JP2011138953A - 半導体レーザ装置および光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パッケージを容易に封止することが可能であり、かつ、レーザ出射光に生じる光軸ずれの大きさを低減することが可能なことが可能な半導体レーザ装置を提供する。
【解決手段】この半導体レーザ装置１００は、内側面１２、１３、１４および１５に囲まれた開口部１１ａと底面１６とを有する凹部１１が形成されたＳｉ（１００）基板１０と、凹部１１の底面１６上に載置された半導体レーザ素子５０と、Ｓｉ（１００）基板１０の上面１０ａに取り付けられ、開口部１１ａを封止する透光性の封止ガラス６０とを備えている。そして、半導体レーザ素子５０から出射されるレーザ光は、内側面１２上に形成された金属反射膜７０により反射された後、封止ガラス６０を透過して外部に出射される。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体レーザ装置および光ピックアップ装置に関し、特に、半導体レーザ素子を備えた半導体レーザ装置および光ピックアップ装置に関する。

従来、半導体レーザ素子は、光ディスクシステムや光通信システムなどの光源として広く用いられている。特に、約３８０ｎｍ〜約７８０ｎｍの可視光帯のレーザ光を出射する半導体レーザ素子は、ＣＤ用、ＤＶＤ用およびＢＤ用などの各種光ディスクの記録・再生用の光源として実用化されている。また、昨今では、光ディスクシステムの低価格化に伴い、光ディスクシステムに内蔵される光源装置の小型化・薄型化が期待されている。

従来、上記した光源として用いる半導体レーザ装置として、半導体レーザ素子にレーザ出射光を上方に反射して外部に出射することが可能な半導体レーザ装置が知られている（たとえば、特許文献１および２参照）。

上記特許文献１には、段差形状を有する凹部が設けられたシリコン基板と、シリコン基板上に載置された半導体レーザ素子とを備えた半導体レーザ装置が開示されている。この半導体レーザ装置では、シリコン基板に形成された凹部（段差部）の底面上に半導体レーザ素子が載置されている。また、シリコン基板には、凹部が開口する側の表面（上面）と凹部の底面とを繋ぐ傾斜側面（反射ミラー面）が形成されており、半導体レーザ素子は、レーザ光の出射端面がシリコン基板の傾斜側面（反射ミラー面）に対して所定の距離を隔てて対向する位置に載置されている。これにより、出射端面から出射したレーザ光は、傾斜側面（反射ミラー面）で上方向に反射されて装置外部に出射されるように構成されている。なお、この半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子の上面は、シリコン基板の凹部が開口する側の表面（上面）よりも高い位置に突出した位置関係となっている。

また、上記特許文献２には、開口部が形成された樹脂製のパッケージの底面上に載置された半導体レーザ素子と、パッケージの開口部を覆う透明基板と、透明基板の下面上に接着されてパッケージ内に懸架されるミラーとを備えた光半導体装置（半導体レーザ装置）が開示されている。この光半導体装置では、半導体レーザ素子におけるレーザ光の出射端面が、ミラーの反射面に対して所定の距離を隔てて対向するように構成されている。これにより、出射端面から出射したレーザ光が、ミラーの反射面で上方向に反射されて装置外部に出射されるように構成されており、半導体レーザ装置の薄型化が図られている。

特開平４−１９６１８９号公報 特開２００６−１４７７５１号公報

ここで、半導体レーザ素子が窒化物系半導体により構成される場合、パッケージ内に載置されるレーザ素子を大気中に露出した状態で作動させた際、大気中の水分や、パッケージ周辺に存在する有機物が短波長光により分解されることに起因して、レーザ素子の出射端面に異物が付着してしまう。この場合、出射端面の劣化に伴い、レーザ光の光出力が低下し、さらには、レーザ素子の信頼性が低下するという不具合が生じる。このため、窒化物系半導体からなるレーザ素子を気密封止することが可能なパッケージ構造が必要とされる。

しかしながら、上記特許文献１に開示された半導体レーザ装置では、凹部の底面上に載置される半導体レーザ素子の上面が、シリコン基板の凹部が開口する側の表面（上面）よりも高い位置に突出しているため、シリコン基板の凹部の開口部を、透光性の封止部材などによって容易に塞ぐ（封止する）ことができないという問題点がある。

また、上記特許文献２に開示された光半導体装置では、半導体レーザ素子がパッケージに載置されているのに対して、レーザ光を反射するミラーは、透明基板に接着されるように構成されている。すなわち、パッケージに対する半導体レーザ素子の取り付け誤差、パッケージに対する透明基板の取り付け誤差、および、透明基板に対するミラーの取り付け誤差がそれぞれ生じるという不都合がある。このため、上記したそれぞれの取り付け時の誤差に起因して、ミラーによる反射後のレーザ出射光には、大きな光軸ずれが生じてしまうという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、パッケージを容易に封止することが可能であり、かつ、レーザ出射光に生じる光軸ずれの大きさを低減することが可能な半導体レーザ装置および光ピックアップ装置を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による半導体レーザ装置は、内側面に囲まれた第１開口部と底面とを有する凹部が形成された半導体基板と、底面上に載置された半導体レーザ素子と、半導体基板の上面に取り付けられ、第１開口部を封止する透光性の封止部材とを備え、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光は、内側面の第１領域により反射された後、封止部材を透過して外部に出射される。

この発明の第１の局面による半導体レーザ装置では、上記のように、内側面に囲まれた第１開口部と底面とを有する凹部が形成された半導体基板と、底面上に載置された半導体レーザ素子と、半導体基板の上面に取り付けられ、第１開口部を封止する透光性の封止部材とを備えることによって、半導体レーザ素子を、半導体基板の凹部と封止部材とによって容易に気密封止した状況下で作動させることができる。これにより、半導体レーザ素子は、大気中の水分や半導体レーザ装置周辺に存在する有機物の影響を受けないので、半導体レーザ素子の信頼性が低下するのを抑制することができる。

また、上記第１の局面では、内側面に囲まれた第１開口部と底面とを有する凹部が形成された半導体基板を備え、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を、内側面の第１領域により反射した後、封止部材を透過して外部に出射するように構成することによって、半導体レーザ素子を載置する半導体基板の凹部の内側面の一部を、レーザ光の反射手段として兼用することができる。すなわち、反射手段により反射されるレーザ光の光軸精度は、半導体レーザ素子を凹部の底面に載置する際の取り付け誤差にのみ依存するので、光軸ずれを引き起こす要因が少なくなる分、光軸ずれの大きさを低減することができる。

また、上記第１の局面では、凹部の底面が凹部の内側面と一体的に形成されているので、その分、構造を簡素化させることができる。

この発明の第２の局面による半導体レーザ装置は、厚み方向に貫通する貫通孔が形成された半導体基板と、半導体基板の上面に取り付けられ、貫通孔の第１開口部を封止する封止部材と、半導体基板の下面に取り付けられ、第１開口部と反対側の貫通孔の第２開口部を封止する支持基体と、貫通孔の内側面と第２開口部内に露出する支持基体の表面からなる底面とを有する凹部内に載置された半導体レーザ素子とを備え、半導体レーザ素子は、底面上に載置され、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光は、貫通孔の内側面の第１領域により反射された後、封止部材を透過して外部に出射される。

この発明の第２の局面による半導体レーザ装置では、上記のように、厚み方向に貫通する貫通孔が形成された半導体基板と、半導体基板の上面に取り付けられ、貫通孔の第１開口部を封止する封止部材と、半導体基板の下面に取り付けられ、第１開口部と反対側の貫通孔の第２開口部を封止する支持基体と、貫通孔の内側面と第２開口部内に露出する支持基体の表面からなる底面とを有する凹部内に載置された半導体レーザ素子とを備えることによって、半導体レーザ素子を、支持基体と封止部材とによって貫通孔の内部に気密封止した状況下で作動させることができる。これにより、半導体レーザ素子は、大気中の水分や半導体レーザ装置周辺に存在する有機物の影響を受けないので、半導体レーザ素子の信頼性が低下するのを抑制することができる。

また、上記第２の局面では、厚み方向に貫通する貫通孔が形成された半導体基板と、半導体基板の下面に取り付けられ、貫通孔の第２開口部を封止する支持基体とを備え、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を、貫通孔の内側面の第１領域により反射した後、封止部材を透過して外部に出射するように構成することによって、半導体レーザ素子を載置する支持基体に予め取り付けられた半導体基板の貫通孔の内側面の一部を、レーザ光の反射手段として兼用することができる。すなわち、反射手段により反射されるレーザ光の光軸精度は、半導体レーザ素子を支持基体の表面に載置する際の取り付け誤差にのみ依存するので、光軸ずれを引き起こす要因が少なくなる分、光軸ずれの大きさを低減することができる。

また、上記第２の局面では、半導体レーザ素子が載置される凹部を、半導体基板の貫通孔と、第２開口部内に露出する支持基体の表面とにより構成することによって、半導体レーザ素子を載置する支持基体を半導体基板とは異なる材料を用いて別部材として形成することができるので、支持基体の材料を適切に選ぶことにより、半導体レーザ装置の強度をより確保することができる。また、製造プロセスにおいて、貫通孔が形成された半導体基板と平板状の支持基体とを接合することによって、半導体レーザ素子を載置するためのパッケージを容易に形成することができる。

上記第１の局面または第２の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、半導体レーザ素子を挟んで互いに対向する第１領域および内側面の第２領域は、それぞれ、内側面の断面形状が底面から第１開口部に向かって広がるように傾斜する傾斜面を含み、第２領域の傾斜面が底面となす傾斜角度は、第１領域の傾斜面が前記底面となす傾斜角度よりも大きい。このように構成すれば、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子のレーザ光出射端面とは反対側の端面に対向する凹部の内側面（第２領域）との間隔を、半導体レーザ素子のレーザ光出射端面と、凹部の内側面（第１領域）との間隔よりも広く確保した状態で半導体レーザ素子を凹部の底面上に載置することができる。これにより、半導体レーザ素子の後方（光出射端面とは反対側）に確保された領域を有効に利用して、外部と電気的に接続するための電極などを容易に形成することができる。なお、上記したレーザ光出射端面は、半導体レーザ素子に形成されている一対の共振器端面に対して、それぞれの端面から出射されるレーザ光の光強度の大小関係により区別される。すなわち、端面から出射されるレーザ光の光強度が相対的に大きい方がレーザ光出射面である。

上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、第１領域上には、金属膜が形成されている。このように構成すれば、半導体レーザ素子からのレーザ出射光が半導体基板からなる内側面（第１領域）に直接照射されて反射される場合と異なり、レーザ光が内側面上の金属膜の部分に照射されて上方に反射される分、レーザ光の照射熱が半導体基板に直接影響するのを抑制しつつ、金属膜の部分で効率よくレーザ光を反射させることができる。

上記第１の局面による半導体レーザ装置において、好ましくは、半導体レーザ素子は、窒化物系半導体レーザ素子である。このように、半導体レーザ素子が窒化物系半導体レーザ素子からなる場合には、ＧａＡｓ系などからなる赤色または赤外半導体レーザ素子と異なり、レーザ光と大気中の水分やその他の有機物との化学反応に起因して、レーザ出射端面などに化学反応後の物質が付着するという不都合が発生しやすいので、本発明のように、封止部材により気密封止を行うことは非常に有効である。この結果、窒化物系半導体レーザ素子の信頼性を向上させることができる。

この発明の第３の局面による光ピックアップ装置は、内側面に囲まれた開口部と底面とを有する凹部が形成された半導体基板と、底面上に載置された半導体レーザ素子と、半導体基板の上面に取り付けられ、開口部を封止する透光性の封止部材とを含む半導体レーザ装置と、半導体レーザ装置の出射光を制御する光学系と、出射光を検出する光検出部とを備え、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光は、内側面の第１領域により反射された後、封止部材を透過して外部に出射される。

