表面发射激光器、其制造方法和图像形成装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种表面发射激光器、其制造方法以及图像形成装置。表面发射激光器包括层叠于基板上的下部多层反射镜、活性层和上部多层反射镜。通过使用第一沟槽结构在活性层上面或下面形成具有第一导电区域和第一绝缘区域的第一电流限制层。通过使用第二沟槽结构在第一电流限制层上面或下面形成具有第二导电区域和第二绝缘区域的第二电流限制层。第一和第二沟槽结构从上部多层反射镜的顶面向基板延伸，使得第二沟槽结构包围第一沟槽结构。当沿基板的面内方向观察表面发射激光器时，第一导电区域和第一绝缘区域之间的边界被设置在第二导电区域内侧。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及表面发射激光器、表面发射激光器的制造方法和图像形成装置。
技术介绍
垂直腔表面发射激光器(VCSEL)是能够沿与基板表面垂直的方向发光的表面发 射激光器，并具有可容易地形成二维阵列的特征。可通过对从二维阵列发射的多个光束的并行处理实现高密度化和高速化，并且， 可以期望诸如光学通信的各种工业应用。例如，当表面发射激光器阵列被用作电子照相打 印机的曝光光源时，可在通过使用多个光束形成图像的步骤中实现高密度化和高速动作。在这种电子照相应用中，必须在感光鼓上稳定地形成非常小的激光斑。因此，单一 横向模式或单一纵向模式中的稳定的动作是需要的VCSEL的激光特性中的一种。在诸如上面提到的VCSEL的表面发射激光器中，已开发了通过使用选择性氧化技 术形成电流限制结构的方法，使得电流可被选择性注入实现高性能所需要的区域中。在该方法，具有高的铝(Al)成分比的AlGaAs层(例如，Ala98Gaatl2As)被设置在多 层反射镜中，并且，该AlGaAs层在高温水蒸气气氛中被选择性氧化，以形成电流限制结构。 由于被氧化区域从导电区域变为绝缘区域，因此，电流可被选择性注入活性层区域的希望 的位置中。为了在这种选择性氧化类型VCSEL中实现高的输出，必须增加用作电流限制结构 的导电区域的孔口(aperture)的直径。但是，携带电流的载流子的分布集中于孔口的边缘 部分上，该边缘部分为导电区域和绝缘区域之间的边界。因此，当增加孔口的直径时，在边 缘部分中具有大的光强度分布的高次横向模式趋于振荡。为了解决该问题，H.J. Unold et al.在“Large-Area Single-Mode Selectively Oxidized VCSELs :Approaches and Experimental，，，Proceedings of SPIE Photon, West, Vol. 3946, (2000)，pp. 207 218 (以下，称为“非专利文献1 ” )中公开了使用两个电流限 制结构的方法。非专利文献1的图10(b)在这里被再现为图12。在非专利文献1的使用两个电流限制结构的方法中，电流限制结构1230被布置在 远离活性层的侧，该电流限制结构1230具有比接近活性层1210设置的另一电流限制结构 1220的孔口直径小的孔口直径。通过该结构，载流子集中于较接近活性层1210地设置的电 流限制结构1220中的孔口的中心部分上。设置为较接近活性层1210的电流限制结构1220 主导共振光的模式。因此，当载流子被注入孔口的中心部分中时，可增加载流子和基本模式 光之间的耦合效率。类似地，当使用两个电流限制结构时，与使用一个电流限制结构的情况 相比，可以抑制高次模式中的振荡，并且，可以获得高输出的表面发射激光器。为了实现单一横向模式，必须在载流子和基本模式光之间执行有效的耦合。出 于这种目的，在非专利文献1公开的设置两个电流限制结构的技术中，设置在远离活性层 1210的侧的电流限制结构1230的孔口直径必须比设置在接近活性层1210的侧的电流限制 结构1220的孔口直径小。例如，当被设置在接近活性层1210的侧的电流限制结构1220的孔口直径的范围 为6 μ m 7 μ m时，被设置在远离活性层1210的侧的电流限制结构1230的孔口直径为电 流限制结构1220的孔口直径的约一半，S卩，为约3 μ m 4 μ m的范围。在非专利文献1描述的正常台面结构中，在具有小直径的氧化电流限制结构的制 备中，必须沿横向在长距离上从台面的侧壁执行氧化。相反，具有大直径的氧化电流限制结 构的制备需要沿横向从台面的侧壁的氧化，但是仅是在短距离上的氧化。但是，根据经验的事实，随着氧化距离的增加，变得难以控制氧化过程并且氧化距 离不与设计值匹配的可能性增加，从而导致产量的降低。另外，当氧化距离增加时，得到的 氧化层趋于在退火处理中或在电流注入中从相邻的半导体层分离，从而导致得到的器件的 可靠性的降低。
