JP2665336B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2665336B2 JP62184361A JP18436187A JP2665336B2 JP 2665336 B2 JP2665336 B2 JP 2665336B2 JP 62184361 A JP62184361 A JP 62184361A JP 18436187 A JP18436187 A JP 18436187A JP 2665336 B2 JP2665336 B2 JP 2665336B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光学式情報記録装置や光センサの発光受
光部としての半導体装置に関するものである。 〔従来の技術〕 第6図は例えば実開昭58−162660号公報に示された従
来の半導体装置を示す図であり、図において1は半導体
基板、2は半導体基板1上に形成された半導体レーザ素
子、3は半導体レーザ素子2の出射光を半導体基板1に
対し垂直方向に反射する反射面、4は半導体基板1の面
方向と同一面方向に形成された光検出器、Aは半導体レ
ーザ素子2から出射した光束、Bは光検出器4に入射す
る光束である。 第7図に第6図に示す従来装置を光源として用いて構
成した光ヘッド装置を示す。図において第6図と同一符
号は同一のものであり、5はホログラムプレート、6は
対物レンズ、7は光ディスク、Aは半導体レーザ素子2
より出射した光束、Bは光ディスクにより反射し、ホロ
グラムプレート5により回折分離された光束である。 次に動作について説明する。 半導体レーザ素子2より出射した光束Aは、反射面3
により半導体基板1に対し略垂直方向へ反射される。ま
た光検出器4は半導体基板1の面方向に対し同一面方向
に形成されているので光検出器4に入射する光束Bが反
射面3により反射された光束Aとほぼ平行な方向から入
射した際においても効率よく大きな受光面積で光束Bを
受光することができる。そして本従来例は光検出器4に
4分割した光検出器を用い、光束Bに非点収差を与える
光学系を組合せることで焦点ずれを検出可能な光ヘッド
装置を簡単に構成できるものである。 このような従来の半導体装置を光源に用いて構成した
光ヘッド装置の動作を第7図を用いて説明する。 半導体レーザ素子2より出射した後、反射面3により
反射した光束Aはホログラムプレート5を透過した後、
対物レンズ6により光ディスク7上に集光される。集光
された光束Aは光ディスクに記録された情報により強度
変調された光束として対物レンズ6を再透過し、ホログ
ラムプレート5に再入射する。ここでホログラムプレー
ト5は光ディスク7により反射された光束に対し、非点
収差の発生及び光束を回折分離する作用を有している。
従ってホログラムプレート5に再入射した光束は光検出
器4に入射する非点収差を生じた光束Bとして回折分離
される。このホログラムプレート5については例えば特
開昭56−57013号等で公知のものを使用できる。光束B
の入射する光検出器4は、受光面が4分割されているの
で、非点収差の生じた光束Bを入射することによりフォ
ーカスサーボの方法として非点収差法を用いることがで
きる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来の半導体装置は以上のように構成され、第8図に
示すように半導体基板に半導体レーザ素子と同一の積層
構造を有する基板をエッチングして反射面及び光検出器
を形成しているので、反射面においては、エッチングす
る際に生じる各層の組成に起因するエッチング速度の差
により反射面に凹凸が発生し、必要な面精度が得られな
いという問題点があった。 さらにまた、反射面及び光検出器を半導体レーザ素子
と同一の半導体基板上に形成することによる半導体装置
の面積の増大は、半導体レーザ素子単体に比し歩留りの
低下を招き、半導体レーザ素子に使用するGaAs,InP等の
基板がSi等に比して高価であるので半導体装置が高価に
なるという問題点があった。 この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、半導体基板に斜面部を形成せずに光検出器
の形成された平面に対し略垂直方向に外部に半導体レー
ザ素子から光束を放射できるとともに、光検出と半導体
レーザ素子間の位置精度が良くまた安価な装置を得るこ
とを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係る半導体レーザ装置は、半導体基板の第
1の平面上に外部から入射する光束を受光する光検出器
を形成し、該第1の平面に略直交する面に上記光検出器
に対して略垂直方向に光束を放射するように半導体レー
ザ装置を固着したものである。 〔作用〕 この発明においては、半導体レーザ素子を半導体基板
の光検出器を形成した平面に略直交する面に固着し、半
導体レーザ素子の光束出射方向が光検出器形成に対し略
垂直方向になるよう構成したから反射ミラーが不要とな
り、位置精度も良くなる。 〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。 第1図は本発明の第1の実施例による半導体装置を示