この発明の第３の局面による光ピックアップ装置では、上記のように、内側面に囲まれた開口部と底面とを有する凹部が形成された半導体基板と、底面上に載置された半導体レーザ素子と、半導体基板の上面に取り付けられ、第１開口部を封止する透光性の封止部材とを含む半導体レーザ装置を備えることによって、半導体レーザ素子を、半導体基板の凹部と封止部材とによって容易に気密封止した状況下で作動させることができる。これにより、半導体レーザ素子の信頼性が低下するのが抑制された光ピックアップ装置を得ることができる。

また、上記第３の局面では、半導体レーザ装置が、内側面に囲まれた第１開口部と底面とを有する凹部が形成された半導体基板を含み、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を、内側面の第１領域により反射した後、封止部材を透過して外部に出射するように構成することによって、半導体レーザ素子を載置する半導体基板の凹部の内側面のうちの一部を、レーザ光の反射手段として兼用することができる。すなわち、反射手段により反射されるレーザ光の光軸精度は、半導体レーザ素子を凹部の内部に載置する際の取り付け誤差にのみ依存するので、光軸ずれを引き起こす要因が少なくなる分、光軸ずれの大きさが低減された光ピックアップ装置を得ることができる。

また、上記第３の局面では、凹部の底面が凹部の内側面と一体的に形成されているので、その分、半導体レーザ装置の構造を簡素化させることができる。

この発明の第４の局面による光ピックアップ装置は、厚み方向に貫通する貫通孔が形成された半導体基板と、半導体基板の上面に取り付けられ、貫通孔の第１開口部を封止する封止部材と、半導体基板の下面に取り付けられ、第１開口部と反対側の貫通孔の第２開口部を封止する支持基体と、貫通孔の内側面と第２開口部内に露出する支持基体の表面からなる底面とを有する凹部内に載置された半導体レーザ素子とを含む半導体レーザ装置と、半導体レーザ装置の出射光を制御する光学系と、出射光を検出する光検出部とを備え、半導体レーザ素子は、底面上に載置され、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光は、貫通孔の内側面の第１領域により反射された後、封止部材を透過して外部に出射される。

この発明の第４の局面による光ピックアップ装置では、上記のように、厚み方向に貫通する貫通孔が形成された半導体基板と、半導体基板の上面に取り付けられ、貫通孔の第１開口部を封止する封止部材と、半導体基板の下面に取り付けられ、第１開口部と反対側の貫通孔の第２開口部を封止する支持基体と、貫通孔の内側面と第２開口部内に露出する支持基体の表面からなる底面とを有する凹部内に載置された半導体レーザ素子とを含む半導体レーザ装置を備えることによって、半導体レーザ素子を、支持基体と封止部材とによって貫通孔の内部に気密封止した状況下で作動させることができる。これにより、半導体レーザ素子の信頼性が低下するのが抑制された光ピックアップ装置を得ることができる。

また、上記第４の局面では、半導体レーザ装置が、厚み方向に貫通する貫通孔が形成された半導体基板と、半導体基板の下面に取り付けられ、貫通孔の第２開口部を封止する支持基体とを含み、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を、貫通孔の内側面の第１領域により反射した後、封止部材を透過して外部に出射するように構成することによって、半導体レーザ素子を載置する支持基体に予め取り付けられた半導体基板の貫通孔の内側面の一部を、レーザ光の反射手段として兼用することができる。すなわち、反射手段により反射されるレーザ光の光軸精度は、半導体レーザ素子を支持基体の表面に載置する際の取り付け誤差にのみ依存するので、光軸ずれを引き起こす要因が少なくなる分、光軸ずれの大きさが低減された光ピックアップ装置を得ることができる。

また、上記第４の局面では、半導体レーザ装置における半導体レーザ素子が載置される凹部を、半導体基板の貫通孔と、第２開口部内に露出する支持基体の表面とにより構成することによって、半導体レーザ素子を載置する支持基体を半導体基板とは異なる材料を用いて別部材として形成することができるので、支持基体の材料を適切に選ぶことにより、光ピックアップ装置を構成する半導体レーザ装置の強度をより確保することができる。

本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した上面図である。 本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。 本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した下面図である。 本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。 本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための断面図である。 本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した上面図である。 本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。 本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した下面図である。 本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した上面図である。 本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。 本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための断面図である。 本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための断面図である。 本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための断面図である。 本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための断面図である。 本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための断面図である。 本発明の第４実施形態による３波長半導体レーザ装置の構造を示した上面図である。 本発明の第４実施形態による３波長半導体レーザ装置の構造を示した下面図である。 本発明の第４実施形態による３波長半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。 本発明の第４実施形態による３波長半導体レーザ装置を備えた光ピックアップ装置の構成を示した概略図である。 本発明の第５実施形態による３波長半導体レーザ装置の構造を示した上面図である。 本発明の第５実施形態による３波長半導体レーザ装置の構造を示した断面図である。 本発明の第５実施形態による３波長半導体レーザ装置を備えた光ピックアップ装置の構成を示した概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置１００の構造について説明する。なお、図２は、図１の１０００−１０００線に沿った断面図であり、図４は、図１の１１００−１１００線に沿った断面図である。

本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置１００は、図２に示すように、上方（Ｃ１側）から下方（Ｃ２側）に向かって窪む凹部１１が形成されるとともに、高抵抗率（絶縁性）を有するＳｉ（１００）基板１０と、凹部１１の底面１６上にＳｉからなるサブマウント（基台）３０を介して載置された半導体レーザ素子５０と、Ｓｉ（１００）基板１０の上面１０ａに取り付けられることにより、凹部１１の開口部１１ａを塞ぐ透光性の封止ガラス６０とによって構成されている。なお、Ｓｉ（１００）基板１０は、本発明の「半導体基板」の一例であり、開口部１１ａは、本発明の「第１開口部」の一例である。また、封止ガラス６０は、本発明の「封止部材」の一例である。

また、Ｓｉ（１００）基板１０は、図１に示すように、平面的な外形が、半導体レーザ素子５０の共振器方向（Ａ方向）に沿って約３ｍｍの長さを有するとともに、半導体レーザ素子５０の共振器方向と直交する幅方向（Ｂ方向）に沿って約２ｍｍの長さを有する略矩形状に形成されている。また、Ｓｉ（１００）基板１０は、上面１０ａから下面１０ｂまでの厚み（最大厚み）が約６００μｍである。なお、図１において、Ｓｉ（１００）基板１０の上（紙面手前側）に封止ガラス６０が載置されているが、図面の都合上、封止ガラス６０の記載を省略している。

ここで、第１実施形態では、Ｓｉ（１００）基板１０の凹部１１は、図１に示すように、半導体レーザ素子５０の共振器方向（Ａ方向）に半導体レーザ素子５０を挟んで互いに対向する内側面１２および１３と、半導体レーザ素子５０の幅方向（Ｂ方向）に互いに対向する内側面１４および１５とからなる４つの内側面と、内側面１２〜１５と一体的に形成され、半導体レーザ素子５０をサブマウント３０を介して載置するための底面１６とによって構成されている。なお、内側面１２〜１５は、本発明の「内側面」の一例である。また、内側面１２は、本発明の「内側面の第１領域」および「傾斜面」の一例であり、内側面１３は、本発明の「内側面の第２領域」および「傾斜面」の一例である。

また、第１実施形態では、後述する製造プロセスにおいて、略（１００）面に対して約９．７°傾斜した主表面（上面１０ａ）を有するＳｉ（１００）基板１０に対して異方性エッチングを行うことにより、Ｓｉ（１００）基板１０に、内側面１２、１３、１４および１５が形成されている。この約９．７°傾斜した主表面を有するＳｉ（１００）基板１０を用いることにより、内側面１２は、底面１６に対して略４５°の傾斜角度α（図２参照）を有して傾斜するとともに、内側面１３は、底面１６に対して略６４．４°の傾斜角度β（図２参照）を有して傾斜して形成されている。また、内側面１４および１５は、共に底面１６に対して略５４．７°の傾斜角度γ（図４参照）を有して傾斜するように形成されている。また、凹部１１は、図２に示すように、上面１０ａから底面１６までの深さＤ１が約５００μｍであり、底面１６からＳｉ（１００）基板１０の下面１０ｂまでの厚みＬ１が約１００μｍである。

また、第１実施形態では、図１に示すように、内側面１２の略中央領域において、内側面１２の表面上に、約１００ｎｍ以上約５００ｎｍ以下の厚みを有するＡｇからなる金属反射膜７０が形成されている。また、この金属反射膜７０は、サブマウント３０が内側面１２と対向する位置に形成されている。なお、金属反射膜７０は、本発明の「金属膜」の一例である。

また、Ｃ方向に約２００μｍの厚みを有するサブマウント３０は、図１に示すように、Ａ方向に沿って約８００μｍの長さを有するとともに、Ｂ方向に沿って約６００μｍの長さを有する略矩形状に形成されている。また、凹部１１の底面１６の表面上には、サブマウント３０をダイボンディング（接合）するためのパッド電極３１が形成されている。これにより、サブマウント３０は、凹部１１内の略中央からＡ１側（内側面１２側）に寄せられた位置において、裏面（Ｃ２側の表面）がＡｕ−Ｓｎ半田からなる導電性接着層（図示せず）を介して底面１６上のパッド電極３１に接合されている。ここで、パッド電極３１はサブマウント３０よりも大きな平面積を有しており、サブマウント３０は、パッド電極３１が形成された領域内に載置されている。

また、サブマウント３０のＡ１側の上面の所定領域には、半導体レーザ素子５０をダイボンディング（接合）するためのパッド電極３２が形成されているとともに、Ａ２側（内側面１３側）の上面の所定領域には、モニタ用ＰＤ（フォトダイオード）３５が組み込まれている。この際、図２に示すように、モニタ用ＰＤ３５は、受光面３５ａが、サブマウント３０の上面側に露出するようにサブマウント３０に形成されている。これにより、図２に示すように、半導体レーザ素子５０の光反射面５０ｃ側に出射されたレーザ光が、モニタ用ＰＤ３５の受光面３５ａに入射されるように構成されている。また、モニタ用ＰＤ３５は、ｐ型領域３５ｂ（図１参照）とｎ型領域３５ｃ（図２参照）とを有しており、サブマウント３０を上下方向（Ｃ方向）に貫通する電極３６によって、ｎ型領域３５ｃとサブマウント３０下面側に位置するパッド電極３１とが導通するように構成されている。また、半導体レーザ素子５０は、光出射面５０ａがサブマウント３０のＡ１側の端面３０ａと同一面上に揃うようにサブマウント３０上に載置されている。

ここで、上記した光出射面５０ａおよび光反射面５０ｃは、半導体レーザ素子５０に形成されている一対の共振器端面に対して、それぞれの端面から出射されるレーザ光の光強度の大小関係により区別される。すなわち、端面から出射されるレーザ光の光強度が相対的に大きい方が光出射面５０ａであり、相対的に小さい方が光反射面５０ｃである。

また、第１実施形態では、図２に示すように、半導体レーザ素子５０は、上面５０ｂが、Ｓｉ（１００）基板１０の上面１０ａよりも下方（Ｃ２側）に下げられた状態でサブマウント３０上に載置されている。そして、約５００μｍの厚みを有する硼珪酸ガラス（硬質ガラス）からなる板状（平板状）の封止ガラス６０が、上面１０ａ上から被せられて凹部１１の開口部１１ａを塞ぐことにより、半導体レーザ素子５０が載置された凹部１１の内部が気密封止されるように構成されている。なお、封止ガラス６０の平面形状は、Ｓｉ（１００）基板１０と略同じであるように構成されている。

したがって、半導体レーザ装置１００では、半導体レーザ素子５０の光出射面５０ａからＡ１方向に出射されたレーザ光が、凹部１１の内側面１２（金属反射膜７０）において上方（Ｃ１方向）に反射された後、封止ガラス６０を透過して外部に出射されるように構成されている。なお、第１実施形態では、内側面１２と金属反射膜７０とによって、レーザ光を外部に向けて反射させるための反射手段が構成されている。

