JP2005340408A - 半導体レーザ装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数と部品調整回数が少なく、低コストで実現できる半導体レーザ装置及びその製造方法を提案する。
【解決手段】半導体レーザ装置１００が、半導体レーザ１０８と受光素子基板１０２とミラー１０４とで構成され、受光素子基板１０２の主面１０３上にエッチングにより凹部１０９が形成され、ミラー１０４が凹部１０９の底面に、半導体レーザが主面１０３に配置されている。ミラー１０４の反射面１０５の最上部は主面１０３より上部にある。製造方法においては、複数のミラー１０４が、各受光素子基板１０２に一括して実装される。
【選択図】図２

Description

本発明は、レーザ光を用いて、光ディスクや光磁気ディスク等の光記憶媒体に記録されている情報の記録や読み出し等を行うための光情報処理用の光ヘッド装置に用いられる半導体レーザ装置に関する。

近年、ＣＤ（コンパクトディスク），ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等の記録媒体を取り扱うシステムにおいては、記録媒体に対し、情報の記録や読み出しを行うための重要な構成部品として光ピックアップがある。光ピックアップには、レーザ光を出射する半導体レーザや受光素子などの半導体部品のほかに、ビームスプリッタ、反射ミラーや対物レンズなどの光学部品を備える必要がある。これらの半導体部品や光学部品を集積化し、光ピックアップの構成をコンパクト化するため、従来より、例えば特許文献１に開示されているような半導体レーザ装置が開発されている。

以下、図１０を参照しながら、従来の半導体レーザ装置の構成について説明する。半導体レーザ装置１００１は、受光素子１００７および図示しない信号増幅素子等が半導体プロセスにより形成されているシリコン基板やＧａＡｓ基板などの受光素子基板１００２と、受光素子基板１００２上にサブマウントチップ１００９を挟んで搭載された半導体レーザ１００８と、受光素子基板１００２の主面１００３上に搭載され、半導体レーザ１００８からのレーザ光を反射する反射面１００５を有するミラー１００４とを備えている。

ここで、サブマウントチップ１００９の厚みは、半導体レーザ１００８から放射されるレーザ光１０１０のうちの所定の範囲のレーザ光を半導体レーザ装置１００１の上方に出射させるように調整されている。半導体レーザ１００８から横方向（図１０に示すｙ軸方向）に出射されたレーザ光は、ミラー１００４の反射面１００５により反射されて縦方向（図１０に示すｚ軸方向）に反射される。これをレーザ光１０１０の主線１０１１とする。一方、半導体レーザ１００８から横方向に出射されたレーザ光の光束のうち、ミラー１００４の反射面１００５の最上部で反射したレーザ光の軌跡を光線１０１２とする。また、ミラー１００４の反射面１００５の最下部で反射したレーザ光の軌跡を光線１０１３とする。したがって、半導体レーザ１００８から出射されるレーザ光のうち、Ｙ軸方向に関しては、光線１０１２から光線１０１３の範囲のレーザ光束が半導体レーザ装置１００１からほぼＺ軸方向に出射される。

このような半導体レーザ装置の製造方法としては、例えば以下のような方法がある。まず半導体レーザ１００８を、サブマウントチップ１００９上の所定の位置に位置合わせしながら載置した後、例えば半田等を利用して、半導体レーザ１００８とサブマウントチップ１００９とを接合する。続いて、このサブマウントチップ１００９を、受光素子基板１００２の主面１００３の所定の位置に位置合わせしならが載置した後、例えば半田等を利用してサブマウントチップ１００９と受光素子基板１００２とを接合する。そして、ミラー１００４の反射面１００５の位置を、半導体レーザ１００８から放射されたレーザ光１０１０のうちの所定の範囲のレーザ光を半導体レーザ装置１００１の上方に出射させるように調整しながら、例えば接着剤等を利用して、ミラー１００４と受光素子基板１００２とを接着する。
特開平９―２１８３０４号公報（図４）

しかしながら、上述のような従来の半導体レーザ装置１００１の構成においては以下のような課題があげられる。まず、第１に上述の半導体レーザ装置１００１の部品点数が多いという問題である。通常、半導体レーザ装置に配置される半導体レーザ１００８は、レーザ光１０１０が出射される出射位置が下部になるように、いわゆるジャンクションダウン方向による配置がなされる。さらに、ミラー１００４は、半導体レーザ装置１００１から出射されるレーザ光１０１０の主線１０１１が、主面１００３に対してほぼ９０°で交差する方向に出射されるように、つまり、反射面１００５の主面１００３に対する傾き角がほぼ４５°になるように配置される。一方、レーザ光１０１０は、主線１０１１に対する光線１０１２および光線１０１３の広がり角が例えば１０°〜３０°までの範囲になるように調整される。したがって、半導体レーザ１００８は、主面１００３から所定の距離の高さに配置することが必要となり、その結果、半導体レーザ１００８とは別部品であるサブマウントチップ１００９を用意し、このサブマウントチップ１００９上に半導体レーザ１００８を配置する必要がある。このため、半導体レーザ装置を構成する部品数が増加することになり、特に熱伝導率の高い材料を用いなければならないサブマウントチップのためのコスト増大や、組立工数の増加による製造コストの増大を招くことになる。

