 內被安排於其規定位置。 應注意的是，在以下中，主掃描方向係被簡稱爲“主 掃描對應方向”及對應於次掃描方向係被簡稱爲“次掃描對 應方向”。 光源14包含有面發光陣列500並能同時發出32光束 Q 。在此時，面發光陣列面發光雷射陣列500係被安排使得 “M”方向對應於主掃描對應方向，及“S”方向對應於次掃描 對應方向。 耦合透鏡15平行於來自光源14所發出之發散光束。 光源14及耦合透鏡15被固定於鋁固持件上，使得光源14 及耦合透鏡1 5間之位置關係被固定至其想要位置成爲一
Pt3 - 單兀。 孔徑板1 6具有一開口，以調整經由耦合透鏡1 5的光 束之直徑。 -53- 200929759 歪像透鏡1 7將經由孔徑板1 6的開口與反射鏡1 8的 光束相對於次掃描對應方向，折射在多角鏡1 3的偏轉折 射面附近。 在光源14與多角鏡13間之光學路徑上的光學系統可 • 以稱爲預反射光學系統。在此實施例中，預反射光學系統 _ 包含耦合透鏡15、孔徑板16、歪像透鏡17及反射鏡18。 多角鏡13可以爲六角鏡，具有18mm規定半徑。各 ❹ 個鏡作爲偏向反射面。多角鏡1 3將來自反射鏡1 8的光束 偏向，同時，繞著平行於次掃描對應方向的軸旋轉。 反射側掃描透鏡1 1 a係安置於爲多角鏡1 3所偏向的 . 光路徑上。 影像面側掃描透鏡1 1 b係安置於通過反射側掃描透鏡 11a的光路徑上。通過影像面側掃描透鏡lib的光束係傳 送至感光鼓1 03 0的表面上，以形成光點。此光點依據多 角鏡13的旋轉，而移動於感光鼓1030的縱向。即，光點 φ 係掃描於感光鼓1 03 0的表面上。光點的移動方向係於“主 掃描對應方向”。再者，感光鼓1030的旋轉方向係於“次 掃描對應方向”。 安置於多角鏡13及感光鼓1 03 0間之光學路徑上的光 學系統係稱爲掃描光學系統。在此實施例中，掃描光學系 統包含反射側掃描透鏡11a及影像面側掃描透鏡lib。應 注意的是，至少一摺鏡係安排於反射側掃描透鏡1 1 a及影 像面側掃描透鏡1 1 b之間與影像面側掃描透鏡1 1 b與感光 鼓1 0 3 0間之至少一個。 -54 - 200929759 在此時’在面發光雷射陣列500中’當發光 換影至延伸於“S”方向中之假想線時，各個發光 爲固定間距“C”。因此’藉由調整發光的時序’ 認爲實質與有相同的間距發光部對準次掃描對應 相同的架構。 再者，因爲間距“c”爲Μ111 ’所以有可能藉 學系統的放大倍率爲約U而取得4800dPi (每 高密度寫入。不必說’有可能藉由例如增加在“ 之發光部的數量、改變陣列架構作縮小間距“d” 縮小間距“c”、增加光學系統的放大倍率’而取 度及更高品質的列印。應注意的是’在主掃描方 入間距可以容易地藉由調整發光部的發光時序加 再者，在此架構中，即使寫入點密度增加， 機1 000可以列印而不必降低列印速度。再者， 密度被維持時，列印速度可以進一步增加。 再者，在面雷射陣列5 00中，在發光部間之 區的尺寸及氧化層的厚度變化很小。因此，發光 徵的變化很小，及形成在感光鼓1 030上的光點 得大致彼此相對。 如上所述，在依據本發明第八實施例的光學 1010中，光源14係裝有面發光雷射陣列500。 學掃描裝置1010能穩定地執行高密度光學掃描 生高成本。 再者’依據本發明第八實施例的雷射印表機 i部被正交 部間距係 此架構被 方向者有 由設定光 吋點）的 T”方向中 並進一步 得更高密 向中之寫 以控制。 雷射印表 當寫入點 電流通過 直徑及特 的直徑變 掃描裝置 因此，光 ’而不衍 1 000 包 -55-