また、半導体レーザ素子５０は、図１に示すように、約２５０μｍ以上約４００μｍ以下の共振器長（Ａ方向）を有するとともに、約１００μｍ以上約２００μｍ以下の素子幅（Ｂ方向）を有する窒化物系半導体レーザ素子として形成されている。また、半導体レーザ素子５０は、約１００μｍの厚み（最大厚み）を有している。

すなわち、図４に示すように、半導体レーザ素子５０には、ｎ型ＧａＮ基板５１の上面上に、Ｓｉドープのｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層５２、Ｉｎ組成の高いＩｎＧａＮからなる量子井戸層とＧａＮからなる障壁層とが交互に積層されたＭＱＷ構造を有する活性層５３、および、Ｍｇドープのｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層５４がこの順に形成されている。

また、ｐ型クラッド層５４には、図４の紙面に対して垂直な方向（図１のＡ方向）に沿って延びる約１．５μｍの幅を有するリッジ（凸部）５５が形成されることにより導波路構造が形成されている。また、ｐ型クラッド層５４のリッジ５５以外の上面とリッジ５５の両側面とを覆うＳｉＯ_２からなる電流ブロック層５６が形成されている。また、ｐ型クラッド層５４のリッジ５５および電流ブロック層５６の上面上には、Ａｕなどからなるｐ側パッド電極５７が形成されている。

また、図４に示すように、ｎ型ＧａＮ基板５１の下面上の略全領域には、ｎ型ＧａＮ基板５１に近い側から順に、Ａｌ層、Ｐｔ層およびＡｕ層の順に積層されたｎ側電極５８が形成されている。また、半導体レーザ素子５０の光出射面５０ａ（図２参照）には、低反射率の誘電体多層膜が形成されているとともに、光反射面５０ｃ（図２参照）には、高反射率の誘電体多層膜が形成されている。

第１実施形態では、上記した半導体レーザ素子５０のｎ側電極５８と、サブマウント３０の表面上に形成されたパッド電極３２とが、導電性接着層（図示せず）を介して接合されることにより、半導体レーザ素子５０は、ジャンクションアップ方式によりサブマウント３０上に接合されている（図４参照）。

また、図１〜図３に示すように、Ｓｉ（１００）基板１０のサブマウント３０の略中央部に対応する領域には、底面１６（パッド電極３１）側から下面１０ｂ（Ｃ２側の表面）に向かってＳｉ（１００）基板１０を厚み方向に貫通する貫通孔１０ｃ（図２参照）が形成されており、貫通孔１０ｃの内部にＣｕまたはＡｌなどの導電性材料からなる貫通電極２１が設けられている。なお、貫通孔１０ｃの内表面には、ＳｉＯ_２などからなる絶縁膜２５が形成されている。ここで、貫通電極２１は、Ｓｉ（１００）基板１０の底面１６側に露出する部分においてパッド電極３１と電気的に接続されている。

また、底面１６のうちのパッド電極３１が形成されていない領域には、矩形形状（約１００μｍ×約１００μｍの大きさ）を有するワイヤボンディング用のパッド電極３３および３４が形成されている。具体的には、図１に示すように、サブマウント３０（パッド電極３１）と内側面１３とに挟まれた領域のうちの内側面１４寄り（Ｂ２側）の領域にパッド電極３３が形成されるとともに、内側面１５寄り（Ｂ１側）の領域にパッド電極３４が形成されている。また、図２に示すように、パッド電極３３の下部には、底面１６から下面１０ｂに向かってＳｉ（１００）基板１０を厚み方向に貫通する貫通孔１０ｃが形成されており、貫通孔１０ｃの内部にＣｕまたはＡｌなどの導電性材料からなる貫通電極２２が設けられている。同様に、パッド電極３４の下部には、底面１６から下面１０ｂに向かってＳｉ（１００）基板１０を厚み方向に貫通する貫通孔１０ｃが形成されており、内部に貫通電極２３が設けられている。なお、各々の貫通孔１０ｃの内表面には、ＳｉＯ_２などからなる絶縁膜２５が形成されている。また、貫通電極２２は、パッド電極３３と電気的に接続されており、貫通電極２３は、パッド電極３４と電気的に接続されている。また、絶縁膜２５は、各々の貫通孔１０ｃの内表面に加えて、Ｓｉ（１００）基板１０の下面１０ｂ上を覆うように形成されている。

また、半導体レーザ素子５０は、約３０μｍの外径を有するＡｕからなる配線用ワイヤ６１の一方端がｐ側パッド電極５７にワイヤボンドされるとともに配線用ワイヤ６１の他方端がパッド電極３３にワイヤボンドされている。また、モニタ用ＰＤ３５は、約３０μｍの外径を有するＡｕからなる配線用ワイヤ６２の一方端がｐ型領域３５ｂにワイヤボンドされるとともに配線用ワイヤ６２の他方端がパッド電極３４にワイヤボンドされている。また、半導体レーザ素子５０は、約３０μｍの外径を有するＡｕからなる配線用ワイヤ６３の一方端がｎ側電極５８と導通するパッド電極３２にワイヤボンドされるとともに配線用ワイヤ６３の他方端がパッド電極３１にワイヤボンドされている。これにより、半導体レーザ素子５０のｎ側電極５８（図４参照）およびモニタ用ＰＤ３５のｎ型領域３５ｃ（図２参照）が、共にパッド電極３１を介して貫通電極２１に電気的に接続されている。

また、図２に示すように、貫通電極２１は、Ｓｉ（１００）基板１０の下面１０ｂに露出する部分から下面１０ｂに沿って延びる引き出し配線部２１ａを有している。同様に、貫通電極２２および２３は、それぞれ、Ｓｉ（１００）基板１０の下面１０ｂに露出する部分から下面１０ｂに沿って延びる引き出し配線部２２ａおよび２３ａを有している。また、引き出し配線部２１ａ、２２ａおよび２３ａの各々の端部には、Ａｕ−Ｓｎ半田からなる半田ボール２４が形成されている。また、Ｓｉ（１００）基板１０の下面１０ｂ上には、引き出し配線部２１ａ、２２ａ、２３ａおよび半田ボール２４の球面部を部分的に覆うＳｉＯ_２などからなる保護膜２６が形成されている。これにより、半導体レーザ装置１００を下面側（Ｃ２側）から見た場合、図３に示すように、保護膜２６の表面（Ｃ２側の表面）には、３つの半田ボール２４のみが露出するように構成されている。これにより、半導体レーザ装置１００を光ピックアップ装置などの光源装置内の配線基板（フレキシブル基板）上に実装することが可能であるように構成されている。

次に、図１〜図１０を参照して、第１実施形態による半導体レーザ装置１００の製造プロセスについて説明する。

まず、図５に示すように、約６００μｍの厚みを有するとともに、略（１００）面に対して約９．７°傾斜した主表面（上面１０ａ）を有するウェハ状態のＳｉ（１００）基板１０を準備する。そして、ウェハ状態のＳｉ（１００）基板１０の下面１０ｂ側における所定の位置に、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを用いて貫通電極２１〜２３（図２参照）を形成するための穴部１０ｄを複数形成する。その後、穴部１０ｄの内側面を所定の厚みを有して覆うように絶縁膜２５を形成する。この際、絶縁膜２５は、穴部１０ｄが形成されていない下面１０ｂの表面上にも形成される。

その後、図６に示すように、メッキ法などを用いてＣｕからなる配線材料を穴部１０ｄに埋め込む。この際、配線材料は、絶縁膜２５の下面を覆うように形成される。この状態で、フォトリソグラフィおよびエッチングを用いて、Ｓｉ（１００）基板１０（絶縁膜２５）の下面上に形成された配線材料のうちの不用な部分を除去する。これにより、引き出し配線部２１ａを有する貫通電極２１、引き出し配線部２２ａを有する貫通電極２２および引き出し配線部２３ａを有する貫通電極２３がそれぞれパターニングされる。その後、絶縁膜２５および引き出し配線部２１ａ〜２３ａの下面全体を覆うように、ＳｉＯ_２または樹脂などからなる保護膜２６を所定の厚みに形成する。

その後、図７に示すように、上面１０ａ上に所定のマスクパターンを有するエッチングマスク（図示せず）が形成されたＳｉ（１００）基板１０に対してウェットエッチング（異方性エッチング）を行うことにより、上面１０ａ（Ｃ１側）から下面１０ｂ（Ｃ２側）に向かって窪む凹部１１を形成する。

ここで、第１実施形態の製造プロセスでは、ＫＯＨ（水酸化カリウム）、ＴＭＡＨ（４メチル水酸化アンモニウム）、ＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）、Ｎ_２Ｈ_４・Ｈ_２（水和ヒドラジン）などのエッチング液を用いてウェットエッチングを行う。この際、Ｓｉの結晶方位に応じたエッチングの進行によって、Ｓｉ（１００）基板１０には、いずれもＳｉ（１１１）面からなる４つの内側面１２、１３、１４および１５を有する凹部１１が形成される。なお、内側面１２（図７参照）は、Ｓｉ（１００）基板１０の上面１０ａに対して略４５°（角度α）傾斜したエッチング面（傾斜面）となり、内側面１３（図７参照）は、上面１０ａに対して略６４．４°（角度β）傾斜したエッチング面（傾斜面）となる。また、内側面１４および１５（図４参照）は、共に上面１０ａ（図７参照）に対して略５４．７°（角度γ）傾斜したエッチング面となる。なお、凹部１１の深さＤ１が約５００μｍとなった時点でエッチングを停止することにより、Ｓｉ（１００）基板１０にＡ方向（Ｂ方向）に広がる底面１６が形成される。また、底面１６が形成されることにより、穴部１０ｄが貫通孔１０ｃとして形成される。

その後、図８に示すように、ＨＦ（フッ化水素）またはＢＨＦ（バッファードフッ酸）などのエッチング液を用いたウェットエッチングを行うことにより、貫通電極２１〜２３の凹部１１側に突出する絶縁膜２５を除去して貫通電極２１〜２３の先端部を凹部１１（底面１６）に露出させる。なお、絶縁膜２５除去後の貫通電極２１〜２３の先端部は、底面１６より若干突出する程度であるが、図８では、先端部が突出する状態を若干誇張して図示している。

その後、図８に示すように、内側面１２のうちの半導体レーザ素子５０が載置された状態における光出射面５０ａ（図１参照）と対向する領域上に、蒸着法やスパッタ法などを用いて、約１００ｎｍ以上約５００ｎｍ以下の厚みを有するＡｇからなる金属反射膜７０を形成する。なお、金属反射膜７０を図１に示すような形状に形成する際、まず、内側面１２〜１５の全ての領域上に金属反射膜を形成した後、必要となる金属反射膜７０（図１参照）の表面上にのみレジスト（エッチングマスク）を形成し、その後、不要な領域の金属反射膜をエッチングにより除去することにより金属反射膜７０を形成する。

その後、図９に示すように、底面１６上に、凹部１１内に露出する貫通電極２１に導通するように所定の平面積を有するパッド電極３１を形成するとともに、貫通電極２２および２３の各々に導通するように所定の大きさを有するパッド電極３３および３４をそれぞれ形成する。

その後、図１０に示すように、パッド電極３１の上面上に導電性接着層（図示せず）を介してサブマウント３０を接合する。この際、サブマウント３０に予め形成されたパッド電極３２が内側面１２側（Ａ１側）となり、モニタ用ＰＤ３５が内側面１３側（Ａ２側）となるようにサブマウント３０を載置する。さらに、パッド電極３２の表面上に、導電性接着層（図示せず）を介して半導体レーザ素子５０（ｎ側電極５８）を接合する。なお、半導体レーザ素子５０のサブマウント３０への接合は、サブマウント３０のパッド電極３１上への接合に先立って行っていてもよい。その後、配線用ワイヤ６１を用いて半導体レーザ素子５０のｐ側パッド電極５７とパッド電極３３とを接続するとともに、配線用ワイヤ６２を用いてモニタ用ＰＤ３５のｐ型領域３５ｂとパッド電極３４とを接続する。また、配線用ワイヤ６３を用いてパッド電極３２とパッド電極３１とを接続する（図１参照）。