一方で、半導体レーザ装置の部品数を低減させるため、受光素子基板の一部を異方性エッチングし、その斜面を反射面として利用することが提案されている。しかしながら、異方性エッチングにより反射面の角度をほぼ４５°にするための条件は限られており、例えば受光素子基板として、結晶軸が（１００）面に対して［１１０］方向にほぼ９．７°に傾斜するようにして作製されたシリコン基板に、ＫＯＨ（水酸化カリウム）やＴＨＭＡ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を用いてエッチングする方法が用いられる。このような方法においては、受光素子基板１００２の材料が限られるため、受光素子等を形成する場合のプロセス条件が限られるという不具合がある。

さらに、上述した半導体レーザ装置の製造方法が非常に難しく高コストであるという問題が挙げられる。上述した半導体レーザの製造方法においては、各部品の位置調整工程として、半導体レーザ１００８とサブマウントチップ１００９との相対的位置、サブマウントチップ１００９と受光素子基板１００２との相対的位置、ミラー１００４と受光素子基板１００２の相対的位置を調整する，合計３回の位置調整工程が必要となる。特に、半導体レーザ装置１００１においては、受光素子基板１００２とミラー１００４との位置精度を高精度に保持しつつ両者を接合する必要があり、このためにはミラー１００４を個別に受光素子基板１００２に高精度で接着しなければならない。このような製造方法を用いて半導体レーザ装置を作製する場合、半導体レーザ装置のコストアップの原因となる。

本発明の目的は、半導体レーザと反射用ミラーとを受光素子基板上に配置した半導体レーザ装置において、受光素子基板上に異なる材料のミラーを高精度に配置することが可能な半導体レーザ装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の半導体レーザ装置は、受光素子基板の主面側に凹部が形成されていて、凹部の底面に反射面を有するミラーが設置され、凹部の周辺に半導体レーザが設置されていて、受光素子基板の主面の高さ位置が、ミラーの反射面の最上部の位置と上記凹部の底面との間にある。

これにより、半導体レーザ装置から出射されるレーザ光の出射範囲を光軸に対し任意の角度にすることができ、かつ、部品点数が少なくすることが可能となる。

ミラーと受光素子基板とを異なる材料から構成することにより、受光素子を作製するプロセスの条件制限を排除することが可能となる。

ミラーが単結晶半導体基板から形成され、反射面が単結晶半導体基板の最稠密結晶面であることにより、鏡面の反射面を簡単に形成することができるため、低コストで半導体レーザ装置を製造することができる。

本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、受光素子基板となるウエハの主面側に凹部を形成しておく一方、板状基板の第１面から第２面に向かって拡大するテーパー状の傾斜面を有するミラーを形成しておいて、ミラーをウエハの凹部の底面に搭載する方法である。

これにより、上述の効果を発揮する半導体レーザ装置を製造することができる。

ウエハの凹部の底面上にミラーを搭載するまでの手順としては、板状基板をウエハ上に搭載してから板状基板をエッチングしてミラーを形成する方法と、ダミー基板に板状基板を貼り合わせて板状基板からミラーを形成して、ダミー基板に並んだ複数のミラーをウエハの各凹部に設置する方法と、第１のダミー基板に板状基板を貼り合わせて板状基板からミラーを形成し、ミラーを第２のダミー基板に転写してから、ウエハの各凹部に設置する方法とがある。

これらの方法により、複数のミラーを一括してウエハの受光素子基板となる領域に配置することができるため、ミラー位置の調整回数を少なくすることができ、引いては低コストで半導体レーザ装置を実現することができる。

ダミー基板を用いる場合は、ダミー基板として透明基板を用いることにより、凹部とミラーとの位置合わせを光学的に行うことが可能になり、複数のミラーを同時に高精度に配置することが可能になり低コストで半導体レーザ装置を実現することができる。また、透明基板を用いるとともに、紫外線を照射すると接着力が低下する樹脂からなる接着層を用いることができるので、ダミー基板の除去が容易になる。

本発明の半導体レーザ装置及びその製造方法によると、受光素子基板上に異なる材料のミラーを高精度に配置することが可能であり、半導体レーザ装置から出射されるレーザ光の出射範囲を、Ｙ軸方向に主軸に対し例えば１０〜３０°などの任意の角度にすることができる半導体レーザ装置を、部品点数が少なく、さらに部品の調整回数が少なく低コストで実現することが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態を説明する。簡単のため、各実施形態間で共通する構成要素は、同一の参照符号で示す。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の半導体レーザ装置の構造を示す斜視図である。図２は、第１の実施形態の半導体レーザ装置の図１に示すII−II線断面における断面図である。

半導体レーザ装置１００は、シリコン（Ｓｉ）やＧａＡｓによって構成され、光電変換用のダイオードなどからなる受光素子１０７が設けられた受光素子基板１０２と、発光素子である半導体レーザ１０８と、半導体レーザ１０８から出射されたレーザ光を反射するためのミラー１０４とを備えている。受光素子基板１０２の主面１０３には、基板の一部を掘り込んでなる凹部１０９が形成されており、凹部１０９の底面上にミラー１０４が設置されている。半導体レーザ１０８は、レーザ光が出射される出射領域がその下部に位置するように形成されており、半導体レーザ１０８は、受光素子基板１０２の主面１０３における凹部１０９を囲む領域の縁に配置されている。

