JPH0745811A - 光集積回路素子の組立構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】光集積回路基板と半導体レーザー素子との機械
的操作のみの位置合わせにより、所定の実装精度を満た
すことのできる光集積回路素子の組立構造を提供する。 【構成】半導体レーザー素子１００の実装面に凹構造１
２１を形成し、光集積回路基板１５０上の半導体レーザ
ー素子固定領域１６０上にはこの凹構造１２１に嵌合す
る凸構造１６２を形成する。この凹凸構造１２１、１６
２の層に平行な方向の断面形状は半導体レーザー素子１
００の光軸（あるいは光集積回路基板１５０の導波路
軸）に線対称、かつ、テーパーを有する直線をその輪郭
の一部に含むので、両素子の光軸が一直線に並び易い。
半導体レーザー素子１００と光集積回路基板１５０とは
このような断面形状を有する凹凸構造１２１、１６２を
ガイドにして嵌合されるので、位置合わせ時に両者の加
工精度が良好に反映され、機械的位置合わせのみで所定
の精度を満たすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光集積回路基板上に半導
体レーザ素子を固定する光集積回路素子の組立構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】光集積回路素子は光通信や光情報処理あ
るいは光計測等の分野における基幹素子である。中でも
半導体レーザを光源とする光集積回路素子は超高速光通
信や超並列光情報処理、高精度光計測等を実現する上で
不可欠のデバイスである。

【０００３】図８（ａ）に光源として半導体レーザー素
子８００を有する光集積回路素子９００の一例の概略図
を示す。この光集積回路素子９００は共通基板８５０上
に半導体レーザー素子８００と光波制御のための導波路
構造を有する導波路素子８０５とが設けられている。こ
のような光集積回路素子９００を作製する場合、半導体
レーザ素子８００と導波路素子８０５とはそれぞれの材
料を異ならせ、両者を一体集積しない方が、両素子８０
０、８０５の設計および作製上有利である。

【０００４】従って、半導体レーザー素子８００と導波
路素子８０５とは別々に形成され、半導体レーザー素子
８００と導波路素子８０５を共通基板８５０上に実装固
定する形をとる。この際に最も重要なのは、半導体レー
ザ素子８００の発光層８１１と導波路素子８０５の導波
路８０６との光学的結合効率である。

【０００５】半導体レーザ素子８００と導波路素子８０
５を共通基板８５０上に固定する際の位置合わせの方法
としては、半導体レーザー素子８００から発光される光
をレンズを介して導波路素子８０５の導波路８０６に集
光させ、所定の集光率が達成されているかどうかをもと
にして位置決めする方法と、半導体レーザー素子８００
と導波路素子８０５のそれぞれの導波路同士を突き合わ
せて配置することにより直接結合させる突合せ結合法と
がある。

【０００６】前者のレンズを用いる光学的方法では位置
合わせの必要のあるものが半導体レーザ素子、導波路素
子、およびレンズの三つとなり、これらを位置合わせし
て一つのチップを完成させるのは非常に困難を伴う。こ
のため後者の突き合わせ結合法を選択することが多い。
この突き合わせ結合法の位置決めの原理は以下のようで
ある。半導体レーザー素子８００から出射された光を導
波路素子８０５の導波路８０６に直接入射させ、導波路
８０６から出射した光を受光素子８１０で受光して光強
度を検出する。そして、受光素子８１０での検出電流値
が最大になった時の両者の相対位置を最適の固定位置と
する。

【０００７】次に、この突き合わせ結合法の具体的な説
明を行う。図８（ｂ）に突き合わせ結合法による半導体
レーザ素子８００と導波路素子８０５との結合方法の概
略を示す。この突合せ結合法では、上述したように半導
体レーザー素子８００を発光させて導波路素子８０５と
の結合を図るので、発光時に生じる熱で半導体素子８０
０が劣化しないよう、作製行程中、半導体レーザ素子８
００を放熱基板８０１に密着固定し、導波路素子８０５
は移動可能なような形で光集積回路素子９００が作製さ
れる。