その後、保護膜２６の下面側の一部を除去して、保護膜２６から露出する引き出し配線部２１ａ〜２３ａ（図３参照）の各々の端部に、半田ボール２４を形成する。

その後、図１０に示すように、Ｓｉ（１００）基板１０の凹部１１に対して上方（Ｃ２側）から約５００μｍの厚みを有するウェハ状態の封止ガラス６０を熱圧着により貼り付ける。この際、Ｓｉ（１００）基板１０と封止ガラス６０とを熱硬化性接着樹脂（図示せず）などを用いて約２００℃の温度条件、かつ、ドライエア（除湿空気雰囲気）の条件下にて接合する。これにより、凹部１１の開口部１１ａを取り囲む上面１０ａにおいて、封止ガラス６０がＳｉ（１００）基板１０に接合されるので、凹部１１内部が気密封止される。

その後、凹部１１が形成された領域の外側の領域において、ダイヤモンドブレード（ブレード幅：約２５ｎｍ〜約１００ｎｍ）を用いて、図１０に示した分離線９００に沿って封止ガラス６０およびＳｉ（１００）基板１０を共にＣ方向に沿って切断する（ダイシングを行う）。このようにして、図１に示すような第１実施形態による半導体レーザ装置１００が形成される。

第１実施形態では、上記のように、４つの内側面１２、１３、１４および１５に囲まれた開口部１１ａと底面１６とを有する凹部１１が形成されたＳｉ（１００）基板１０と、底面１６上にサブマウント３０を介して載置された半導体レーザ素子５０と、Ｓｉ（１００）基板１０の上面１０ａに取り付けられ、開口部１１ａを封止する透光性の封止ガラス６０とを備えることによって、凹部１１の底面１６上に載置された半導体レーザ素子５０の上面５０ｂは、凹部１１の開口部１１ａよりも外側（図２のＣ１側）に突出しないので、半導体レーザ素子５０を、Ｓｉ（１００）基板１０の凹部１１と封止ガラス６０とによって容易に気密封止した状況下で作動させることができる。これにより、半導体レーザ素子５０は、大気中の水分や半導体レーザ装置１００周辺に存在する有機物の影響を受けないので、半導体レーザ素子５０の信頼性が低下するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、半導体レーザ素子５０の光出射面５０ａから出射されるレーザ光を、内側面１２の表面上に形成された金属反射膜７０により反射した後、封止ガラス６０を透過して外部に出射するように構成することによって、半導体レーザ素子５０を載置するＳｉ（１００）基板１０の凹部１１の４つの内側面のうちの一部（内側面１２）を、レーザ光の反射手段として兼用することができる。すなわち、内側面１２上に形成された金属反射膜７０により反射されるレーザ光の光軸精度は、半導体レーザ素子５０を凹部１１の内部に載置する際のサブマウント３０への取り付け誤差にのみ依存するので、光軸ずれを引き起こす要因が少なくなる分、光軸ずれの大きさを低減することができる。

また、第１実施形態では、内側面１２の表面上に金属反射膜７０を形成することによって、半導体レーザ素子５０からのレーザ出射光がＳｉ（１００）基板１０からなる内側面１２の表面に直接照射されて上方に反射される場合と異なり、レーザ光が内側面１２上の金属反射膜７０の部分に照射されて上方に反射される分、レーザ光の照射熱がＳｉ（１００）基板１０（内側面１２）に直接影響するのを抑制しつつ、金属反射膜７０の部分で効率よくレーザ光を反射させることができる。

また、第１実施形態では、Ｓｉ（１００）基板１０により、凹部１１の底面１６が、内側面１２〜１５と一体的に形成されているので、その分、半導体レーザ装置１００の構造を簡素化させることができる。

また、第１実施形態では、凹部１１の内側面１３の底面１６に対する傾斜角度β（＝略６４．４°）を、内側面１２の底面１６に対する傾斜角度α（＝略４５°）よりも大きく構成することによって、半導体レーザ素子５０の光反射面５０ｃと内側面１３との間の領域を、半導体レーザ素子５０の光出射面５０ａと内側面１２との間の領域よりも広く確保した状態で半導体レーザ素子５０を底面１６上にサブマウント３０を介して載置することができる。これにより、半導体レーザ素子５０の後方（光反射面５０ｃ側）に確保された領域を有効に利用して、外部と電気的に接続するための貫通電極２２およびパッド電極３３、および、貫通電極２３およびパッド電極３４を、それぞれ、容易に形成することができる。

また、第１実施形態では、半導体レーザ素子５０に窒化物系半導体レーザ素子を用いている。このように、半導体レーザ素子５０が窒化物系半導体レーザ素子からなる場合には、ＧａＡｓ系などからなる赤色または赤外半導体レーザ素子と異なり、レーザ光と大気中の水分やその他の有機物との化学反応に起因して、光出射面５０ａなどに化学反応後の物質が付着するという不都合が発生しやすいので、本発明のように、封止ガラス６０により気密封止を行うことは非常に有効である。この結果、窒化物系半導体レーザ素子（半導体レーザ素子５０）の信頼性を向上させることができる。

また、第１実施形態の製造プロセスでは、略（１００）面に対して約９．７°傾斜した主表面を有するＳｉ（１００）基板１０を用いることによって、ウェットエッチングによりＳｉ（１００）基板１０に凹部１１を形成する際、エッチングと同時に４つの内側面１２〜１５を形成することができるので、製造プロセスが簡素化される分、半導体レーザ装置１００を効率よく製造することができる。

また、第１実施形態の製造プロセスでは、ウェハ状態のＳｉ（１００）基板１０に対して複数の凹部１１を同時に形成することによって、１回のエッチングにより複数の凹部１１を同時に形成することができるので、その分、半導体レーザ装置１００を効率よく製造することができる。

また、第１実施形態の製造プロセスでは、半導体レーザ素子５０が複数の凹部１１の各々の底面１６上に載置された状態にあるウェハ状態のＳｉ（１００）基板１０に対して、ウェハ状態の封止ガラス６０を熱圧着により接合して凹部１１を封止することによって、１枚の封止ガラス６０の接合工程により複数の凹部１１を同時に気密封止することができるので、その分、半導体レーザ装置１００を効率よく製造することができる。

（第２実施形態）
図２、図１１〜図１３を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態による半導体レーザ装置２００では、上記第１実施形態と異なり、凹部２１１の底面２１６の表面上に半導体レーザ素子５０の裏面が直接固定されている場合について説明する。なお、図１２は、図１１の２０００−２０００線に沿った断面図である。また、図中において、上記第１実施形態と同様の構成には、上記第１実施形態と同じ符号を付して図示している。

本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置２００は、図１１に示すように、上方（Ｃ１側）から下方（Ｃ２側）に向かって窪む凹部２１１が形成された高抵抗率を有するＳｉ（１００）基板２１０と、凹部２１１の底面２１６の表面上に接合された半導体レーザ素子５０と、Ｓｉ（１００）基板２１０の上面２１０ａに取り付けられることにより、凹部２１１の開口部２１１ａを塞ぐ封止ガラス６０とによって構成されている。なお、Ｓｉ（１００）基板２１０は、本発明の「半導体基板」の一例であり、開口部２１１ａは、本発明の「第１開口部」の一例である。

ここで、第２実施形態では、図１２に示すように、半導体レーザ素子５０は、凹部２１１内の略中央からＡ１側（内側面２１２側）に寄せられた位置において、裏面（ｎ側電極５８の下面）が底面２１６に接合されている。すなわち、凹部２１１の底面２１６の上面上に半導体レーザ素子５０が直接接合されているので、上記第１実施形態で用いたサブマウント３０（図２参照）を用いない分、凹部２１１の深さＤ２が浅く（約３００μｍ）なるように形成されている。また、半導体レーザ素子５０が底面２１６に接合される領域には、底面２１６から裏面２１０ｂに向かってＳｉ（１００）基板２１０を厚み方向に貫通する貫通電極２２１が絶縁膜２５を介して設けられている。これにより半導体レーザ素子５０のｎ側電極５８が、導電性接着層（図示せず）を介して貫通電極２２１と導通されている。

また、第２実施形態では、凹部２１１内の略中央からＡ２側（内側面２１３側）に寄せられた位置において、Ｓｉ（１００）基板２１０の内部にモニタ用ＰＤ２３５が埋め込まれた状態で形成されている。この際、モニタ用ＰＤ２３５は、受光面２３５ａが、底面２１６側の表面に露出するように形成されている。これにより、半導体レーザ素子５０の光出射面５０ａから光反射面５０ｃ側に出射されたレーザ光が、モニタ用ＰＤ２３５の受光面２３５ａに入射されるように構成されている。また、モニタ用ＰＤ２３５は、絶縁膜２３６（図１１参照）によって、受光面２３５ａの外周部が取り囲まれた状態で形成されている。

また、第２実施形態では、図１２に示すように、半導体レーザ素子５０の光出射面５０ａと対向する内側面２１２は、底面２１６に対して略４５°の傾斜角度αを有して延びるように形成されている。また、内側面２１２のうちの光出射面５０ａと対向する領域には、内側面２１２の表面上に約１００ｎｍ以上約５００ｎｍ以下の厚みを有するＡｌからなる金属反射膜２７０が蒸着法やスパッタ法などを用いて形成されている。これにより、半導体レーザ装置２００では、半導体レーザ素子５０の光出射面５０ａからＡ１方向に出射されたレーザ光を、凹部２１１の内側面２１２（金属反射膜２７０）において上方（Ｃ１方向）に反射して封止ガラス６０から外部に出射させることが可能に構成されている。なお、内側面２１２〜２１５は、本発明の「内側面」の一例である。また、内側面２１２は、本発明の「内側面の第１領域」および「傾斜面」の一例であり、内側面２１３は、本発明の「内側面の第２領域」および「傾斜面」の一例である。また、金属反射膜２７０は、本発明の「金属膜」の一例である。なお、第２実施形態では、内側面２１２と金属反射膜７０とによって、レーザ光を外部に向けて反射させるための反射手段が構成されている。

また、第２実施形態では、半導体レーザ素子５０の光反射面５０ｃ側と対向する凹部２１１の内側面２１３は、内側面２１２よりも底面２１６に対する傾斜角度β（＝略６４．４°）が大きく形成されている。すなわち、内側面２１３の傾斜角度βが内側面２１２の傾斜角度αよりも大きい（β＞α）分、半導体レーザ素子５０の光反射面５０ｃ側に底面２１６の平坦な領域をより広く確保することが可能であるように構成されている。

また、図１１に示すように、半導体レーザ素子５０と、内側面２１４とに挟まれた領域には、ワイヤボンディング用のパッド電極２３３が形成されている。また、パッド電極２３３の下部には、底面２１６から裏面２１０ｂに向かってＳｉ（１００）基板２１０を厚み方向に貫通する貫通電極２２２が設けられている。なお、貫通電極２２２は、パッド電極２３３と電気的に接続されている。

また、底面２１６のうちのモニタ用ＰＤ２３５が形成されている領域に、Ｓｉ（１００）基板２１０を厚み方向に貫通する貫通電極２２３が設けられている。これにより、図１２に示すように、モニタ用ＰＤ２３５のｎ型領域２３５ｃが、Ｓｉ（１００）基板２１０内部で貫通電極２２３と導通した状態となっている。また、ｎ型領域２３５ｃ上には、受光面２３５ａが凹部２１１内に露出するようにモニタ用ＰＤ２３５のｐ型領域２３５ｂが形成されている。また、図１１に示すように、モニタ用ＰＤ２３５と内側面２１５とに挟まれた領域には、Ｃｕからなるシート状の金属配線２３４が形成されている。また、図１２に示すように、金属配線２３４の下部には、底面２１６から裏面２１０ｂに向かってＳｉ（１００）基板２１０を厚み方向に貫通する貫通電極２２４が設けられている。なお、貫通電極２２４は、金属配線２３４と電気的に接続されている。