❹ 200929759 含光學掃描裝置1010。因此，雷射印表機1 000會I 成高品質影像，而不會衍生高成本。 再者，在平台側面上的氧化開始的氧化層幾寻 設計爲厚，及面發光雷射陣列的服務壽命更長。g 可能再生利用寫入單元或光源單元。 在第八實施例中，描述光源14有32發光部。 發光部的數量並不限於此。 在第八實施例中，不同於使用面發光雷射陣歹! 也可以使用面發光雷射陣列，其中與面發光雷射_ 的發光部相同的發光部係被一維對準。 在第八實施例中，描述雷射印表機1 000係補 爲影像成形設備。然而，本發明之影像成形設備並 雷射印表機。即，本發明可以應用至任意具有光學 置1 0 1 0的影像成形設備。此影像成形設備可以穩 成高品質影像，而不會衍生高成本。 例如，本發明可以應用至影像形成設備，其司 射光直接照射在一媒體（例如紙張），以藉由雷躬 顔色。 再者，本發明也可以應用至影像形成設備， 膜係被使用作爲影像載件。在此時，潛像係被形 膜上，及所形成的潛像可以以在銀照像程序相同 影方法中加以視覺化，並以相同於銀照相程序中 印法轉印至列印紙張上。此影像形成設備也可以 學光刻設備及光學繪圖設備，用以繪出CT掃描 穩地形 變得較 此，有 然而， 500， 歹 ϋ 500 使用作 不限於 掃描裝 定地形 以將雷 光顯示 中銀鹽 在銀鹽 一般顯 通用列 用至光 像等等 -56- 200929759 再者’光學掃描裝置應用至依據本發明實施例的多色 影像時’能形成多色影像的影像形成設備可以穩定地形成 高品質影像，而不會衍生高成本。 • 例如，如圖31所示’本發明也可以應用至裝有多數 _ 感光鼓作彩色影像處理的串接彩色機器1 500。 如於圖31所示，串接彩色機1500包含“感光鼓K1、 0 充電裝置K2、顯影裝置K4、清潔單元K5、及轉印裝置 K6，用於作黑色處理；”感光鼓C1、充電裝置C2、顯影 裝置C4、清潔單元C5、及轉印裝置C6，用於作青色處理 . 感光鼓Ml、充電裝置M2、顯影裝置M4、清潔單元 M5、及轉印裝置M6，用於作紅色處理；”感光鼓γι、充 電裝置Y2、顯影裝置Y4、清潔單元Y5、及轉印裝置Y6 ’用於作黃色處理；光學掃描裝置1010Α ;轉印帶1 5 80 ; 及固定單元1530。 〇 每一感光鼓旋轉於圖31之箭頭所示之方向。在旋轉 方向中的旋轉順序中，依序排列有充電裝置、顯影裝置、 轉印裝置、及清潔單元。各個充電裝置均勻地使對應感光 鼓的表面充電。來自光掃描裝置1010Α的光被照射至爲充 電裝置所充電的感光鼓的表面，以在感光鼓上形成潛像。 然後，碳粉影像被對應顯影裝置所形成在感光鼓表面上。 然後，各個彩色碳粉影像被對應轉印裝置所轉印至在轉印 帶上的記錄紙張上。最後，重疊影像被固定單元1530所 固定至記錄紙張。 -57- 200929759 光學掃描裝置1010A具有每一顏色的光源，該光源係 類似於光源14。因此，光學掃描裝置101〇A以完成與光 學掃描裝置1010相同的結果。再者，串接彩色機15〇0被 裝配有光學掃描裝置1010A。因此，串接彩色機1500可 . 以完成與雷射印表機1000相同的功能。 . 另一方面’在串接彩色機中，色彩位移問題可能由於 製造誤差或每一部件的位移誤差所造成。即使在此時，在 ❹ 光學掃描裝置101 0A中，有可能藉由改變發光部至導通， 而降低色彩位移，因爲光學掃描裝置101 0A的各光源具有 與面發光雷射陣列5 0 0相同的面發光雷射陣列。 . 再者’在本發明第八實施例中，不同於使用光學掃描 裝置1010，也可以使用裝有包含面發光雷射陣列50 0的光 源曝光裝置。在此時，可以完成與雷射印表機1000相同 的效果。 〇 <<光學傳送系統>> _ “第九實施例” 圖32顯示依據本發明第九實施例之光學傳送系統 2000的架構。如圖32所示，光學傳送系統2000包含光學 傳送模組200 1及彼此透過光纖纜2004連接的光學傳送模 組2001與光學接收模組2005，這允許由光學傳送模組 2〇〇1至光學接收模組的單向光學傳送。 再者，光學傳送模組2001包含光源2002及驅動電路 2〇〇3。驅動電路2003依據來自光學傳送模組200 1外側的 -58-