【０００８】先ず、半導体レーザー素子８００がＳｉ
（シリコン）等の放熱性を有する放熱基板８０１表面上
に密着固定され、この放熱基板８０１はステム８０２上
に固定される。半導体レーザ素子８００はステム８０２
に設けられた電極ピン８０４と電極ワイヤ８０３で接続
される。この電極ピン８０４から電極ワイヤ８０３を通
じて半導体レーザー素子８００に電流を流し半導体レー
ザ素子８００を発光させる。

【０００９】次に、半導体レーザ素子８００を発光させ
たままでステム８０２上にチップ状の導波路素子８０５
を載置し、続いて半導体レーザ素子８００側に移動させ
る。この導波路素子８０５は積層構造を有し、半導体レ
ーザー素子８００の発光層８１１と同じ高さに光導波路
８０６が設けられている。この導波路素子８０５の移動
中、半導体レーザー素子８００の光出射部８０８から出
射した光が光導波路８０６の光入射部８０７から入射し
て光導波路８０６中を伝播し、光導波路８０６の光出射
部８０９から出射する。この出射光８１２を受光素子８
１０で受光して光強度を検出する。そして、導波路素子
８０５を直交する三方向に微小に移動させ、受光素子８
１０での検出電流値が最大になった時の導波路素子８０
５の位置を最適の固定位置とする。最適の固定位置が決
定された後、導波路素子８０５に紫外線硬化樹脂（図示
せず）を塗布し、この樹脂を紫外線照射で硬化させて導
波路素子８０５を固定する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来技術
では以下のような問題がある。

【００１１】導波路素子８０５を放熱基板８０１表面
上で移動させる形をとるので、ウエハ状態の導波路素子
８０５を扱うことはできない。従って、導波路素子８０
５用のウエハをチップ化して一つ一つ行わなければなら
ないので生産性が格段に低い。

【００１２】工程が非常に複雑である。

【００１３】光結合効率を最大とするためには半導体
レーザ素子８００の層に平行な方向の位置決め精度の外
に、半導体レーザー素子８００の発光層の光軸を含み、
層に垂直な面内での傾きをも制御する必要がある。一般
に、導波路同士の突き合わせ結合のために必要な位置合
わせ精度は、導波路の光軸に垂直な二方向（導波路を構
成する層の厚さ方向およびこの導波路を構成する層の厚
さ方向と導波路の光軸とにともに垂直な方向）のそれぞ
れについて１μｍ以下、特に導波路層を構成する層の厚
さ方向の位置合わせ精度は０.５μｍ以下と非常に高い
精度が要求される。受光素子の検出電流値を逐一モニタ
しながらチップ状の導波路層を移動させなければならな
い上記のような方法では、上述した生産性の低さととも
に作製歩留りも低い。

【００１４】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものであり、半導体レーザー素子を光源として
有する光集積回路素子の作製において、上記のような問
題点を除去し、半導体レーザー素子と導波路素子（光集
積回路基板）とを基板上で精度良く結合させつつ、光集
積回路素子を効率よく、かつ歩留り高く作製できる方法
を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の光集積回路素子
の組立構造は、半導体レーザ素子を光集積回路基板に取
り付けて光集積回路素子を組み立てる組立構造であっ
て、該光集積回路基板は、該光集積回路基板の基板とは
反対側の表層に該半導体レーザ素子が取り付けられる第
１の凹凸構造を有し、該第１の凹凸構造の該基板に平行
な方向の断面形状は該光集積回路基板の導波路軸に線対
称であって、かつテーパを有し、該半導体レーザ素子
は、該半導体レーザ素子の一方の表層に該第１の凹凸構
造と対応した形状で形成された第２の凹凸構造を有し、
該第２の凹凸構造の該半導体レーザ素子の層に平行な方
向の断面は該半導体レーザ素子の発光ストライプ軸を線
対称軸に有し、該半導体レーザ素子の該第２の凹凸構造
を該光集積回路基板の該第１の凹凸構造に係合させて該
半導体レーザ素子と該光集積回路基板とを位置決めして
組み立てる光集積回路素子の組立構造であって、そのこ
とにより上記目的が達成される。