したがって、図１１に示すように、半導体レーザ素子５０は、配線用ワイヤ２６１の一方端がｐ側パッド電極５７にワイヤボンドされるとともに配線用ワイヤ２６１の他方端がパッド電極２３３にワイヤボンドされている。また、モニタ用ＰＤ２３５は、金属配線２３４の貫通電極２２４とは反対側の一方端部が絶縁膜２３６を跨いでｐ型領域２３５ｂにボンディングされている。

また、図１２に示すように、貫通電極２２１は、Ｓｉ（１００）基板２１０の裏面２１０ｂに露出する部分から裏面２１０ｂに沿って延びる引き出し配線部２２１ａを有している。同様に、貫通電極２２２〜２２４は、それぞれ、裏面２１０ｂに露出する部分から裏面２１０ｂに沿って延びる引き出し配線部２２２ａ〜２２４ａ（図１３参照）を有している。また、引き出し配線部２２１ａ〜２２４ａの各々の端部には、半田ボール２４が形成されている。これにより、半導体レーザ装置２００を下面側（Ｃ２側）から見た場合、図１３に示すように、保護膜２６の表面には、４つの半田ボール２４のみが露出するように構成されている。なお、第２実施形態による半導体レーザ装置２００のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

また、第２実施形態による半導体レーザ装置２００の製造プロセスでは、ウェハ状態のＳｉ（１００）基板２１０にウェットエッチングにより凹部２１１を形成した後、凹部２１１の底面２１６の所定の領域（図１１に示すＡ２側の領域）においてイオン注入によりＳｉ（１００）基板２１０内部から底面２１６に向かってｎ型領域２３５ｃおよびｐ型領域２３５ｂの順にフォトダイオード層を埋め込み形成することによりモニタ用ＰＤ２３５を形成する。また、この際、底面２１６に露出するｎ型領域２３５ｃおよびｐ型領域２３５ｂの一部上に、絶縁膜２３６を形成して周囲との絶縁を図る（図１２参照）。その後、図１１に示すように、チップ化された半導体レーザ素子５０の裏面側（ｎ側電極５８）を、直接、底面２１６に接合して凹部２１１内に載置する。なお、第２実施形態によるその他の製造プロセスについては、上記第１実施形態の製造プロセスと同様である。

第２実施形態では、上記のように、凹部２１１の底面２１６に半導体レーザ素子５０を直接接合することによって、底面２１６から半導体レーザ素子５０の上面５０ｂまでの高さをサブマウント３０（図２参照）を用いない分だけ低くすることができる。すなわち、凹部２１１の深さＤ２（約３００μｍ）を浅く形成した状態でも、封止ガラス６０により、凹部２１１の開口部２１１ａを容易に塞ぐことができる。これにより、半導体レーザ装置２００をより薄型化することができる。

また、第２実施形態では、凹部２１１の底面２１６に半導体レーザ素子５０を直接接合することによって、レーザ光の出射位置が下方（Ｃ２方向）に下げられる分、内側面２１２（金属反射膜２７０）に照射されるレーザ光の照射範囲を、より底面２１６側にシフトさせることができる。これにより、楕円形状を有するレーザ光を確実に内側面２１２（金属反射膜２７０）に照射することができるので、反射後のレーザ光を確実に上方に出射させることができる。特に、広がり角の大きなレーザ光を出射する半導体レーザ素子を用いる場合においても、レーザ光の上縁が封止ガラス６０の下面に直接照射されることなく確実に内側面２１２（金属反射膜２７０）に照射することができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
まず、図１４〜図１６を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態による半導体レーザ装置３００では、上記第１実施形態と異なり、貫通孔３０１を有するＳｉ（１００）基板３１０の一方側（Ｃ２側）の開口部３０１ｂ（図１６参照）を、絶縁体であるフォトソルダーレジスト３５０を用いて塞ぐことにより半導体レーザ素子５０を載置する凹部３１１を構成する場合について説明する。なお、図１５は、図１４の３０００−３０００線に沿った断面図である。また、図中において、上記第１実施形態と同様の構成には、上記第１実施形態と同じ符号を付して図示している。なお、Ｓｉ（１００）基板３１０は、本発明の「半導体基板」の一例であり、フォトソルダーレジスト３５０は、本発明の「支持基体」の一例である。また、開口部３０１ｂは、本発明の「第２開口部」の一例である。

本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置３００は、図１５に示すように、厚み方向（Ｃ方向）に貫通する貫通孔３０１が形成された高抵抗率（絶縁性）を有するＳｉ（１００）基板３１０と、Ｓｉ（１００）基板３１０の下面３１０ｂに接着樹脂３５１を介して接合されることにより貫通孔３０１の下側（Ｃ２側）の開口部３０１ｂ（図１６参照）を塞いで凹部３１１を形成するフォトソルダーレジスト３５０と、凹部３１１の底面３１６上にサブマウント３０を介して載置された半導体レーザ素子５０と、Ｓｉ（１００）基板３１０の上面３１０ａに取り付けられことにより、凹部３１１の上側（Ｃ２側）の開口部３１１ａを塞ぐ封止ガラス６０とによって構成されている。ここで、フォトソルダーレジストとは、感光した部分だけを構造変化させて溶媒などに溶けなくする感光性樹脂を使用した絶縁用被膜のことである。なお、開口部３１１ａは、本発明の「第１開口部」の一例である。

ここで、第３実施形態では、図１５に示すように、後述する製造プロセスにおいて、略（１００）面に対して約９．７°傾斜した主表面（上面３１０ａ）を有するＳｉ（１００）基板３１０に対して異方性エッチングを行うことにより、Ｓｉ（１００）基板３１０にＳｉ（１１１）面からなる４つの内側面３１２、３１３、３１４および３１５が形成されている。この約９．７°傾斜した主表面を有するＳｉ（１００）基板３１０を用いることにより、内側面３１２は、フォトソルダーレジスト３５０の上面３５０ａ（底面３１６）に対して略４５°の傾斜角度αを有して傾斜するとともに、内側面３１３は、上面３５０ａ（底面３１６）に対して略６４．４°の傾斜角度βを有して傾斜して形成されている。また、内側面３１４および３１５（図１４参照）は、共に上面３５０ａ（底面３１６）に対して略５４．７°の傾斜角度γを有して傾斜するように形成されている。なお、内側面３１２〜３１５は、本発明の「内側面」の一例である。また、内側面３１２は、本発明の「内側面の第１領域」および「傾斜面」の一例であり、内側面３１３は、本発明の「内側面の第２領域」および「傾斜面」の一例である。

また、第３実施形態では、４つの内側面３１２、３１３、３１４および３１５と、フォトソルダーレジスト３５０の上面（Ｃ１側の表面）上に形成されている接着樹脂３５１とによって、凹部３１１が構成されている。なお、接着樹脂３５１は、Ｓｉ（１００）基板３１０とフォトソルダーレジスト３５０とを接合するために用いられており、図１５に示すように、凹部３１１の底面３１６は、実質的に接着樹脂３５１の上面の一部によって構成されている。また、Ｓｉ（１００）基板３１０は、上面３１０ａから下面３１０ｂまでが、約５００μｍの厚みを有している。

また、第３実施形態では、フォトソルダーレジスト３５０（接着樹脂３５１）の上面のうちの凹部３１１内に露出する領域（凹部３１１の底面３１６となる領域）には、サブマウント３０をダイボンディング（接合）するためのＣｕなどからなる配線電極３３１が形成されている。これにより、サブマウント３０の裏面（Ｃ２側の表面）は、凹部３１１内の略中央からＡ１側（内側面３１２側）に寄せられた位置において導電性接着層（図示せず）を介して配線電極３３１の表面に接合されている。すなわち、半導体レーザ素子５０が接合されているサブマウント３０は、フォトソルダーレジスト３５０とフォトソルダーレジスト３５０に形成された配線電極３３１とによって構成された本発明の「支持基体」の表面上に載置されている。なお、凹部３１１内に露出する配線電極３３１はサブマウント３０よりも大きな平面積を有しており、サブマウント３０は、配線電極３３１が形成された領域内に載置されている。また、配線電極３３１は、サブマウント３０が載置された位置からＡ１方向に沿って延びる引き出し配線部３３１ａを有している。なお、底面３１６に露出する配線電極３３１の表面は、本発明の「底面」に対応している。

また、第３実施形態においても、図１５に示すように、半導体レーザ素子５０は、上面５０ｂが、Ｓｉ（１００）基板３１０の上面３１０ａよりも下方（Ｃ２側）に下げられた状態でサブマウント３０上に載置されている。そして、板状（平板状）の封止ガラス６０が、上面３１０ａ上から被せられて凹部３１１の開口部３１１ａを塞ぐことにより、半導体レーザ素子５０が載置された凹部３１１が気密封止されるように構成されている。

また、第３実施形態においても、内側面３１２のうちの光出射面５０ａと対向する領域には、内側面３１２の表面上に金属反射膜７０が形成されている。これにより、半導体レーザ装置３００では、半導体レーザ素子５０の光出射面５０ａからＡ１方向に出射されたレーザ光が、凹部３１１の内側面３１２（金属反射膜７０）において上方（Ｃ１方向）に反射された後、封止ガラス６０を透過して外部に出射されるように構成されている。なお、内側面３１２と金属反射膜７０とによって、レーザ光を外部に向けて反射させるための反射手段が構成されている。

また、図１４に示すように、凹部３１１の底面３１６のうちの配線電極３３１が形成されていない領域には、矩形形状（約１００μｍ×約１００μｍの大きさ）を有するワイヤボンディング用の配線電極３３２および３３３が形成されている。すなわち、サブマウント３０と内側面３１３とに挟まれた領域のうちの内側面３１４寄り（Ｂ２側）の領域に配線電極３３２が露出するとともに、内側面３１５寄り（Ｂ１側）の領域に配線電極３３３が露出して形成されている。また、配線電極３３２および３３３は、Ａ２方向に沿って延びる引き出し配線部３３２ａおよび３３３ａを有している。

したがって、半導体レーザ素子５０は、配線用ワイヤ６１の一方端がｐ側パッド電極５７にワイヤボンドされるとともに配線用ワイヤ６１の他方端が配線電極３３２にワイヤボンドされている。また、モニタ用ＰＤ３５は、配線用ワイヤ６２の一方端がｐ型領域３５ｂにワイヤボンドされるとともに配線用ワイヤ６２の他方端が配線電極３３３にワイヤボンドされている。また、引き出し配線部３３１ａ、３３２ａおよび３３３ａの各々の端部には、Ａｕ−Ｓｎ半田からなる半田ボール２４が形成されている。なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

次に、図１４〜図２０を参照して、第３実施形態による半導体レーザ装置３００の製造プロセスについて説明する。

まず、図１６に示すように、約５００μｍの厚みＤ３を有するとともに、略（１００）面に対して約９．７°傾斜した主表面（上面３１０ａ）を有するウェハ状態のＳｉ（１００）基板３１０を準備する。そして、上面３１０ａ上に所定のマスクパターンを有するエッチングマスク（図示せず）が形成されたＳｉ（１００）基板３１０に対してＴＭＡＨなどのエッチング液を用いたウェットエッチング（異方性エッチング）を行うことにより、上面３１０ａから下面３１０ｂに向かって貫通する貫通孔３０１を形成する。これにより、ウェハ状態のＳｉ（１００）基板３１０には、開口部３０１ａおよび３０１ｂを有する貫通孔３０１が複数形成される。なお、開口部３０１ａは、本発明の「第１開口部」の一例である。