す斜視図であり、図において8は半導体基板で、例えば
Si基板が用いられる。2は半導体基板8上にマウントさ
れた半導体レーザ素子、4は半導体基板8に形成された
サーボ用光検出器、Aは半導体レーザ素子2の前面から
出射した光束、Bはサーボ用光検出器4に入射する光
束、Cは半導体レーザ素子2の後面から出射した光束で
ある。 第2図は第1図に示す本発明の第1の実施例の半導体
装置を発光受光部として用いて構成した光ヘッド装置を
示す図であり、図において、8は半導体基板、2は半導
体レーザ素子、4は半導体基板8に形成されているサー
ボ用光検出器の形成された領域、9は半導体基板8の外
部に設けられたモニター用光検出器、11は半導体基板8
及びモニター用光検出器9をマウントするステム、5は
ホログラムプレート、6は対物レンズ、7は光ディス
ク、Aは半導体レーザ素子2の前面から出射した光束、
Bはサーボ用光検出器4に入射する光束、Cは半導体レ
ーザ素子2の後面から出射した光束である。 次に動作について説明する。 第1図において、半導体基板8は例えばn型Si基板が
用いられ、その半導体基板8にp型不純物を拡散するこ
とによりサーボ用光検出器4及びモニタ用光検出器9を
半導体基板8上に形成する。この光検出器は半導体基板
8上の任意の位置に形成できる。次いで、半導体レーザ
素子2を半導体基板8のサーボ用光検出器4の形成され
た面に対し、半導体レーザ素子の前面から出射する光束
Aが略垂直方向になるように半導体レーザ素子2のn型
を有する面を半導体基板8の側面にボンディングする。
半導体レーザ素子2を半導体基板8にボンディングする
際、半導体基板8の半導体レーザ素子をボンディングす
る位置を高濃度のn型とすることで半導体レーザ素子2
と半導体基板8の間でより良好なオーミック特性を得る
ことができる。サーボ用光検出器4は少なくとも4個以
上の光検出器で構成されており、光束Bの光強度を検出
すると同時に光束Bがサーボ用光検出器4に入射する際
にサーボ用光検出器4の各々の光検出器で検出される光
電変換出力よりサーボ用のセンサ及びディスクの読み取
り用に用いられる。 次いで、第1図に示した半導体レーザ装置を光源とし
て用いて構成した光ヘッド装置を第2図について説明す
る。 半導体基板8をステム11にマウントし、次いで半導体
レーザ素子2の前面より出射した光束Cを受光するモニ
ター用光検出器9をステム11にマウントする。 半導体基板8に対し略垂直方向に出射した光束Aはホ
ログラムプレート5を通過し、対物レンズ6により光デ
ィスク7上に集光される。集光された光束Aは光ディス
ク7に蓄えられた情報により強度変調された光束として
対物レンズ6を再透過し、ホログラムプレート5に再入
射する。ホログラムプレート5は光ディスク7により反
射された光束に対し非点収差の発生及び光束が入射する
よう回折分離する作用を有しているので、ホログラムプ
レート5に再入射した光束はサーボ用光検出器4に入射
する非点収差を生じた光束Bとなる。このホログラムプ
レート5については例えば特開昭56−57013号等で公知
のものを使用できる。サーボ用光検出器4は第3図に示
すように4a,4b,4c,4dの4個の光検出器で構成されてい
るので非点収差の生じた光束Bに対して非点収差法を用
いて光ディスク7上の集光光束の合焦点ずれを検出で
き、公知のようにフォーカスサーボによる焦点合わせが
できる。 第3図により非点収差法について説明する。図におい
て4a〜4dは第1図の半導体装置のサーボ用光検出器4を
構成する光検出器であり、20は光検出器4a〜4dに入射す
る光束Bの光検出器上のパターンである。第3図(b)
は光ディスク7上の光束が合焦時、第3図(a),
(c)は各々光ディスク7が合焦状態から反対側にずれ
た時のパターンを示している。このようにディスク7の
ずれ方により反射回折された光束に付与された非点収差
によってスポット形状が変化するので、光検出器4a〜4d
から得られる信号を各々Sa〜Sdとすると、光検出器4aと
光検出器4dの信号の和から光検出器4bと光検出器4cの信
号の和を引いた信号(Sa+Sd)−(Sb+Sc)により焦点
ずれの方向と量を検知でき、フォーカスサーボ用センサ
に供することができる。また、検出出力の和Sa+Sb+Sc
+Sdよりディスク情報を再生できる。このような光ヘッ
ド装置の場合、光束Aの光出力を一定にする必要がある
ので、光束Aと同一の半導体レーザ素子2のキャビティ
から放射される光束Cが光束Aに比例することを利用し
て光束Cの光出力をモニタ用光検出器9で検出し、光束
Cの光出力を一定に保つよう半導体レーザ素子2へ注入
する電流を例えば特公昭58−46879号で公知の方法で制
御することで光束Aの光出力を制御する。ここで上記実
施例においては、半導体レーザ素子2とサーボ用光検出
器4は半導体基板8において電気的に導通しているの
で、光検出器に逆バイアスを印加して使用する場合、負
の電圧を印加しなければならない。この場合、半導体レ
ーザ素子2には正の電圧を印加するので、正及び負の2
電源が必要になる。そこで、半導体レーザ素子2と光検
出器を電気的に分離することにより正の単一電源にて光