200929759 電子信號輸入，控制自光源2002輸出的雷射光的 光源2002包含面發光雷射陣列600。 來自光源2002的光學信號係被耦接並導引經3 線2004，以輸入至光學接收模組2005。應注意的| 圖33所示，光纖纜線2004可以包含多數光纖，以f] 數光纖對應於面發光雷射陣列600的發光部。 光學接收模組2005包含光接收裝置2006及接if: 2 007。光接收裝置2006將光學信號轉換爲電子信i 收電路2007放大並執行來自光接收裝置2006的電^ 的波形整形等等。 在依據本發明第九實施例之光學傳送模組2001 光源2002包含面發光雷射陣列600。因此，光學傳完 2 00 1可以穩定地產生高品質光學信號，而不會衍生ϋ n 再者，在依據本發明第九實施例之光學傳送系統 中，光學傳送系統20 00包含光學傳送模組2001。因 可以穩定地執行高品質光學傳送，而不會衍生高成本 因此，光學傳送系統2000可以應用至家用、室 公室、設備內的短距資料傳送等等。 再者，因爲多數發光部被積集於相同基板上具有 特性，所以容易根據同時多束及快速資料傳送而執行 傳送。 再者，面發光雷射於低能消耗下操作。因此，當 強度 纖纜 ，如 得多 電路 。接 信號 中， 模組 成本 2000 此， 〇 內辦 均勻 資料 面發 -59- 200929759 光雷射包含於一設備時，溫度增加可以被控制住 應注意的是，在第九實施例中，描述多數發 對一對應至光纖。然而，也可以根據波長多工， 具有不同振盪波長的發光部，以增加傳送速率。 • 再者，在第九實施例之說明中，描述單向通 。然而，本發明也可以應用至雙向通訊的架構中 Φ 工業應用 如上所述，依據本發明實施例之面發光雷射 雷射陣列可以較傳統的面發光雷射及面發光雷射 . 易製造，具更高良率、及更長服務壽命。再者， 明實施例之光學掃描裝置可以適用至高密度光學 不衍生高成本。再者’依據本發明實施例的影像 可以適用以形成局品質影像，而衍生高成本。再 本發明貫施例之光學傳送模組可以適用以產生高 〇 信號，而不會衍生高成本。再者，依據本發明實 學傳送系統可以適用以執行高品質光學資料傳輸 衍生高成本。 本案係根據申請於接收電路2007年11月 本專利申請第2007-295505及申請於2008年1 J 2008-016331 ,及 2008 年 5 月 26 日的 2008-1361 些案係倂入作爲參考。 【圖式簡單說明】 光部係一 使用多數 訊的架構 及面發光 陣列更容 依據本發 掃描，而 形成設備 者，依據 品質光學 施例之光 ，而不會 14日的日 5 28日的 46案，這 -60- 200929759 圖1爲依據本發明第一及第二實施例之面發光雷射的 架構示意圖； 圖2爲在依據本發明第—實施例中之圖1中的作動層 附近的放大圖； 圖3爲依據本發明第一實施例之圖1中之上半導體 DBR部的放大圖； 圖4爲在圖1中之上半導體DBR的比較例1的示意 t 〇,| · 圖， ❹ 圖5爲在圖1中之上半導體DBR的比較例2的示意 圖； 圖6爲在圖1中之上半導體DBR的修改例的示意圖 圖7爲依據本發明第二實施例之圖〗中之上半導體 D B R部的放大圖； 圖8爲形成有平台的積層體示意圖； Q 圖9爲在水蒸氣中被熱處理後的積層體圖； 圖10爲圖9中之積層體的部份放大圖； 圖1 1爲選擇氧化層的中心位置與振盪臨限値增益間 之關係圖； 圖12爲選擇氧化層的位置與電場駐波分佈的關係圖 > 圖13爲依據本發明第二實施例之氧化層形狀與面發 光雷射的電場的駐波分佈的關係圖； 圖14A及14B各爲在比較例1中之氧化層形狀的繪圖 -61 - 200929759 圖15A及15B各爲在比較例2中之氧化層形狀的繪圖 ♦ 圖16爲修改例之積層體的繪圖； . 