【００１６】また、本発明の光集積回路素子の組立構造
は、半導体レーザー素子を光集積回路基板に取り付けて
光集積回路素子を組み立てる組立構造であって、該光集
積回路基板表面上の所定の領域に形成された該半導体レ
ーザ素子の固定領域と、該半導体レーザ素子の表層のい
ずれか一方に、該光集積回路基板と該半導体レーザ素子
とが当接するための凸構造が設けられており、該半導体
レーザ素子と該光集積回路基板とが、該凸構造の表面
と、該凸構造の表面に対応する当接面のみにおいて密接
する光集積回路素子の組立構造であって、そのことによ
り上記目的が達成される。

【００１７】ある実施例では、前記半導体レーザー素子
が、該半導体レーザ素子の出射光の平行度を高めるため
の集光手段を有する。

【００１８】

【作用】本発明による光集積回路素子の組立構造は、こ
の光集積回路素子を構成する半導体レーザー素子が第１
の凹凸構造を有し、光集積回路基板は、第１の凹凸構造
に嵌合する第２の凹凸構造を有する。かつ、この凹凸構
造の、半導体レーザー素子を構成する層に平行な断面の
形状が半導体レーザー素子の発光ストライプ軸に線対
称、かつ、発光ストライプ軸と所定の角度を有するテー
パをその輪郭の一部に含んでなる。

【００１９】本発明にかかる半導体レーザ素子および光
集積回路基板が上記のような構成であるので、両凹凸構
造が嵌合すると、凹凸構造の断面のテーパーに基づいて
凹凸構造が互いに他方をガイドし合って所定の方向へ導
こうとする作用が働く。従って、この凹凸構造の加工が
光導波路素子同士の突き合わせ結合のために必要な位置
合わせ精度レベルで加工されれば、機械的な位置決め操
作だけでも凹凸構造の微細加工精度が位置決め精度に良
好に反映され、発光ストライプ軸と導波路軸とが一直線
上に近づき易い。

【００２０】また、半導体レーザー素子と光集積回路基
板の接着を、光集積回路基板の半導体レーザー素子固定
領域内において、半導体レーザー素子と光集積回路基板
の突合せ面以外の領域で行う。このような組立構造によ
り、層に垂直な方向の実装精度が突合せ面の加工精度の
みに依存する。

【００２１】さらに、半導体レーザ素子の発光ストライ
プ軸上に、例えば、導波路レンズ等の集光手段を形成し
て、半導体レーザ素子の出射光の平行度を高めることに
より、発光ストライプ軸と導波路軸が層に平行な面内に
おいて一直線上に近づき易い。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。本実施例
によって、本発明が限定されるものではない。

【００２３】（実施例１）図１（ａ）に本実施例１で対
象とする半導体レーザ素子１００の正面図、図１（ｂ）
にその平面図を示す。本実施例１で対象とする半導体レ
ーザ素子１００は通常の内部ストライプ型半導体レーザ
素子である。この半導体レーザー素子１００はベースと
なるｎ−ＧａＡｓ基板１０１表面上全面に１.２μｍの
厚さでｎ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層１０２が形成
されており、以下、同一面形状で８０ｎｍの厚さのＧａ
Ａｓ活性層１０３、２.０μｍの厚さのｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ
_0.5Ａｓクラッド層１０４、０.８μｍの厚さのｎ−Ｇａ
Ａｓ電流狭窄層１０５（発光領域はストライプ１１０状
に除去されている）、０.５μｍの厚さのｐ−ＧａＡｓ
第１コンタクト層１０６、５０ｎｍの厚さのｐ−Ａｌ
_0.45Ｇａ_0.55Ａｓエッチング停止層１０７、および１.
０μｍの厚さのｐ−ＧａＡｓ加工層１０８がこの順で積
層形成されている。

【００２４】そして、この最上層のｐ−ＧａＡｓ加工層
１０８表面上には図１（ｂ）に示されるパターンを層に
平行な断面の形状として有する凹構造１２１が形成され
ている。本実施例１における半導体レーザ素子１００の
素子長は２５０μｍであり、この断面形状のパターン１
２０はレーザ光の出射端面１１１から半導体レーザー素
子１００の長手方向に１００μｍの領域１２１では１０
０μｍの幅を有し、後端面１１２から半導体レーザー素
子１００の長手方向に１００μｍの領域１２２では３０
μｍの幅を有する。この二つの領域１２１、１２２はそ
れぞれの領域の幅寸法を上底、下底とする台形状の中間
領域１２３で結ばれる形状をなす。