検出器に逆バイアスを印加することが可能となる。 半導体レーザ素子と光検出器を電気的に分離した本発
明の第2の実施例を第5図により説明する。 本第2の実施例は半導体基板8に例えばp型Si基板を
用い、その半導体基板8上のサーボ用光検出器4を形成
する領域にP型不純物を拡散等の方法で導入し、P型半
導体層14を形成する。さらにP型半導体層14にN型不純
物を同様に拡散等の方法で導入し、N型半導体層15を形
成し、P型半導体層14とN型半導体層15の間で形成され
るP−N接合から光検出器を構成する。これにより半導
体レーザ素子2ボンディング領域とサーボ用光検出器形
成領域を各々電気的に分離できる。 なお、上記2つの実施例においては半導体の導電型は
各々逆にしてもよい。 また、上記実施例ではフォーカスサーボ法に非点収差
を用いたものを示したが、これは公知であるフーコー法
を用いてもよい。この場合には第2図で示したホログラ
ムプレート5にウェッジプリズムの作用とホログラムプ
レート5に再入射する光束を回折分離する作用を有した
ものを用い、第3図に示したサーボ用光検出器の4個の
光検出器の構成を第4図に示す構成にする。 第4図によりフーコー法について説明する。図におい
て4′a〜4′dは第1図のサーボ用光検出器4を構成
する光検出器、21は光検出器4′a,4′bに、22は光検
出器4′c,4′dに入射する光束Bの光検出器上のパタ
ーンである。第4図(b)は光ディスク7上の光束が合
焦時、第4図(a),(c)は各々光ディスクが合焦状
態から反対側にずれた時の様子を表している。このよう
に光ディスクのずれ方により、反射回折された光束に付
与されたウェッジプリズムと同様の効果により、スポッ
ト形状が変化するので、光検出器4′a〜4′aから得
られる信号を各々Sa〜Sdとすると、光検出器4′aと光
検出器4′dの信号の和から光検出器4′bと4′cの
信号を和を引いた信号(Sa+Sb)−(Sb+Sc)により焦
点ずれの方向と量を検知でき、フォーカスサーボ用セン
サに供することができる。 なお、上記各実施例では、光検出器4は4分割構成と
したが、これは光学系の構成によって自由に変形可能で
あることは言うまでもない。 また、上記実施例では光検出器4はフォーカスサーボ
用センサとして働く場合を述べたが、これはいわゆるト
ラックとディスク上集光スポットのディスク面内ずれを
検出するトラッキングセンサの機能を兼用するものであ
ってもよい。トラッキングセンサの構成については、従
来より公知の方法が適用できるので説明は省略する。 〔発明の効果〕 以上にように、この発明によれば半導体基板の光検出
器を形成した面に略直交する面に半導体レーザを固着
し、半導体レーザ素子から出射する光束が光検出器形成
面に対し略垂直方向に出射するように構成したから、反
射ミラー等が不要となるとともに、装置が精度良く、ま
た安価なものが得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の第1の実施例による半導体装置を示
す斜視図、第2図は第1図の半導体装置を用いて構成し
た光ヘッド装置を示す図、第3図は第1図の半導体装置
のサーボ用光検出器の一例を示す図、第4図は第1図の
半導体装置のサーボ用光検出器の他の例を示す図、第5
図は本発明の第2の実施例を示す図、第6図は従来の半
導体装置を示す図、第7図は第6図の半導体装置を用い
て構成した光ヘッド装置を示す図である。 2は半導体レーザ素子、4はサーボ用光検出器、8は半
導体基板、Aは半導体レーザ素子の前面より出射された
光束、Bはサーボ用光検出器に入射する光束、Cは半導
体レーザ素子の後面より出射される光束。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 十河 敏雄 兵庫県伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電 機株式会社北伊丹製作所内 (56)参考文献 実開 昭63−178372(JP,U)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.外部から入射する光束を受光し光電変換を行う光検
    出器が形成された半導体基板に外部に光束を放射する半
    導体レーザ素子をマウントしてなる半導体装置におい
    て、 前記光検出器は半導体基板の第1の平面に形成し、前記
    半導体レーザ素子は前記半導体基板の第1の平面に略直
    交する面にマウントしたことを特徴とする半導体装置。 2.上記半導体レーザ素子からの光束は上記半導体基板
    の第1の平面に対し略垂直方向に放射されることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。 3.上記半導体基板にSi基板を用いたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。 4.上記半導体レーザ素子とそれ以外の部分は電気的に
    分離されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の半導体装置。
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