半導体レーザ１０８から横方向（図２に示すｙ方向）に出射されたレーザ光１１０は、ミラー１０４の反射面１０５によって縦方向（図２に示すｚ方向）に反射される。このとき半導体レーザ１０８から出射されたレーザ光の光束のうち、反射面１０５の最下部に向かって出射された後反射されたレーザ光線１１２と、反射面１０５の最上部に向かって出射された後反射されたレーザ光線１１３との間に存在するレーザ光束１１０のみ半導体レーザ装置１０１から記録媒体に到達するように出射される。したがって、レーザ光束１１０の光軸１１１とレーザ光線１１２とのなす角θ１、および光軸１１１とレーザ光線１１３のなす角θ２は、凹部１０９の深さｄ２および反射面高さｄ１を調整することによって任意に設定することが可能となる。また、このとき、ミラー１０４として、主面が（１００）面に対して［１１０］方向に約９．７°傾斜しているシリコン基板をＫＯＨもしくはＴＭＡＨにより異方性エッチングしたものが用いられる。これにより、シリコン基板の（１１１）面の一部が底面に対して４５°傾斜するため、反射面１０５が（１１１）面であるミラー１０４が得られる。

上述の構成により、受光素子基板と別材料でミラーを構成する半導体レーザ装置において、半導体レーザ装置から横方向に出射されるレーザ光の光束のうち，光軸に対するｙ軸方向の傾きが±（１０°〜３０°）の範囲にあるレーザ光線を包含するレーザ光束を記録媒体等の利用系に送ることが可能である。また、半導体レーザ装置の主要な構成部品は、受光素子基板１０２とミラー１０４と半導体レーザ１０８のみであり、簡素な構成である。

本実施形態によると、受光素子基板１０２の主面１０３に凹部１０９を形成し、凹部の底面上にミラー１０４を設置したので、半導体レーザ１０８の側面から放射されるレーザ光の光束のうち，所定の光量を維持しうる光束１１０を半導体レーザ装置１０２の上方に光軸に沿って出射することが可能になる。すなわち、従来の半導体レーザ装置の構造で、半導体レーザと受光素子基板との間に必要であったサブマウントチップが、本実施形態の半導体レーザ装置１００においては設ける必要ないので、部品数の低減，光軸調整の容易化，製造工程数の低減などによる製造コストの低減を図ることができる。

なお、上記本実施形態の半導体レーザ装置の構成において、ミラー１０４は例えばガラス基板の一辺を底面に対してほぼ４５°傾斜させたものを用いてもよい。

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態の半導体レーザ装置の構造を示す斜視図である。図４（ａ）〜図５（ｆ）は、第２の実施形態の半導体レーザ装置の製造工程を示す断面図である。

図３に示すように、本実施形態の半導体レーザ装置２００は、シリコン（Ｓｉ）やＧａＡｓによって構成され、光電変換用のダイオードなどからなる受光素子が設けられた受光素子基板２０２と、発光素子である半導体レーザ１０８と、半導体レーザ１０８から出射されたレーザ光を反射するためのミラー２０４とを備えている。受光素子基板２０２の主面２０３には、基板の一部を掘り込んでなる凹部２０９が形成されており、凹部２０９の底面上にミラー２０４が接着層２４３を介して搭載されている。半導体レーザ１０８は、レーザ光が出射される出射領域がその下部に位置するように形成されており、半導体レーザ１０８は、受光素子基板２０２の主面２０３における凹部２０９を囲む領域の縁に搭載されている。

ミラー２０４は、基板面が（１００）面に対して［１１０］方向に約９．７°傾斜しているシリコン基板を用いて形成されている。これにより、シリコン基板の（１１１）面の一部が底面に対して４５°傾斜するため、（１１１）面である鏡面（反射下地面）の上に反射膜２２２を設け、反射膜２２２の表面を反射面２０５とするミラー２０４が得られる。そして、ミラー２０４などの各要素を形成するために、例えばシリコン酸化膜であるマスク２２１及び２２３がシリコン基板の上面及び下面の上に形成されている。また、ミラー２０４の反射面２０５上には、所定の波長範囲のレーザ光を反射するための反射膜２２２が形成されている。また、受光素子基板２０２の凹部２０９を除く主面には、凹部２０９を形成するための，例えばシリコン酸化膜であるマスク２３０が形成されていて、半導体レーザ１０８は、マスク２３０の上に接合層２３１を介して搭載されている。

次に、複数の受光素子基板に分割される前の第１の基板２９０の作製プロセスについて、図４（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。

まず、図４（ａ）に示す工程で、シリコン等のウエハ２０１に、汎用の半導体プロセスを用いて、例えば、ダイオード等の受光素子や、ＣＣＤなどの回路を形成する。その後、ウエハ２０１上に例えばシリコン酸化膜を形成し、フォトリソグラフィーを用いて、シリコン酸化膜をパターニングして、凹部形成用のマスク２３０を形成する。