【００２５】このような半導体レーザー素子１００は以
下のようにして作製される。

【００２６】まず、通常のホトリソグラフィ法とＭＯＣ
ＶＤ結晶成長法（有機金属気相成長法）により、上記の
ｎ−ＧａＡｓ層１０１から最上層のｐ−ＧａＡｓ加工層
１０８に至る積層構造を有する半導体レーザ素子用ウェ
ハを作製する。

【００２７】次に、このウェハのｐ−ＧａＡｓ加工層１
０８の表面のあらかじめ定められた複数の半導体レーザ
素子領域のそれぞれに図１（ｂ）に示したパターンに対
応するホトレジストを形成する。このホトレジストをマ
スクとしてアンモニア系のエッチング液を用いてｐ−Ｇ
ａＡｓ１０８を選択エッチングした。アンモニア系のエ
ッチング液ではＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ（０.４＜ｘ）はほと
んどエッチングされないので、エッチングはｐ−ＧａＡ
ｓ加工層１０８の下に存在するｐ−Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａ
ｓエッチング停止層１０７で停止する。続いて、ｐ−Ａ
ｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓエッチング停止層１０７をフッ酸系
のエッチング液を用いて選択除去した。この凹構造１２
１の深さは１.０５μｍとしたが、凹構造１２１の側壁
は図１（ａ）に示すように深さ方向に所定の角度のテー
パーを有する。従って、ｐ−ＧａＡｓ加工層１０８が浸
食され露出したｐ−Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓエッチング停
止層１０７表面のパターン１２０’は図１（ｂ）に示す
ようにｐ−ＧａＡｓ加工層１０８の表面部のパターン１
２０と相似で幅寸法の小さいものとなっている。

【００２８】このようにして作製した各半導体レーザ素
子１００の表面にオーミック電極を形成し、続いて５０
ｎｍの厚さのＭｏ（モリブデン）と０.２μｍの厚さの
Ａｕ（金）から成る実装用電極１０９を蒸着形成した。

【００２９】次に、光集積回路基板１５０の構造を説明
する。図１（ｄ）にチップ状の光集積回路基板１５０の
正面図、図１（ｅ）にその平面図を示す。この光集積回
路基板１５０は図１（ｄ）に示すように、ベースとなる
Ｓｉ基板１５１表面上にＳｉＯ₂（酸化シリコン）から
成る第１クラッド層１５２、Ｓｉ₃Ｎ₄（窒素化シリコ
ン）から成るコア層１５３、およびＳｉＯ₂から成る第
２クラッド層１５４がこの順で積層形成されている。

【００３０】このような光集積回路基板１５０は以下の
ようにして作製される。先ず、Ｓｉ基板１５１表面上に
３.６μｍの厚さのＳｉＯ₂第１クラッド層１５２、０.
３μｍの厚さのＳｉ₃Ｎ₄コア層１５３、および１.６μ
ｍの厚さのＳｉＯ₂第２クラッド層１５４とを同一面形
状でこの順に連続して積層形成する。このときの形成方
法としては高周波スパッタ法を用いた。

【００３１】次に、通常のホトリソグラフィ法とリアク
ティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）法により半導体
レーザ素子固定領域１６０として、図１（ｅ）に示すよ
うにこの素子の長手方向の一方の端面１７１から前記半
導体レーザー素子１００の素子長より長い範囲の領域に
ついて、上記第２クラッド層１５４、コア層１５３、お
よび第１クラッド層１５２を除去し、最下層のＳｉ基板
１５１表面を露出させた。また、エッチングで除去せず
に残した領域が導波路領域１８０である。このエッチン
グの際、エッチングで排出されるガスに含まれる原子種
を分析することによりエッチング量（エッチング深さ）
を検知することができる。また、エッチングガスのプラ
ズマ状態を分光分析することによってもエッチング量
（エッチング深さ）の検知が可能であり、これらの方法
によりＳｉ基板１５１の表面を精度よく露出させること
ができる。この時、エッチングにより形成される導波路
端面１６１が平坦でかつＳｉ基板１５１の表面に対して
垂直になるようなエッチング条件を選択することが肝要
である。