圖17爲依據本發明第三實施例之面發光雷射的架構 不意圖； 圖18爲圖17中之作動層附近的放大圖； φ 圖19爲圖17中之上半導體DBR部的放大圖； 圖20爲依據本發明第四及第五實施例之面發光雷射 陣列的示意圖； , 圖2 1爲發光部的二維陣列圖； 圖2 2爲沿著圖2 1的線A - A所取之剖面圖； 圖23爲在氧化層最大厚度與服務壽命間之關係圖； 圖24爲依據本發明第六及第七實施例之面發光雷射 陣列圖； H 圖25爲沿著圖24的線A-A所取之剖面圖； 圖26爲在圖25中之作動層附近的放大圖； 圖27爲依據本發明第六實施例之圖25中之上半導體 DBR部的放大圖； 圖28爲依據本發明第七實施例之圖25中的上半導體 DBR部的放大圖； 圖29爲依據本發明第八實施例之雷射印表機的架構 示意圖； 圖30爲圖29中之光學掃描裝置的示意圖； -62- 200929759 圖31爲串接彩色機的架構的示意圖； 圖32爲依據本發明第九實施例之光學傳送模組及光 學傳送系統的架構示意圖；及 圖33爲在圖32中之光纖示意圖。 【主要元件符號說明】 ’ Ha:反射側掃描透鏡（掃描光學系統的部份） 11B:影像面側掃描透鏡（掃描光學系統的部份） ® 13:多角鏡（反射鏡） 14 :光源 1〇〇 :面發光雷射 103:雷射半導體DBR(半導體分佈布拉格反射器的 ' 部份） 1 0 4 :下間隔層（振邊結構的部份） 1 0 5 :作動 _ 1 〇 6 :上間隔層（振盪結構的部份） 107·上半導體DBR (半導體分佈布拉格反射器的部 • 份） l〇7a :低折射率層 l〇7al:低折射率層（第一層，第三層） l〇7b :高折射率層 l〇7c :低折射率層（第二層） 107m :中間層（第一層） 108 :選擇氧化層 -63- 200929759 1 〇 8 a :氧化層 108b:電流通過區 2〇〇 :面發光雷射 203:低半導體DBR (半導體分佈布拉格反射器的部 份） 2〇4 :下間隔層（振盪器結構的部份） 205 :作動層 @ 2〇6 :上間隔層（振盪器結構的部份） 207:上半導體DBR (半導體分佈布拉格反射器的部 份） . 207a:下折射率層 208 :選擇氧化層 208a :氧化層 208b:電流通過區 303:下半導體DBR (半導體分佈布拉格反射器的部 〇 份） 3 04 :下間隔層（振盪器結構的部份） 3 05 :作動層 3 06 :上間隔層（振盪結構的部份） 3 07 :上半導體DBr (半導體分佈布拉格反射器的部 份） 307a:下折射率層 307al:下折射率層（第一層’第三層） 307b:高折射率層 -64 - 200929759 3 07c :低折射率層（第二層） 3 07m :中間層（第一層） 3 08 ： 選擇氧化層 3 08a :氧化層 3 08b :電流通過區 5 00 : 面發光雷射陣列 600 ： 面發光雷射陣列 血 1000 〇 :雷射印表機（影像形成設備） 1010 :光學掃描裝置 1010A :光學掃描裝置 1030 :感光鼓（影像載件） 1500 :串接色彩機（影像形成設備） 2000 :光學傳送系統 200 1 :光學傳送模組 2002 =光源 〇 2003 =驅動電路（驅動裝置） 2004 =光纖纜（光學傳送媒體） 2006 =光接收裝置（轉換器的部份） 2007 =接收電路（轉換器的部份） K1，C1，Μ1，Y1 :感光鼓（影像載件） -65-