次に、図４（ｂ）に示す工程で、例えば、ウエットエッチングやドライエッチングにより、ウエハ２０１に深さｄ３（例えば１０μｍ〜３０μｍ）の凹部２０９を形成する。凹部２０９を形成する際には、等方性エッチングもしくは異方性エッチングのいずれを用いてもよい。

次に、図４（ｃ）に示す工程で、ウエハ２０１上のマスク２３０の所定の領域上に、例えばＡｕ／Ｓｎ（Ａｕ：Ｓｎ＝８０：２０）等の半田からなる接合層２３１を形成する。

次に、図４（ｄ）に示す工程で、凹部２０９の底面上に例えば硬化温度が２００℃以下である熱硬化樹脂からなる接着層２４１を形成する。図４（ａ）〜（ｄ）に示す処理により、第１の基板２９０が形成される。

一方、図４（ｅ）〜（ｇ）に示す工程で、複数のミラーに分割される前の第２の基板２９１を形成する。

まず、図４（ｅ）に示す工程で、第１面２５０ａ及び第２面２５０ｂが（１００）面に対して［１１０］方向に約９．７°傾斜した板状基板２５０（シリコン基板）の第２面２５０ｂ上に、例えばシリコン酸化膜を堆積した後、フォトリソグラフィー及びドライエッチングにより、シリコン酸化膜をパターニングしてマスク２２１を形成する。

次に、図４（ｆ）に示す工程で、ウエットエッチングを行い、板状基板２５０の第２面２５０ｂに深さｄ４（例えば５０μｍ〜２００μｍ）の凹部２２５を形成する。このとき、凹部２２５の深さｄ４は、ウエハ２０１の凹部２０９の深さｄ３より大きくする。その後、図４（ｇ）に示す工程で、フォトリソグラフィーを用いて、マスク２２１の上に、例えば硬化温度が２００℃以下である熱硬化樹脂である接着層２４０を形成する。

次に、図４（ｈ）に示す工程で、第１の基板２９０の接着層２４１および第２の基板２９１の接着層２４０を互いに対向させて、接着層２４１と接着層２４０とのパターン同士が所定範囲内の位置ずれに収まるように、両者を密着させる。

次に、図５（ａ）に示す工程で、第１，第２の基板２９０，２９１を例えば２００℃に加熱して、接着層２４１と接着層２４０とを接合させる。このとき、接着層２４１と接着層２４０とが一体的に接合されて、接着層２４３となる。接合層２３１を構成するＡｕ／Ｓｎ合金は融点が２８０℃であるため、この加熱によっては接合層２３１の形状劣化等は発生しない。

次に、図５（ｂ）に示す工程で、板状基板２５０の第１面２５０ａの上に、例えばシリコン酸化膜を堆積し、フォトリソグラフィー及びドライエッチングにより、シリコン酸化膜をパターニングして、マスク２２３を形成する。

次に、図５（ｃ）に示す工程で、ＫＯＨ等のエッチング液を用いてシリコンによって構成されている板状基板２５０の異方性エッチングを行なう。これにより、板状基板２５０のうちミラー２０４以外の領域が除去される。そして、ウエハ２０１の各凹部２０９の上には、元の板状基板２５０の第１面２５０ａから第２面２５０ｂに向かって拡大するテーパ状の傾斜面である反射した地面２０４ａを有するミラー２０４が残存する。

次に、図５（ｄ）に示す工程で、蒸着法により、所定波長範囲のレーザ光を反射するための積層膜を基板全面に蒸着する。このとき、例えば、波長６５０〜８００ｎｍのレーザ光に対してはＴｉとＡｕの積層膜を形成し、例えば、波長３８０〜４５０ｎｍのレーザ光に対してはＡｌもしくはＡｇとＭｇＦ₂との積層膜を形成する。さらに、積層膜をパターニングして、ミラー２０４の上面及び側面のみに反射膜２２２を残す。

次に、図５（ｅ）に示す工程で、例えばダイシングにより、基板（ウエハ）を受光素子基板２０２となる領域ごとに分割する。

次に、図５（ｆ）に示す工程で、各受光素子基板２０２の接合層２３１の所定の位置上に半導体レーザ１０８を搭載し、接合層２３１を３００℃に加熱することにより、受光素子基板２０２と半導体レーザ１０８とを接合させる。これにより、半導体レーザ装置２００が形成される。

本実施形態の半導体レーザ装置及びその製造方法によると、上述のような構成および製造方法により、受光素子基板に、受光素子基板とは別材料のミラーと、半導体レーザとを搭載して構成される半導体レーザ装置を製造するに際し、複数のミラーを受光素子基板に同時に配置，接合することが可能となるので、部品数の低減に加えて、部品の取り付け回数の低減などによる製造工程の簡略化を実現することが可能である。よって、半導体レーザ装置を低コストでかつ容易に製造することが可能となる。

なお、本実施形態においては、接着層２４０，２４１を硬化温度が２００℃以下である熱硬化樹脂により構成し、接合層２３１をＡｕ／Ｓｎ（Ａｕ：Ｓｎ＝８０：２０）により構成したが、接着層や接合層は、これらの材料に限定されるものではない。ただし、接着層２４０，２４１の硬化温度が接合層２３１の融点よりも低い物質の組み合わせであって、ウエハ２０１と板状基板２５０とが、接合層２３１の融点よりも低い温度で接着可能であることが好ましい。