【００３２】続いて、導波路領域１８０の第２クラッド
層１５４と、半導体レーザ素子固定領域１６０のＳｉ基
板１５１を同時に加工してそれぞれに凸構造１５５、１
６２とを形成した。凸構造１５５と凸構造１６２とはそ
れぞれの中心線が基板に垂直な同一面内に包含されるよ
うな形で形成した。導波路領域１８０に形成する凸構造
１５５は導波路を規定するためのものであり、第２クラ
ッド層１５４を加工して、導波路軸設定領域の直上に形
成する。この凸構造１５５は最大幅７μｍ、高さ１.２
μｍの台形断面を有する。この凸構造１５５の存在によ
り、コア層１５３内を通過する光の実効屈折率がこの凸
構造１５５直下で高くなり、光が導波される。すなわ
ち、この凸構造１５５が導波路を規定する。

【００３３】一方、半導体レーザー素子固定領域１６０
には高さ１.２μｍの凸構造１６２を形成した。凸構造
１６２の形状は半導体レーザ素子１００表面の凹構造１
２１のパターン形状に対応し、それぞれの凹凸構造で半
導体レーザー素子１００と光集積回路基板１５０とが嵌
合する。

【００３４】凹凸構造１２１、１６２は、この凹凸構造
１２１、１６２の断面と同一の形状を有し、互いに反転
するパターンのマスクを用いてホトリソグラフィにより
形成した。この際、サイドエッチング効果により、凹構
造１２１はマスクパターンより広めに、凸構造１６２は
マスクパターンより狭めに形成される。凸構造１６２の
半導体レーザー素子固定領域１６０の光入射端面１６１
から長手方向に１００μｍの領域では幅９９μｍ、１０
０〜１５０μｍの領域ではテーパ状に、１５０μｍから
末端面１７１までの領域では幅４９μｍとした。凸構造
１６２の長手方向寸法は半導体レーザ素子１００を光集
積回路基板１５０上に固定する際に半導体レーザ素子１
００が凸構造１６２に沿って安定して移動可能なように
半導体レーザ素子１００の素子長２５０μｍよりも約１
ｍｍ長く設定した。

【００３５】次に、光集積回路基板１５０の半導体レー
ザ素子固定領域１６０の凸構造１６２を覆って実装用金
属Ａｕ／Ｚｎを１.０μｍの厚さで蒸着した（図示せ
ず）。この際、導波路領域１８０上に余分な金属層がは
み出して蒸着され、放置しておくと、後に凹構造１２１
と凸構造１６２とをはめ合わせる際に誤差が生じるの
で、蒸着後、ホトリソグラフィによりこの余分な金属層
を除去することが肝要である。

【００３６】以上のようにして作製された半導体レーザ
素子１００の凹構造１２１と光集積回路基板１５０の凸
構造１６２とを図１（ｆ）に示すように対向させ密着さ
せる。この場合、まず、光集積回路基板１５０の光入射
端面１６１から長手方向に比較的離れた位置に半導体レ
ーザ素子１００を載置した。

【００３７】その後、半導体レーザ素子１００の凹構造
１２１と光集積回路基板１５０の凸構造１６２のテーパ
部同士が密着するまで半導体レーザ素子１００を光集積
回路基板１５０の長手方向に光入射端面１６１に向かっ
て移動させた。この工程により半導体レーザ素子１００
の光出射端面１１１と光集積回路基板１５０の光入射端
面１６１とを機械的な移動の位置合わせのみで１０μｍ
程度の間隔に位置させることができた。