この際、Ｓｉの結晶方位に応じたエッチングの進行によって、貫通孔３０１には、４つの異なる内側面３１２、３１３、３１４および３１５が形成される。なお、内側面３１２は、上面３１０ａに対して略４５°（角度α）傾斜したエッチング面（傾斜面）となり、内側面３１３は、上面３１０ａに対して略６４．４°（角度β）傾斜したエッチング面（傾斜面）となる。また、内側面３１４および３１５（図１４参照）は、共にＳｉ（１００）基板３１０の上面３１０ａに対して略５４．７°傾斜したエッチング面となる。

その後、内側面３１２のうちの半導体レーザ素子５０が載置された状態における光出射面５０ａ（図１５参照）と対向する領域上に、蒸着法やスパッタ法などを用いて金属反射膜７０を形成する。

一方、図１７に示すように、約１００μｍの厚みを有する平板状の銅板３０３を準備する。銅板３０３の上面上に所定のマスクパターンを有するエッチングマスク（図示せず）を形成した後、銅板３０３に対して塩化第二鉄溶液などのエッチング液を用いたウェットエッチングを行う。これにより、銅板３０３は、上面および下面からエッチングされて、平坦部が約６０μｍの厚みを有するとともに、上面（Ｃ１側の表面）に約２０μｍの突起高さを有する突起部３０３ａが形成される。

その後、ロールラミネータやホットプレス機を用いたラミネート加工により、熱硬化性のエポキシ系の接着樹脂３５１を銅板３０３の上面上に貼り付ける。この際、接着樹脂３５１が完全に硬化しない約１００℃以下の温度にて貼り付ける。その後、突起部３０３ａを覆う接着樹脂３５１の部分を、Ｏ_２プラズマ処理や研磨処理などにより除去する。

その後、図１８に示すように、貫通孔３０１を有するＳｉ（１００）基板３１０の下面３１０ｂに接着樹脂３５１を介して銅板３０３を貼り付けた後、Ｓｉ（１００）基板３１０と銅板３０３とを、約２００℃および約１ＭＰａの温度圧力条件下で、約５分間、加熱圧着して接合する。これにより、Ｓｉ（１００）基板３１０の開口部３０１ｂ（図１６参照）が塞がれて、凹部３１１が形成される。また、Ｓｉ（１００）基板３１０の開口部３０１ａは、凹部３１１の上側（Ｃ１側）の開口部３１１ａとして残される。

その後、半導体レーザ素子５０が予め接合されたサブマウント３０を配線電極３３１の表面上に接合する。その後、配線用ワイヤ６１を用いて半導体レーザ素子５０のｐ側パッド電極５７と配線電極３３２とを接続するとともに、配線用ワイヤ６２を用いてモニタ用ＰＤ３５のｐ型領域３５ｂと配線電極３３３とを接続する。また、配線用ワイヤ６３を用いてパッド電極３２とパッド電極３１とを接続する（図１４参照）。なお、配線用ワイヤ６１および６２を配線電極３３２および３３３にワイヤボンドする前に、配線電極３３２および３３３の表面上にＡｕなどからなる金属膜を形成していてもよい。

その後、図１９に示すように、Ｓｉ（１００）基板３１０の凹部３１１に対して上方（Ｃ１側）から約５００μｍの厚みを有する封止ガラス６０を熱圧着により貼り付ける。この際、Ｓｉ（１００）基板３１０と封止ガラス６０とを熱硬化性接着樹脂（図示せず）などを用いて約２００℃以上約２５０°以下の温度条件下で接合する。これにより、凹部３１１の開口部３１１ａを取り囲む上面３１０ａにおいて、封止ガラス６０がＳｉ（１００）基板３１０に接合されるので、凹部３１１内部が気密封止される。

その後、配線パターンを形成するために、銅板３０３の下面側をエッチングする。これにより、突起部３０３ａ以外の銅板３０３の厚みが約２０μｍとなる。さらに、銅板３０３の下面上に所定のマスクパターンを有するエッチングマスク（図示せず）を形成した後、銅板３０３に対して塩化第二鉄を用いたウェットエッチングを行うことにより、引き出し配線部３３１ａ、３３２ａおよび３３３ａからなる所定の配線パターンを有する配線電極３３１〜３３３を形成する（図１９参照）。また、この際、除去された銅板３０３の下から接着樹脂３５１が一部露出する。

その後、図２０に示すように、配線電極３３１〜３３３の下面を被覆するために、配線電極３３１〜３３３および露出した接着樹脂３５１の下面側に、約３０μｍの厚みを有するフォトソルダーレジスト３５０を形成する。この際、フォトソルダーレジスト３５０は、フィルム状のものをラミネート処理して貼り付けてもよいし、液状タイプのものを塗布するようにしてもよい。その後、フォトソルダーレジスト３５０の下面側の一部を除去して、フォトソルダーレジスト３５０から露出する引き出し配線部３３１ａ、３３２ａおよび３３３ａ（図１４参照）の端部に、半田ボール２４を形成する。

最後に、凹部３１１が形成された領域の外側の領域において、ダイヤモンドブレードを用いて、図２０に示した分離線９１０に沿って封止ガラス６０およびＳｉ（１００）基板３１０を、共にＣ方向に沿って切断する（ダイシングを行う）。このようにして、図１４に示すような第３実施形態による半導体レーザ装置３００が形成される。

第３実施形態では、上記のように、厚み方向に貫通する貫通孔３０１が形成されたＳｉ（１００）基板３１０と、Ｓｉ（１００）基板３１０の上面３１０ａに取り付けられ、貫通孔３０１の開口部３０１ａ（３１１ａ）を封止する封止ガラス６０と、Ｓｉ（１００）基板３１０の下面３１０ｂに取り付けられ、貫通孔３０１の開口部３０１ｂを封止するフォトソルダーレジスト３５０と、開口部３０１ｂ内に露出するフォトソルダーレジスト３５０に形成されている配線電極３３１の表面上にサブマウント３０を介して載置された半導体レーザ素子５０とを備えることによって、開口部３０１ｂ内に露出する配線電極３３１の表面上に載置された半導体レーザ素子５０の上面５０ｂは、貫通孔３０１の開口部３０１ａ（３１１ａ）よりも外側（図１５のＣ１側）に突出しないので、半導体レーザ素子５０を、フォトソルダーレジスト３５０と封止ガラス６０とによって貫通孔３０１の内部に気密封止した状況下で作動させることができる。これにより、半導体レーザ素子５０は、大気中の水分や半導体レーザ装置３００周辺に存在する有機物の影響を受けないので、半導体レーザ素子５０の信頼性が低下するのを抑制することができる。

また、第３実施形態では、半導体レーザ素子５０から出射されるレーザ光を、貫通孔３０１の内側面３１２上に形成された金属反射膜７０により反射した後、封止ガラス６０を透過して外部に出射するように構成することによって、サブマウント３０を介して半導体レーザ素子５０を載置するフォトソルダーレジスト３５０に固定されているＳｉ（１００）基板３１０の貫通孔３０１の一部である内側面３１２を、レーザ光の反射手段として兼用することができる。すなわち、内側面３１２上に形成された金属反射膜７０により反射されるレーザ光の光軸精度は、半導体レーザ素子５０をフォトソルダーレジスト３５０に形成されている配線電極３３１の表面上にサブマウント３０を介して載置する際の取り付け誤差にのみ依存するので、光軸ずれを引き起こす要因が少なくなる分、光軸ずれの大きさを低減することができる。

また、第３実施形態では、貫通孔３０１が形成されたＳｉ（１００）基板３１０と、Ｓｉ（１００）基板３１０の下面３１０ｂに取り付けられ、貫通孔３０１の開口部３０１ｂを封止するフォトソルダーレジスト３５０と、開口部３０１ｂ内に露出する配線電極３３１の表面上に載置された半導体レーザ素子５０とを備えることによって、半導体レーザ素子５０を載置する本発明の「支持基体」を、Ｓｉ（１００）基板３１０とは異なる材料を用いて別部材として形成することができるので、半導体レーザ装置３００の強度をより確保することができる。また、製造プロセスにおいて、貫通孔３０１が形成されたＳｉ（１００）基板３１０と平板状のフォトソルダーレジスト３５０とを接着樹脂３５１を介して接合することによって、半導体レーザ素子５０を内部に載置するためのパッケージを容易に形成することができる。

また、第３実施形態の製造プロセスでは、Ｓｉ（１００）基板３１０にウェットエッチングを行う際に、Ｓｉ（１００）基板３１０を貫通する貫通孔３０１を形成して内側面３１２、３１３、３１４および３１５を形成しているので、ウェットエッチングを基板内部で停止した場合に生じるエッチング深さのばらつきなどが生じない。また、フォトソルダーレジスト３５０（銅板３０３）上に載置された半導体レーザ素子５０を、取り付け精度が良好な状態で凹部３３１内部に載置することができる。これにより、製造プロセス上、半導体レーザ素子５０の載置角度（共振器方向または幅方向に対する上下方向の角度）に起因して、レーザ光の光軸がずれたり、光出射面５０ａから金属反射膜７０までの距離がばらつくのを効果的に抑制することができる。

また、第３実施形態では、熱伝導率の良好な配線電極３３１（銅板３０３）上にサブマウント３０を介して半導体レーザ素子５０を載置しているので、半導体レーザ素子５０の発熱を、配線電極３３１（銅板３０３）を介して効率よく放熱させることができる。

また、第３実施形態の製造プロセスでは、略（１００）面に対して約９．７°傾斜した主表面を有するＳｉ（１００）基板３１０を用いることによって、ウェットエッチングによりＳｉ（１００）基板３１０に貫通孔３０１を形成する際、エッチングと同時に４つの内側面３１２〜３１５を形成することができるので、製造プロセスが簡素化される分、半導体レーザ装置３００を効率よく製造することができる。

また、第３実施形態の製造プロセスでは、ウェハ状態のＳｉ（１００）基板３１０に対して複数の貫通孔３０１を同時に形成することによって、１回のエッチングにより複数の貫通孔３０１を同時に形成することができるので、その分、半導体レーザ装置３００を効率よく製造することができる。

また、第３実施形態の製造プロセスでは、半導体レーザ素子５０が複数の凹部３１１の各々の底面３１６上に載置された状態にあるウェハ（Ｓｉ（１００）基板３１０にフォトソルダーレジスト３５０が接合されたウェハ）に対して、ウェハ状態の封止ガラス６０を熱圧着により接合して凹部３１１を封止することによって、１枚の封止ガラス６０の接合工程により複数の凹部３１１を同時に気密封止することができるので、その分、半導体レーザ装置３００を効率よく製造することができる。なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第４実施形態）
まず、図１および図２１〜図２３を参照して、第４実施形態による３波長半導体レーザ装置４００の構造について説明する。この第４実施形態による３波長半導体レーザ装置４００では、上記第１実施形態と異なり、青紫色半導体レーザ素子４５０と、赤色および赤外半導体レーザ素子からなる２波長半導体レーザ素子４９０とが、凹部４１１内に載置されている場合について説明する。なお、図２３は、図２１の４１００−４１００線に沿った断面図である。また、図中において、上記第１実施形態と同様の構成には、上記第１実施形態と同じ符号を付して図示している。

本発明の第４実施形態による３波長半導体レーザ装置４００は、図２１に示すように、上記第１実施形態と同様の構造を有する凹部４１１が形成されたＳｉ（１００）基板４１０と、凹部４１１の底面４１６上にサブマウント４３０を介して載置された青紫色半導体レーザ素子４５０および２波長半導体レーザ素子４９０と、Ｓｉ（１００）基板４１０の上面４１０ａに取り付けられることにより、凹部４１１の開口部４１１ａを塞ぐ透光性の封止ガラス６０とによって構成されている。これにより、青紫色半導体レーザ素子４５０および２波長半導体レーザ素子４９０の各々の光出射面４５０ａおよび４９０ａからＡ１方向に出射されたレーザ光が、凹部４１１の内側面１２（金属反射膜７０）において上方（Ｃ１方向）に反射された後、封止ガラス６０を透過して外部に出射されるように構成されている。なお、Ｓｉ（１００）基板４１０は、本発明の「半導体基板」の一例である。また、青紫色半導体レーザ素子４５０は、本発明の「半導体レーザ素子」および「窒化物系半導体レーザ素子」の一例であり、２波長半導体レーザ素子４９０は、本発明の「半導体レーザ素子」の一例である。また、開口部４１１ａは、本発明の「第１開口部」の一例である。