（第３の実施形態）
図６（ａ）〜図７（ｆ）は、本発明の第３の実施形態の半導体レーザ装置の製造方法を示す断面図である。また、図８（ａ），（ｂ）は、第３，第４の実施形態の半導体レーザ装置の製造工程中における反射面及びミラーのピッチを説明するための断面図である。本実施形態の半導体レーザ装置の構造は、第２の実施形態の半導体レーザ装置の構造と基本的に同じであり、製造工程のみが異なる。また、本実施形態の半導体レーザ装置の製造工程のうち、複数の受光素子基板に分割される前の第１の基板２９０の製造工程は、第２の実施形態における図４（ａ）〜（ｄ）に示す工程と同じである。

図６（ａ）には、第２の実施形態における図４（ａ）〜（ｄ）に示す工程と同じ工程によって形成された第１の基板２９０が示されている。

次に、複数のミラーに分割される前の第２の基板３９１の形成プロセスについて、図６（ｂ）〜（ｇ）を参照しながら説明する。

まず、図６（ｂ）に示す工程で、第１面３５０ａ及び第２面３５０ｂが（１００）面に対して［１１０］方向に約９．７°傾斜した板状基板３５０（シリコン基板）の第２面３５０ｂに、例えばシリコン酸化膜を堆積した後、フォトリソグラフィー及びドライエッチングにより、シリコン酸化膜をパターニングしてマスク３２３を形成する。

次に、図６（ｃ）に示す工程で、ＫＯＨもしくはＴＭＡＨを用いて異方性エッチングを行なって凹部３２５を形成する。凹部３２５の側面には、底面に対する傾き角が４５°である反射下地面３０４ａが形成される。このとき、図８（ａ）に示すように、例えばエッチング時間のばらつきによりエッチング深さ（凹部３２５の深さ）が実線と破線とで示すように変化しても、反射下地面３０４ａ同士のピッチＰ１，Ｐ２は、ほぼ一定である。

次に、図６（ｄ）に示す工程で、蒸着法により、所定の波長範囲のレーザ光を反射するための反射膜となる積層膜３２２ｘを基板の全面上に形成する。このとき、積層膜３２２ｘは、例えば、波長６５０〜８００ｎｍのレーザ光に対してはＴｉとＡｕとの積層膜であり、例えば、波長３８０〜４５０ｎｍのレーザ光に対してはＡｌもしくはＡｇとＭｇＦ₂である。そして、積層膜３２２ｘのうち反射下地面３０４ａ上に位置する部分の表面が反射面３０５となる。

次に、図６（ｅ）に示す工程で、例えば、紫外線を照射すると接着力が低下する接着層３７０を用いて、積層膜３２２ｘにおける板状基板３５０の最上面上に位置する部分と、ダミー基板である透明基板３６０とを貼り合せる。ここで接着層３７０に用いられる接着剤には、紫外線により硬化する成分が配合されており、接着層３７０に紫外線が照射されると、この硬化成分の収縮により応力が発生し接着力が低下する構成である。

次に、図６（ｆ）に示す工程で、貼り合わせ基板のうち板状基板３５０の研磨を行ない、平面基板３５０のボディ部を凹部３２５に達するまで除去することにより、透明基板３６０の上に、ほぼ等ピッチで並ぶ，逆メサ状の傾斜面をもつ複数のミラー３０４を形成する。ミラー３０４の側面上には、表面が反射面３０５となる反射膜３２２が形成される。このとき、図８（ｂ）に示すように、例えば、研磨時間のばらつきにより、ミラー３０４の高さ寸法が実線と破線とで示すように変化しても、ミラー３０４同士のピッチＰ３，Ｐ４はほぼ一定である。したがって、第１の基板３９１においてミラーのピッチはエッチング時間、研磨時間のばらつきによっては、ほとんど変化しない。

次に、図６（ｇ）に示す工程で、ミラー３０４の平坦面の上に、例えば硬化温度が２００℃以下である熱硬化樹脂からなる接着層３４０を形成する。これにより、多数のミラー３０４と多数の受光素子基板とを含む第２の基板３９１が形成される。

次に、第１の基板２９０と第２の基板３９１とを用いて半導体レーザ装置を形成するプロセスについて、図７（ａ）〜（ｆ）を参照しながら説明する。

図７（ａ）に示す工程で、第１の基板２９０の各凹部２０９と、第２の基板３９１の各ミラー３０４とがそれぞれ対向するように、第１，第２の基板２９０，３９１をセットする。その後、ＣＣＤ３９５等の光学装置を用い、透明基板３６０を通過する光を利用して、ミラー３０４の一部と受光素子基板のパターンの一部の位置を詳細に調整することにより、受光素子基板２０２にミラー３０４の位置を正確に合わせる。このとき、上述のように、第１の基板２９０においてミラー３０４同士のピッチは、エッチング時間や研磨時間のばらつきによっては変化しないため、基板全面に亘って正確にミラー３０４の位置を合わせることができる。