【００３８】導波路方向には半導体レーザー素子１００
の光出射端面１１１と光集積回路基板１５０の光入射端
面１６１とをできるだけ接近させることが必要である。
半導体レーザー素子１００から出力されるレーザー光は
ある広がりをもつ。一方、光集積回路基板１５０の光入
射端面１６１の光結合に寄与する有効部分の大きさは一
定であるので、両端面１１１、１６１の間隔が大きくな
り、レーザー光の広がりが大きくなると、光入射端面１
６１の有効部分でのレーザー光のパワー密度が小さくな
る。両端面１１１、１６１の間隔が３０μｍ以下であれ
ば半導体レーザ素子１００の発光ストライプ軸１３０と
光集積回路基板１５０の導波路軸１９０との結合効率が
実用的な結合効率である３％以上の数値を得ることがで
きることが知られている。本実施例１においてはレーザ
ー光出射端面１１１とレーザー光入射端面１６１との間
隔を１０μｍとすることができ、この限界値の３０μｍ
を優に満たすことができた。この間隔は凹凸部のテーパ
ーの角度を小さくすることや、固定用に使用する金属膜
の厚さを薄くすること等により、さらに小さくすること
が可能である。

【００３９】半導体レーザー素子１００の移動が終わる
と、この状態で半導体レーザ素子１００のｎ−ＧａＡｓ
基板１０１側に約３０ｇの圧力をかけながら光集積回路
基板１５０を加熱した。この加熱工程により半導体レー
ザ素子１００表面のＡｕと光集積回路基板１５０の半導
体レーザ素子固定領域１６０上の実装用金属Ａｕ／Ｚｎ
とを合金化させて両者を結合させる。本実施例１におい
ては両者を３５０℃に昇温させ、この状態で約１０秒間
放置した。

【００４０】こうして作製された光集積回路素子につい
て、導波路の突合せ結合時に層に垂直な方向について必
要な実装精度を評価した。層に垂直な方向については、
半導体レーザー素子１００の活性層１０３の発光ストラ
イプ軸１３０と光集積回路基板１５０のコア層１５３の
導波路軸１９０との、層に垂直な面方向の距離で評価す
る。このための評価式は、半導体レーザ素子１００の凹
構造１２１の底面から活性層１０３の発光ストライプ軸
１３０までの距離ｔ_LD（活性層１０３の厚さの半分とｐ
−クラッド層１０４とｐ−第１コンタクト層１０６の合
計）と、光集積回路基板１５０における凸構造１６２の
最上面からコア層１５３の導波路軸１９０までの距離ｔ
_OEIC（ＳｉＯ₂第１クラッド層１５２の厚さとＳｉ₃Ｎ₄
コア層１５３の半分の厚さの合計）、および実装用金属
膜の合計厚ｔ_METALを用いて下記１式で表される。

【００４１】｜ｔ_LD＋ｔ_METAL−ｔ_OEIC｜・・・・ 本実施例１に係る光集積回路素子については、上記各寸
法について以下のような結果を得た。

【００４２】 ｔ_LD＝２.５４μｍ ｔ_OEIC＝３.７５μｍ ｔ_METAL＝１.２５μｍ これらの寸法を式に代入して本実施例１に係る光集積
回路素子の実装精度を評価すると、式の値は０.０４
μｍとなり、本実施例１に係る光集積回路素子は半導体
レーザ素子１００と光集積回路基板１５０の導波路の突
合せ結合時に層に垂直な方向について必要な実装精度
０.５μｍを優に満たしていることが解る。

【００４３】本実施例１では、半導体レーザー素子１０
０の層に平行かつ活性層１０３の発光ストライプ軸１３
０に垂直な方向において、凹構造１２１を活性層１０３
の導波路軸１９０に対して左右対称となるように、かつ
テーパーを設けて形成した。

【００４４】また、光集積回路基板１５０の半導体レー
ザー素子１００の凹構造１２１に対応する凸構造１６２
の層に平行な断面を導波路領域１８０の凸構造１５５の
中心線に対して左右対称となるような形状で形成した。

【００４５】本発明のこのような構成により、半導体レ
ーザー素子１００と光集積回路基板１５０とが、０.１
μｍ以下の膜厚制御能力を有するＭＯＣＶＤ法や１μｍ
以下の微細加工精度のオーダーを有するリソグラフィ
法、エッチング法で形成されれば、これらの成膜法、加
工法の加工精度が半導体レーザー素子１００と光集積回
路基板１５０との位置合わせ時に良好に反映され、機械
的な位置合わせのみでも、半導体レーザー素子１００の
活性層１０３の発光ストライプ軸１３０と光集積回路基
板１５０のコア層１５３の導波路軸１９０とを一直線上
に近づけることが可能となった。