技术实现思路
本专利技术提供包括多个制备误差小并且可保证器件的可靠性的电流限制结构的表 面发射激光器及其制造方法。根据本专利技术的实施例的表面发射激光器包括基板、下部多层反射镜、活性层和上 部多层反射镜，下部多层反射镜、活性层和上部多层反射镜被依次设置在基板上。表面发射 激光器还包括包含第一导电区域和第一绝缘区域、并被设置在构成上部多层反射镜的层 之间或者上部多层反射镜和活性层之间的第一电流限制层；包含第二导电区域和第二绝缘 区域、并被设置在比第一电流限制层更接近活性层的位置上的第二电流限制层；用于形成 第一绝缘区域的第一沟槽结构，该第一沟槽结构从上部多层反射镜的顶部向基板延伸；和 用于形成第二绝缘区域的第二沟槽结构，该第二沟槽结构从上部多层反射镜的顶部向基板 延伸以包围第一沟槽结构、并具有位置比第一沟槽结构的底部深的底部。在表面发射激光 器中，第一导电区域和第一绝缘区域之间的边界沿基板的面内方向被设置在第二导电区域 内。根据本专利技术，能够提供制备误差小并且可保证器件的可靠性的包括多个电流限制 结构的表面发射激光器及其制造方法。通过参照附图阅读示例性实施例的以下说明，本专利技术的其它特征将变得清晰。 附图说明图IA和图IB是分别表示根据第一实施例的表面发射激光器的示意图。图2是表示根据第一实施例的表面发射激光器的示意图。图3A 3F是分别表示根据第一实施例的表面发射激光器的制造方法的示意图。图4G 4L是分别表示根据第一实施例的表面发射激光器的制造方法的示意图。图5M 5P是分别表示根据第一实施例的表面发射激光器的制造方法的示意图。图6是用作用于解释第一实施例的特征的参考的视图。图7A和图7B是分别表示根据第二实施例的表面发射激光器的示意图。图8A和图8B是分别表示根据第三实施例的表面发射激光器的示意图。图9A 9F是分别表示根据第三实施例的表面发射激光器的制造方法的示意图。图IOA IOB是分别表示根据第四实施例的图像形成装置的示意图。5图11是用于解释第一实施例的特征的曲线图。图12包含示出现有技术的曲线图和视图。具体实施例方式第一实施例图IA是根据本专利技术的第一实施例的表面发射激光器100的示意性截面图，图IB 是表面发射激光器100的示意性顶视图。具体而言，图IA是沿图IB中的线IA-IA切取的 截面图。下部多层反射镜120、下部间隔件层130、活性层140、上部间隔件层150和上部多 层反射镜160依次被层叠于基板110上，以沿与基板表面垂直的方向形成激光器腔。载流 子(依赖于掺杂类型的电子或空穴)从设置在上部多层反射镜160上的上部电极170和设 置在基板110下面的下部电极180被注入到活性层140中。活性层140发光，由此导致表 面发射激光器100的振荡。第一电流限制层210被设置在上部多层反射镜160中。第一电流限制层210包含 第一导电区域212和第一绝缘区域214和215，并且具有将电流注入到活性层140的中心部 分中的功能。第二电流限制层220被设置在比第一电流限制层210接近活性层140的位置处。 例如，第二电流限制层220被设置在第一电流限制层210和活性层140之间。第二电流限 制层220包含第二导电区域222本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面发射激光器，包括：基板；下部多层反射镜；活性层；上部多层反射镜；下部多层反射镜、所述活性层和上部多层反射镜被依次设置在基板上，第一电流限制层，所述第一电流限制层包含第一导电区域和第一绝缘区域，并被设置在构成上部多层反射镜的层之间或者被设置在上部多层反射镜和所述活性层之间；第二电流限制层，所述第二电流限制层包含第二导电区域和第二绝缘区域，并被设置在比第一电流限制层接近所述活性层的位置；用于形成第一绝缘区域的第一沟槽结构，该第一沟槽结构从上部多层反射镜的顶部向基板延伸；和用于形成第二绝缘区域的第二沟槽结构，该第二沟槽结构从上部多层反射镜的顶部向基板延伸以包围第一沟槽结构、并具有位置比第一沟槽结构的底部深的底部，其中，第一导电区域和第一绝缘区域之间的边界沿基板的面内方向被设置在第二导电区域内侧。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：井久田光弘，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]