次に、図７（ｂ）に示す工程で、第１の基板２９０と第２の基板３９１とを２００℃で加熱する。これにより、接着層３４０と接着層２４０とが接合して接着層３４３となる。このとき、接合層２３１は、融点が２８０℃のＡｕ／Ｓｎによって構成されているため、この工程時に接合層２３１の形状は変化しない。

次に、図７（ｃ）に示す工程で、透明基板３６０側から例えば紫外線である光３９６を照射する。これにより、接着層３７０の接着力が低下するため、図７（ｄ）に示すように、簡単に透明基板を取り外せる。

次に、図７（ｅ）に示す工程で、例えばダイシングにより、第１の基板（ウエハ）を受光素子基板２０２となる領域ごとに分割する。

次に、図７（ｆ）に示す工程で、各受光素子基板２０２の接合層２３１の所定の位置上に半導体レーザ１０８を搭載し、接合層２３１を３００℃に加熱することにより、受光素子基板２０２と半導体レーザ１０８とを接合させる。これにより、半導体レーザ装置３００が形成される。

本実施形態の半導体レーザ装置の製造方法によると、上述のような製造方法により、受光素子基板に、受光素子基板とは別材料のミラーと、半導体レーザとを搭載して構成される半導体レーザ装置を製造するに際し、複数のミラーを受光素子基板に同時に配置，接合することが可能となるので、部品数の低減に加えて、部品の取り付け回数の低減などによる製造工程の簡略化を実現することが可能である。よって、半導体レーザ装置を低コストでかつ容易に製造することが可能となる。

特に、本実施形態では、第２の実施形態の製造方法に比べ、貼り合わせ用基板として透明基板３６０を用いているので、図７（ａ）に示す工程における位置合わせを容易かつ正確に行なうことができる。また、ミラー３０４と透明基板３６０とを紫外線の照射によって接着力が低下する特性を有する樹脂からなる接着剤層３７０によって接着し、貼り合わせ用基板を受光素子基板２０２から除去するために、透明基板３６０を研磨しなくても紫外線を照射するだけで貼り合わせ用基板である透明基板３６０を受光素子基板２０２から取り外すことができるので、透明基板３６０の研磨が不要になり、工程時間を短縮することができる。

なお、透明基板３６０をミラー３７０から取り外す際、透明基板３６０を研磨もしくはエッチングもしくはその組み合わせにより除去してもよい。その場合、接着剤層３７０は、紫外線の照射によって接着力が低下する樹脂によって構成されている必要はない。その場合にも、透明基板３６０を用いることにより、ミラー３０４と受光素子基板２０２の凹部２０９との位置合わせが容易かつ正確に行なうという効果は発揮することができる。

また、光３９６としてレーザ光を用いて接着層３７０に照射し、加熱によって接着層３７０の接着力を低下させることにより、透明基板２５０を取り外してもよい。

さらには、接着層３７０として、接合層２３１の融点よりも軟化点が低く、接着層３４０および接着層２４０の硬化温度よりも軟化点が高い接着剤、たとえばワックス等で構成された接着層を用いてもよい。

（第４の実施形態）
図９（ａ）〜（ｇ）は、第４の実施形態の半導体レーザ装置の製造方法を示す断面図である。本実施形態の半導体レーザ装置の構造は、第２の実施形態の半導体レーザ装置の構造と基本的に同じであり、製造工程のみが異なる。また、本実施形態の半導体レーザ装置の製造工程のうち、複数の受光素子基板に分割される前の第１の基板２９０の製造工程は、第２の実施形態における図４（ａ）〜（ｄ）に示す工程と同じである。

まず、図９（ａ）に示す工程で、第１面４５０ａ及び第２面４５０ｂが（１００）面に対して［１１０］方向に約９．７°傾斜した板状基板４５０（シリコン基板）の第２面４５０ｂと、例えばガラスからなる透明基板４６０の上面とを、例えば紫外線を照射すると接着力が低下する樹脂からなる接着層４５５を用いて貼り合せる。

次に、貼り合わせられた２つの基板のうち板状基板４５０の第１面４５０ａの上に、例えばシリコン酸化膜を堆積した後、フォトリソグラフィー及びドライエッチングにより、シリコン酸化膜をパターニングしてマスク４２３を形成する。

次に、図９（ｂ）に示す工程で、例えばＫＯＨもしくはＴＭＡＨを用いて板状基板４５０の異方性エッチングを行なって、第１面４５０ａから第２面４５０ｂに向かって拡大するテーパー状の傾斜面を有するミラー４０４を形成する。ミラー４０４の側面には、底面に対する傾き角が４５°である反射下地面４０４ａが形成される。このとき、図８（ａ）に示すように、例えばエッチング時間のばらつきによりエッチング深さ（凹部４２５の深さ）が実線と破線とで示すように変化しても、反射下地面４０４ａ同士のピッチＰ１，Ｐ２は、ほぼ一定である。

次に、図９（ｃ）に示す工程で、蒸着法により、反射膜となる積層膜４２２ｘを基板の全面上に形成する。このとき、積層膜４２２ｘは、例えば、波長６５０〜８００ｎｍのレーザ光に対してはＴｉとＡｕとの積層膜であり、例えば、波長３８０〜４５０ｎｍのレーザ光に対してはＡｌもしくはＡｇとＭｇＦ₂である。そして、積層膜４２２ｘのうち反射下地面４０４ａ上に位置する部分の表面が反射面４０５となる。