ここで、各半導体レーザ素子の構成について説明する。まず、図２３に示すように、青紫色半導体レーザ素子４５０には、ｎ型ＧａＮ基板４５１の下面上に、Ｓｉドープのｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層４５２、Ｉｎ組成の高いＩｎＧａＮからなる量子井戸層とＧａＮからなる障壁層とが交互に積層されたＭＱＷ構造を有する活性層４５３、および、Ｍｇドープのｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層４５４がこの順に形成されている。また、ｐ型クラッド層４５４のリッジ４５５以外の下面とリッジ４５５の両側面とを覆うＳｉＯ_２からなる電流ブロック層４５６が形成されている。また、ｐ型クラッド層４５４のリッジ４５５および電流ブロック層４５６の下面上には、Ａｕなどからなるｐ側パッド電極４５７が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板４５１の上面上の略全領域には、ｎ型ＧａＮ基板４５１に近い側から順に、Ａｌ層、Ｐｔ層およびＡｕ層の順に積層されたｎ側電極４５８が形成されている。

また、２波長半導体レーザ素子４９０は、図２３に示すように、赤色半導体レーザ素子４７０と赤外半導体レーザ素子４８０とが所定の溝幅を有する凹部４９１を隔てて共通のｎ型ＧａＡｓ基板４７１上に形成されている。なお、赤色半導体レーザ素子４７０および赤外半導体レーザ素子４８０は、それぞれ、本発明の「半導体レーザ素子」の一例である。

具体的には、赤色半導体レーザ素子４７０は、ｎ型ＧａＡｓ基板４７１の下面上に、ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層４７２と、ＧａＩｎＰからなる量子井戸層とＡｌＧａＩｎＰからなる障壁層とが交互に積層されたＭＱＷ構造を有する活性層４７３と、ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層４７４とが形成されている。また、ｐ型クラッド層４７４のリッジ４７５以外の上面とリッジ４７５の両側面とを覆うＳｉＯ_２からなる電流ブロック層４７６が形成されている。また、リッジ４７５および電流ブロック層４７６の下面上に、約２００ｎｍの厚みを有するＰｔ層と約３μｍの厚みを有するＡｕ層とが積層されたｐ側パッド電極４７７が形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板４７１の上面上に、ｎ型ＧａＡｓ基板４７１から近い順に、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層およびＡｕ層の順に積層されたｎ側電極４７８が形成されている。

また、赤外半導体レーザ素子４８０は、ｎ型ＧａＡｓ基板４７１の下面上に、ＡｌＧａＡｓからなるｎ型クラッド層４８２と、Ａｌ組成の低いＡｌＧａＡｓからなる量子井戸層とＡｌ組成の高いＡｌＧａＡｓからなる障壁層とが交互に積層されたＭＱＷ構造を有する活性層４８３と、ＡｌＧａＡｓからなるｐ型クラッド層４８４とが形成されている。また、ｐ型クラッド層４８４のリッジ４８５以外の上面とリッジ４８５の両側面とを覆うＳｉＯ_２からなる電流ブロック層４８６が形成されている。また、リッジ４８５および電流ブロック層４８６の下面上に、ｐ側パッド電極４８７が形成されている。

また、図２１に示すように、サブマウント４３０の上面のＡ１側の所定領域には、青紫色半導体レーザ素子４５０をダイボンディング（接合）するためのパッド電極４３１と、２波長半導体レーザ素子４９０をダイボンディング（接合）するためのパッド電極４３２および４３３とが形成されている。また、図２３に示すように、パッド電極４３２は、赤色半導体レーザ素子４７０のｐ側電極４７７と電気的に接続されるとともに、パッド電極４３３は、赤色半導体レーザ素子４７０のｐ側電極４７７と電気的に接続されるようにパターニングされている。

また、底面４１６のうちのパッド電極３１が形成されていない領域には、Ｂ２側からＢ１側に向かってワイヤボンディング用のパッド電極４３４、４３５、４３６および４３７がこの順に並んで形成されている。また、パッド電極４３４〜４３７の各々の下部には、Ｓｉ（１００）基板４１０を厚み方向に貫通する貫通電極４２２〜４２５が設けられており、対応するパッド電極と貫通電極とは電気的に接続されている。

これにより、配線用ワイヤ４６１の一方端がパッド電極４３１にワイヤボンドされるとともに他方端がパッド電極４３４にワイヤボンドされている。また、配線用ワイヤ４６２の一方端がパッド電極４３３にワイヤボンドされるとともに他方端がパッド電極４３６にワイヤボンドされている。また、配線用ワイヤ４６３の一方端がパッド電極４３２にワイヤボンドされるとともに他方端がパッド電極４３７にワイヤボンドされている。また、配線用ワイヤ４６４の一方端がｐ型領域３５ｂにワイヤボンドされるとともに他方端がパッド電極４３５にワイヤボンドされている。また、配線用ワイヤ４６５の一方端がｎ側パッド電極４５８にワイヤボンドされるとともに他方端がパッド電極３１にワイヤボンドされている。また、配線用ワイヤ４６６の一方端がｎ側パッド電極４７８にワイヤボンドされるとともに他方端がパッド電極３１にワイヤボンドされている。

また、図２２に示すように、貫通電極２１に加えて、貫通電極４２２〜４２５の各々に導通される引き出し配線部４２２ａ、４２３ａ、４２４ａおよび４２５ａの端部には、Ａｕ−Ｓｎ半田からなる半田ボール２４が形成された状態で、半田ボール２４の球面部の一部が保護膜２６から露出するように構成されている。これにより、３波長半導体レーザ装置４００を後述する光ピックアップ装置６００の配線基板上に実装することが可能であるように構成されている。

なお、第４実施形態による３波長半導体レーザ装置４００のその他の構造および製造プロセスについては、半導体レーザ素子５０（図１参照）の代わりに、青紫色半導体レーザ素子４５０および２波長半導体レーザ素子４９０を横方向（図２１のＢ方向）に並べた状態でサブマウント４３０上に接合するとともに、このサブマウント４３０をＳｉ（１００）基板４１０の凹部４１１の底面４１６上に載置する点を除いて、上記第１実施形態と略同様である。

次に、図２４を参照して、本発明の第４実施形態による３波長半導体レーザ装置４００を備えた光ピックアップ装置６００の構成について説明する。

すなわち、図２４に示すように、光ピックアップ装置６００は、３波長半導体レーザ装置４００と、偏光ビームスプリッタ（偏光ＢＳ）６０１、コリメータレンズ６０２、ビームエキスパンダ６０３、λ／４板６０４、対物レンズ６０５、シリンドリカルレンズ６０６および光軸補正素子６０７を有する光学系６２０と、光検出部６５０とを備えている。

光学系６２０において、偏光ＢＳ６０１は、３波長半導体レーザ装置４００から出射されるレーザ光を全透過するとともに、光ディスク６７０から帰還するレーザ光を全反射する。コリメータレンズ６０２は、偏光ＢＳ６０１を透過した３波長半導体レーザ装置４００からのレーザ光を平行光に変換する。ビームエキスパンダ６０３は、凹レンズ、凸レンズおよびアクチュエータ（図示せず）から構成されている。アクチュエータは図示しないサーボ回路からのサーボ信号に応じて凹レンズおよび凸レンズの距離を変化させる。これにより、３波長半導体レーザ装置４００から出射されたレーザ光の波面状態が補正される。

λ／４板６０４は、コリメータレンズ６０２によって略平行光に変換された直線偏光のレーザ光を円偏光に変換する。また、λ／４板６０４は光ディスク６７０から帰還する円偏光のレーザ光を直線偏光に変換する。この場合の直線偏光の偏光方向は、３波長半導体レーザ装置４００から出射されるレーザ光の直線偏光の方向に直交する。それにより、光ディスク６７０から帰還するレーザ光は、偏光ＢＳ６０１によって略全反射される。対物レンズ６０５は、λ／４板６０４を透過したレーザ光を光ディスク６７０の表面（記録層）上に収束させる。なお、対物レンズ６０５は、サーボ回路からのサーボ信号（トラッキングサーボ信号、フォーカスサーボ信号およびチルトサーボ信号）に応じて図示しない対物レンズアクチュエータにより、フォーカス方向、トラッキング方向およびチルト方向に移動可能である。

偏光ＢＳ６０１により全反射されるレーザ光の光軸に沿うようにシリンドリカルレンズ６０６、光軸補正素子６０７および光検出部６５０が配置されている。シリンドリカルレンズ６０６は、入射されるレーザ光に非点収差作用を付与する。光軸補正素子６０７は、回折格子により構成されており、シリンドリカルレンズ６０６を透過した青紫色、赤色および赤外の各レーザ光の０次回折光のスポットが後述する光検出部６５０の検出領域上で一致するように配置されている。

また、光検出部６５０は、受光したレーザ光の強度分布に基づいて再生信号を出力する。ここで、光検出部６５０は再生信号とともに、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号およびチルトエラー信号が得られるように所定のパターンの検出領域を有する。フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号およびチルトエラー信号により、ビームエキスパンダ６０３のアクチュエータおよび対物レンズアクチュエータがフィードバック制御される。このようにして、３波長半導体レーザ装置４００を備えた光ピックアップ装置６００が構成される。

第４実施形態では、青紫色半導体レーザ素子４５０を含む３波長半導体レーザ装置４００においても、上記のように、４つの内側面１２〜１５に囲まれた開口部４１１ａと底面４１６とを有する凹部４１１が形成されたＳｉ（１００）基板４１０と、Ｓｉ（１００）基板４１０の上面４１０ａに取り付けられ、開口部４１１ａを封止する封止ガラス６０とを備えているので、青紫色半導体レーザ素子４５０および２波長半導体レーザ素子４９０は、内側面１２〜１５に囲まれた凹部４１１の底面４１６にサブマウント４３０を介して載置されて開口部４１１ａよりも外側に突出しない状態となり、Ｓｉ（１００）基板４１０の凹部４１１と封止ガラス６０とによって容易に気密封止した状況下で作動させることができる。これにより、３波長半導体レーザ装置４００は、大気中の水分やレーザ素子周辺に存在する有機物の影響を受けないので、３波長半導体レーザ装置４００の信頼性が低下するのが抑制された光ピックアップ装置６００を得ることができる。

また、第４実施形態では、上記のように、光ピックアップ装置６００に３波長半導体レーザ装置４００を用いているので、光軸ずれの大きさが低減された光ピックアップ装置６００を得ることができる。なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第５実施形態）
まず、図２５および図２６を参照して、第５実施形態による３波長半導体レーザ装置５００の構造について説明する。この第５実施形態では、上記第４実施形態と異なり、青紫色半導体レーザ素子４５０と２波長半導体レーザ素子４９０とが、上記第３実施形態において説明したパッケージ内に載置されて３波長半導体レーザ装置５００が構成される場合について説明する。なお、図２６は、図２５の５１００−５１００線に沿った断面図である。また、図中において、上記第３実施形態および第４実施形態と同様の構成には、同じ符号を付して図示している。

本発明の第５実施形態による３波長半導体レーザ装置５００は、図２５および図２６に示すように、上記第３実施形態と同様の構造を有する貫通孔５０１が形成されたＳｉ（１００）基板５１０と、Ｓｉ（１００）基板５１０の下面５１０ｂに接着樹脂３５１を介して接合されることにより貫通孔５０１の下側（Ｃ２側）の開口部５０１ｂ（図２６参照）を塞いで凹部５１１を形成するフォトソルダーレジスト３５０（図２６参照）とによって、青紫色半導体レーザ素子４５０と２波長半導体レーザ素子４９０とをサブマウント４３０を介して載置するためのパッケージが構成されている。