次に、図９（ｄ）に示す工程で、例えば紫外線の照射によって接着力が低下する樹脂からなる接着層４７０を用いて、積層膜４２２ｘにおけるミラー４０４の最上面上に位置する部分と、透明基板４８０とを貼り合せる。

次に、図９（ｅ）に示す工程で、貼り合わせた基板の透明基板４６０側から例えば紫外線である光４９６を接着層４５５に照射する。これにより、接着層４５５の接着力が劣化するために、図９（ｆ）に示すように、透明基板４６０を簡単に取り外すことが可能になる。一方、紫外線はミラー４０４によって遮られるので、接着層４２３には紫外線は照射されず、接着層の接着力は低下しない。これにより、透明基板４８０の上に、ほぼ等ピッチで並ぶ，逆メサ状の傾斜面をもつ複数のミラー４０４を並べる。ミラー４０４の側面上には、表面が反射面４０５となる反射膜４２２が形成される。

次に、図９（ｇ）に示す工程で、上述の基板のミラー側表面に例えば２００℃で硬化する熱硬化樹脂である接着層４４０を形成する。

その後の工程の図示は省略するが、第３の実施形態における図７（ａ）〜（ｆ）に示す工程を行なうことにより、半導体レーザ装置を形成する。

本実施形態の半導体レーザ装置の製造方法によると、上述のような製造方法により、受光素子基板に、受光素子基板とは別材料のミラーと、半導体レーザとを搭載して構成される半導体レーザ装置を製造するに際し、複数のミラーを受光素子基板に同時に配置，接合することが可能となるので、部品数の低減に加えて、部品の取り付け回数の低減などによる製造工程の簡略化を実現することが可能である。よって、半導体レーザ装置を低コストでかつ容易に製造することが可能となる。

特に、本実施形態では、第３の実施形態の製造方法の効果に加えて、紫外線を照射すると接着力が低下する樹脂からなる接着層４５５と透明基板４６０とを用いているので、図９（ｆ）における第２の基板４９１の形成の際に、研磨工程が不要になり、工程時間を短縮することができる。その結果、半導体レーザ装置をより低コストで実現することが可能となる。

なお、透明基板４６０をミラー４０４から取り外す際、透明基板４６０を研磨もしくはエッチングもしくはその組み合わせにより除去してもよい。

なお、光４９６としてレーザ光を用いて接着層４５５に照射し、接着層４５５を加熱することにより接着層４５５の接着力を低下させ、透明基板４６０を取り外してもよい。

また、接着層４７０として、接合層２３１の融点よりも軟化点が低く、接着層４４０および接着層２４０の硬化温度よりも軟化点が高い接着剤、たとえばワックス等で構成された接着層を用いてもよい。その場合、接着層４５５として、接着層４７０の軟化点よりも低い温度で軟化する接着剤、たとえばワックス等で構成された接着層を用いてもよい。

本発明にかかる半導体レーザ装置は、レーザ素子と受光素子を組み合わせたデバイスに有用であり、例えばＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ−ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ対応の光ディスク装置用のデバイスや光通信用のデバイスとして有用である。

第１の実施形態の半導体レーザ装置の構造を示す斜視図である。 第１の実施形態の半導体レーザ装置の図１に示すII−II線断面における断面図である。 第２の実施形態の半導体レーザ装置の構造を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｈ）は、第２の実施形態の半導体レーザ装置の製造工程のうち前半部分を示す断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、第２の実施形態の半導体レーザ装置の製造工程のうち後半部分を示す断面図である。 （ａ）〜（ｇ）は、第３の実施形態の半導体レーザ装置の製造工程のうち前半部分を示す断面図である。 （ａ）〜（ｆ）は、第３の実施形態の半導体レーザ装置の製造工程のうち後半部分を示す断面図である。 （ａ），（ｂ）は、第３，第４の実施形態の半導体レーザ装置の製造工程中における反射面及びミラーのピッチを説明するための断面図である。 （ａ）〜（ｇ）は、第４の実施形態の半導体レーザ装置の製造方法を示す断面図である。 従来の半導体レーザ装置の構成を概略的に示す斜視図である。

符号の説明

１００，２００，３００ 半導体レーザ装置
２０１，３０１ ウエハ
１０２，２０２，３０２ 受光素子基板
１０３ 主面
１０４，２０４，３０４ ミラー
１０５，２０５，３０５ 反射面
１０７ 受光素子
１０８ 半導体レーザ
１０９ 凹部
１１０ レーザ光束
１１１ 光軸
１１２，１１３ レーザ光線

Claims (13)