また、３波長半導体レーザ装置５００は、封止ガラス６０（図２６参照）が、Ｓｉ（１００）基板５１０の上面５１０ａに取り付けられことにより、凹部５１１の上側（Ｃ１側）の開口部５１１ａが封止されている。これにより、青紫色半導体レーザ素子４５０および２波長半導体レーザ素子４９０の各々の光出射面４５０ａおよび４９０ａからＡ１方向に出射されたレーザ光が、凹部５１１の内側面３１２（金属反射膜７０）において上方（Ｃ１方向）に反射された後、封止ガラス６０を透過して外部に出射されるように構成されている。なお、Ｓｉ（１００）基板５１０は、本発明の「半導体基板」の一例であり、開口部５１１ａおよび開口部５０１ｂは、それぞれ、本発明の「第１開口部」および「第２開口部」の一例である。

なお、第５実施形態による３波長半導体レーザ装置５００のその他の構造および製造プロセスについては、青紫色半導体レーザ素子４５０および２波長半導体レーザ素子４９０が接合されたサブマウント４３０を、凹部５１１の底面３１６上に載置する点を除いて、上記第４実施形態と略同様である。

次に、図２７を参照して、本発明の第５実施形態による３波長半導体レーザ装置５００を備えた光ピックアップ装置７００の構成について説明する。

すなわち、図２７に示すように、光ピックアップ装置７００は、３波長半導体レーザ装置５００と、偏光ビームスプリッタ（偏光ＢＳ）６０１、コリメータレンズ６０２、ビームエキスパンダ６０３、λ／４板６０４、対物レンズ６０５、シリンドリカルレンズ６０６および光軸補正素子６０７を有する光学系６２０と、光検出部６５０とを備えている。なお、光ピックアップ装置７００を構成する光学系６２０および光検出部６５０の構成および機能ついては、上記した第４実施形態と同様である。

第５実施形態では、３波長半導体レーザ装置５００においても、上記のように、厚み方向に貫通する貫通孔５０１が形成されたＳｉ（１００）基板５１０と、Ｓｉ（１００）基板５１０の上面５１０ａに取り付けられ、貫通孔５０１の開口部５１１ａを封止する封止ガラス６０と、Ｓｉ（１００）基板５１０の下面５１０ｂに取り付けられ、貫通孔５０１の開口部５０１ｂを封止するフォトソルダーレジスト３５０とを備えているので、青紫色半導体レーザ素子４５０および２波長半導体レーザ素子４９０は、内側面３１２〜３１５に囲まれた凹部５１１の底面３１６にサブマウント４３０を介して載置されて開口部５１１ａよりも外側に突出しない状態となり、Ｓｉ（１００）基板５１０の凹部５１１と封止ガラス６０とによって容易に気密封止した状況下で作動させることができる。これにより、３波長半導体レーザ装置５００の信頼性が低下するのが抑制された光ピックアップ装置７００を得ることができる。

また、第５実施形態では、上記のように、光ピックアップ装置７００に３波長半導体レーザ装置５００を用いているので、光軸ずれの大きさが低減された光ピックアップ装置６００を得ることができる。なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第３実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１〜第５実施形態では、半導体レーザ素子の光出射面と対向する内側面１２（２１２および３１２）と内側面上に形成された金属反射膜７０（２７０）とによって、レーザ光を反射する反射手段を構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、半導体レーザ素子の光出射面と対向する内側面１２（２１２および３１２）のみによってレーザ光を反射するように構成していてもよい。すなわち、半導体レーザ素子の光出射面から出射されたレーザ光を、内側面１２（２１２および３１２）において上方に反射させた後、封止ガラス６０を透過して外部に出射させるようにしてもよい。

また、上記第１〜第５実施形態では、半導体レーザ素子の光出射面と対向する領域の内側面１２（２１２および３１２）上に金属反射膜７０（２７０）を形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、凹部１１（２１１、３１１および４１１）の４つの内側面の全ての表面上に、金属反射膜が形成されていてもよい。

また、上記第１〜第５実施形態では、半導体レーザ素子の光出射面と対向する領域の内側面１２（２１２および３１２）上に、ＡｇまたはＡｌからなる金属反射膜を形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、反射率の高い材料であれば、ＡｇまたはＡｌ以外の材料を用いて、本発明の「金属膜」を形成してもよい。

また、上記第１〜第５実施形態では、略（１００）面に対して約９．７°傾斜した主表面を有するＳｉ（１００）基板に対して異方性エッチングを行うことにより、底面１６などのレーザ素子の載置面に対して略４５°傾斜する内側面１２（２１２、３１２）を形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、約９．７°傾斜した主表面以外の主表面を有するＳｉ（１００）基板を用いて凹部に内側面を形成してもよい。この場合、異方性エッチングにより形成される内側面の傾斜角度に応じて半導体レーザ素子の載置角度（共振器方向に対する上下方向の角度）を適宜選ぶことにより、反射後のレーザ光が、封止ガラス６０の外表面から略垂直な方向にレーザ光が出射するように構成すればよい。

また、上記第１〜第５実施形態では、半導体レーザ素子の光反射面側に対向する凹部の内側面１３（２１３、３１３）が、底面１６（３１６）などのレーザ素子の載置面に対して略６４．４°傾斜する傾斜面であるように構成した例について説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、略６４．４°以外のたとえば底面１６に対して略垂直な内側面であってもよい。このように構成すれば、凹部内に設けられた半導体レーザ素子の後方（光反射面側）の領域をさらに有効に利用することができる。

また、上記第１〜第５実施形態では、４つの内側面を有する凹部の内部に半導体レーザ素子を載置して封止ガラス６０による気密封止を行うように構成された半導体レーザ装置について説明したが、本発明はこれに限られない。本発明では、Ｓｉ基板に４つ以外のたとえば３つの内側面や６つの内側面を有する凹部を形成して凹部の内部に半導体レーザ素子を載置するように構成してもよい。

また、上記第１実施形態では、半導体レーザ素子５０をジャンクションアップ方式によりサブマウント３０上に接合した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、半導体レーザ素子５０をジャンクションダウン方式によりサブマウント３０上に接合してもよい。すなわち、ジャンクションダウン方式であっても、半導体レーザ素子５０はサブマウント３０を介して底面１６上に載置されているので、レーザ光の出射位置を底面１６上の高さ方向の適切な位置に保つことができる。

また、上記第４および第５実施形態では、青紫色半導体レーザ素子４５０と２波長半導体レーザ素子４９０とを１つのサブマウント４３０の上面に横方向（Ｂ方向）に並べて載置することにより３波長半導体レーザ装置４００（５００）を構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、青紫色半導体レーザ素子の上方に２波長半導体レーザ素子を接合した状態の２波長半導体レーザ素子をサブマウント４３０上に載置するようにしてもよい。

また、上記第４および第５実施形態では、青紫色半導体レーザ素子４５０、赤色半導体レーザ素子４７０および赤外半導体レーザ素子４８０により３波長半導体レーザ装置４００（５００）を構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、赤色半導体レーザ素子、緑色半導体レーザ素子および青色半導体レーザ素子によりＲＧＢ３波長半導体レーザ装置を構成するとともに、本発明によるＲＧＢ３波長半導体レーザ装置をプロジェクタ装置などの光源として適用してもよい。

また、上記第１〜第５実施形態では、半導体レーザ素子やサブマウントなどを接合する際の導電性接着層としてＡｕ−Ｓｎ半田を用いた例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、Ｐｂフリー半田や、高Ｐｂ半田やＩｎなどからなる導電性接着層を用いてもよい。

１０、２１０、３１０、４１０、５１０ Ｓｉ（１００）基板（半導体基板）
１０ａ、２１０ａ、３１０ａ、４１０ａ、５１０ａ 上面
１１、２１１、３１１、４１１、５１１ 凹部
１１ａ、２１１ａ、３１１ａ、４１１ａ、５１１ａ 開口部（第１開口部）
１２、２１２、３１２ 内側面（内側面の第１領域、傾斜面）
１３、２１３、３１３ 内側面（内側面の第２領域、傾斜面）
１４、２１４、３１４ 内側面
１５、２１５、３１５ 内側面
１６、２１６、３１６、４１６ 底面
５０ 半導体レーザ素子
６０ 封止ガラス（封止部材）
７０、２７０ 金属反射膜（金属膜）
１００、２００、３００ 半導体レーザ装置
３０１、５０１ 貫通孔
３０１ａ 開口部（第１開口部）
３０１ｂ、５０１ｂ 開口部（第２開口部）
３５０ フォトソルダーレジスト（支持基体）
４００、５００ ３波長半導体レーザ装置（半導体レーザ装置）
４５０ 青紫色半導体レーザ素子（半導体レーザ素子、窒化物系半導体レーザ素子）
４７０ 赤色半導体レーザ素子（半導体レーザ素子）
４８０ 赤外半導体レーザ素子（半導体レーザ素子）
４９０ ２波長半導体レーザ素子（半導体レーザ素子）
６００、７００ 光ピックアップ装置
６２０ 光学系
６５０ 光検出部

Claims (7)

1. 内側面に囲まれた第１開口部と底面とを有する凹部が形成された半導体基板と、
   前記底面上に載置された半導体レーザ素子と、
   前記半導体基板の上面に取り付けられ、前記第１開口部を封止する透光性の封止部材とを備え、
   前記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光は、前記内側面の第１領域により反射された後、前記封止部材を透過して外部に出射される、半導体レーザ装置。
2. 厚み方向に貫通する貫通孔が形成された半導体基板と、
   前記半導体基板の上面に取り付けられ、前記貫通孔の第１開口部を封止する封止部材と、
   前記半導体基板の下面に取り付けられ、前記第１開口部と反対側の前記貫通孔の第２開口部を封止する支持基体と、
   前記貫通孔の内側面と前記第２開口部内に露出する前記支持基体の表面からなる底面とを有する凹部内に載置された半導体レーザ素子とを備え、
   前記半導体レーザ素子は、前記底面上に載置され、
   前記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光は、前記貫通孔の内側面の第１領域により反射された後、前記封止部材を透過して外部に出射される、半導体レーザ装置。
3. 前記半導体レーザ素子を挟んで互いに対向する前記第１領域および前記内側面の第２領域は、それぞれ、前記内側面の断面形状が前記底面から前記第１開口部に向かって広がるように傾斜する傾斜面を含み、
   前記第２領域の傾斜面が前記底面となす傾斜角度は、前記第１領域の傾斜面が前記底面となす傾斜角度よりも大きい、請求項１または２に記載の半導体レーザ装置。
4. 前記第１領域上には、金属膜が形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
5. 前記半導体レーザ素子は、窒化物系半導体レーザ素子である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
6. 内側面に囲まれた第１開口部と底面とを有する凹部が形成された半導体基板と、前記底面上に載置された半導体レーザ素子と、前記半導体基板の上面に取り付けられ、前記第１開口部を封止する透光性の封止部材とを含む半導体レーザ装置と、
   前記半導体レーザ装置の出射光を制御する光学系と、
   前記出射光を検出する光検出部とを備え、
   前記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光は、前記内側面の第１領域により反射された後、前記封止部材を透過して外部に出射される、光ピックアップ装置。
7. 厚み方向に貫通する貫通孔が形成された半導体基板と、前記半導体基板の上面に取り付けられ、前記貫通孔の第１開口部を封止する封止部材と、前記半導体基板の下面に取り付けられ、前記第１開口部と反対側の前記貫通孔の第２開口部を封止する支持基体と、前記貫通孔の内側面と前記第２開口部内に露出する前記支持基体の表面からなる底面とを有する凹部内に載置された半導体レーザ素子とを含む半導体レーザ装置と、
   前記半導体レーザ装置の出射光を制御する光学系と、
   前記出射光を検出する光検出部とを備え、
   前記半導体レーザ素子は、前記底面上に載置され、
   前記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光は、前記貫通孔の内側面の第１領域により反射された後、前記封止部材を透過して外部に出射される、光ピックアップ装置。

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