1. 主面側に受光素子と凹部とを有する受光素子基板と、
   上記受光素子基板の主面における凹部の周辺領域上に設置された半導体レーザと、
   上記凹部の底面上に配置され、上記半導体レーザからのレーザ光を反射する反射面を有するミラーとを備え、
   上記受光素子基板の主面の高さ位置が、上記ミラーの反射面の最上部の位置と上記凹部の底面との間にある，半導体レーザ装置。
2. 請求項１記載の半導体レーザ装置において、
   上記ミラーと上記受光素子基板とが相異なる材料によって構成されている，半導体レーザ装置。
3. 請求項１又は２記載の半導体レーザ装置において、
   上記ミラーは単結晶半導体基板から形成されており、上記ミラーの反射面は上記単結晶半導体基板の最稠密結晶面で形成されている，半導体レーザ装置。
4. 受光素子基板の受光素子が形成された主面の上に、半導体レーザと、ミラーとを搭載してなる半導体レーザ装置の製造方法であって、
   エッチングにより、ウエハの主面側において各受光素子基板となる領域ごとに凹部を形成する工程（ａ）と、
   相対向する第１面及び第２面を有する板状基板を用いて、上記各凹部の上に、第１面から第２面に向かって拡大するテーパー状の傾斜面を有するミラーを搭載する工程（ｂ）と、
   上記ウエハをダイシングして個別の受光素子基板に分離する工程（ｃ）と
   を含む半導体レーザ装置の製造方法。
5. 請求項４記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
   上記工程（ｂ）は、
   上記板状基板の第２面側に、上記ウエハの凹凸パターンと干渉しないための凹凸パターンを形成する副工程（ｂ１）と、
   上記板状基板の第２面の最先端部と上記ウエハの各凹部の底面とを接合する副工程（ｂ２）と、
   上記板状基板の第１面の上にエッチング用マスクを形成し、上記エッチング用マスクを用いて、上記板状基板をエッチングすることにより、上記各凹部の上に上記ミラーを形成する工程（ｂ４）と
   を含む，半導体レーザ装置の製造方法。
6. 請求項４記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
   上記工程（ｂ）は、
   上記板状基板の第１面の上にエッチング用マスクを形成し、上記エッチング用マスクを用いて、上記板状基板をエッチングすることにより、上記板状基板の上部に上記ミラーを形成する副工程（ｂ１１）と、
   ダミー基板を準備し、上記板状基板のミラーの最先端部と上記ダミー基板の下面とを接着層により接続する副工程（ｂ１２）と、
   上記板状基板のうちミラーを除く部分を第１面側から研磨により除去して、ダミー基板の下面に複数のミラーを残す副工程（ｂ１３）と、
   上記ウエハの各凹部に上記各ミラーを個別に接合する副工程（ｂ１４）と、
   ダミー基板を除去して、上記ウエハの各凹部に各々ミラーを残す副工程（ｂ１５）と
   を含む，半導体レーザ装置の製造方法。
7. 請求項６記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
   上記副工程（ｂ１２）では、ダミー基板として透明基板を用い、
   上記副工程（ｂ１４）では、上記ダミー基板を透して光学的に上記凹部と上記ミラーとの位置合わせを行なう，半導体レーザ装置の製造方法。
8. 請求項７記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
   上記副工程（ｂ１２）では、紫外線の照射により接着力が低下する樹脂からなる接着層を形成しておいて、
   上記工程（ｂ１５）では、上記接着層に紫外線を照射することにより、ダミー基板を除去する，半導体レーザ装置の製造方法。
9. 請求項４記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
   上記工程（ｂ）は、
   上記板状基板の第２面と第１のダミー基板の上面とを接着層により接続する副工程（ｂ２１）と、
   上記板状基板の第１面の上にエッチング用マスクを形成し、上記エッチング用マスクを用いて、上記板状基板をエッチングすることにより、上記板状基板のミラーを除く部分を除去して、第１のダミー基板上に複数のミラーを残す工程（ｂ２２）と、
   第２のダミー基板を準備し、上記ミラーの第１面と上記第２のダミー基板の下面とを接着層により接続する副工程（ｂ２３）と、
   上記第１のダミー基板を除去して、第２のダミー基板の下面に複数のミラーを残す工程（ｂ２４）と、
   上記ウエハの各凹部に上記各ミラーを個別に接合する副工程（ｂ２５）と、
   上記第２のダミー基板を除去して、上記ウエハの各凹部に各々ミラーを残す副工程（ｂ２６）と
   を含む，半導体レーザ装置の製造方法。
10. 請求項１１記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
    上記副工程（ｂ２１）では、第１のダミー基板として透明基板を用い、
    上記副工程（ｂ２３）では、紫外線の照射により接着力が低下する樹脂からなる接着層を形成しておいて、
    上記工程（ｂ２６）では、上記接着層に紫外線を照射することにより、ダミー基板を除去する，半導体レーザ装置の製造方法。
11. 請求項１０記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
    上記副工程（ｂ２３）では、第２のダミー基板として透明基板を用い、
    上記副工程（ｂ２４）では、上記第２のダミー基板を透して光学的に上記凹部と上記ミラーとの位置合わせを行なう，半導体レーザ装置の製造方法。
12. 請求項１１記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
    上記副工程（ｂ２３）では、紫外線の照射により接着力が低下する樹脂からなる接着層を形成しておいて、
    上記工程（ｂ２６）では、上記接着層に紫外線を照射することにより、第２のダミー基板を除去する，半導体レーザ装置の製造方法。
13. 請求項４〜１２のうちいずれか１つに記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
    上記板状基板が単結晶半導体基板であり、上記ミラーのテーパー状の傾斜面は単結晶半導体基板の最稠密面である，半導体レーザ装置の製造方法。

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