【００４６】また、ＭＯＣＶＤ法は、通常、数％以内
（±２％以下）の面内均一性を有するので、ウエハ全面
にわたって上記のような精度を満足させることも十分可
能である。従って、従来のように実際の光結合強度をモ
ニタすることなく、図１（ｃ）に示すようなウエハ状態
の光集積回路基板１５０に半導体レーザ素子１００を固
定することが可能である。このことにより、光集積回路
素子を作製するのに要する時間の削減や大幅な工程の簡
略化が可能となり量産性が飛躍的に向上した。

【００４７】また、半導体レーザー素子１００と光集積
回路基板１５０との結合時に半導体レーザー素子１００
を発光させる必要がないので、光集積回路素子作製時の
半導体レーザー素子１００の劣化のおそれもなく、歩留
りも格段に向上した。

【００４８】なお、作製した光集積回路素子の半導体レ
ーザー素子１００を安定した状態で発光させるためには
活性層１０３付近で発生する熱を効率よく逃がしてやる
必要があり、半導体レーザー素子１００からの放熱を効
率よく行うには、レーザーストライプの幅（一般に１０
μｍ以下）の数倍から１０倍の幅以上にわたる平坦な面
で放熱面に密着させておく必要がある。本実施例１にお
いては半導体レーザー素子１００の凹構造１２１の底面
の発光ストライプ軸を中心とした幅５０μｍの領域は平
坦度が大きい。また、密着を確実にするため半導体レー
ザー素子１００の凹構造１２１の深さ（１.０５μｍ）
より、光集積回路基板１５０の凸構造１６２の高さ
（１.２μｍ）を高くした。このことにより、半導体レ
ーザー素子１００の凹構造１２１の底面と光集積回路基
板１５０の凸構造１６２の最上面との密着性が前記の条
件を十分に満たすので、発生する熱は効率よく光集積回
路基板１５０のＳｉ基板１５１に放熱され、しきい値電
流や発光効率等の半導体レーザー素子１００の特性や寿
命に対する悪影響も抑制される。

【００４９】（実施例２）以下に本発明の実施例２を示
す。実施例１では半導体レーザー素子に凹構造を形成し
たが、本実施例２では半導体レーザ素子側に凸構造を採
用し、光集積回路基板側に凹構造を形成する。先ず、チ
ップ状の半導体レーザー素子について説明する。図２
に、本実施例２に係る半導体レーザー素子２００と光集
積回路基板２５０の構造、および組立の様子を斜視図で
示す。

【００５０】本実施例２の半導体レーザー素子２００は
ベースとなるｐ−ＧａＡｓ基板２０１表面上全面に１.
２μｍの厚さのｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２０２が形
成されており、以下、０.０５μｍの厚さのｐ−ＡｌＧ
ａＡｓ活性層２０３、１.３μｍの厚さのｎ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層２０４、１.０μｍの厚さのＧａＡｓ電
流狭窄層２０５、および１.０μｍの厚さのＧａＡｓコ
ンタクト層２０６とが同一面形状でこの順に積層形成さ
れている。活性層２０３に５μｍ幅の発光ストライプを
有し、素子長は３００μｍである。ＧａＡｓコンタクト
層２０６は凸構造２２１を有する。この凸構造２２１は
活性層２０３の光軸に対して左右対称な台形の断面形状
を成し、台形の長辺に当たる端面２１２で幅２４９μ
ｍ、台形の短辺に当たる光出射端面２１１で幅２９μｍ
を有する。凸構造２２１の高さは０．９μｍで凸構造２
２１の両側面には所定の角度のテーパーを設けた。この
ようにして作製した半導体レーザー素子２００の凸構造
２２１の表面にＴｉ（チタン）を５０ｎｍとＡｕを２５
０ｎｍの厚さで蒸着した（図示せず）。

【００５１】一方、光集積回路基板２５０はＰ−ＣＶＤ
法（プラズマ化学的気相堆積法）を用いてＳｉ基板２５
１表面上に３．１μｍの厚さのＳｉＯ₂第１クラッド層
２５２以下、０.４μｍの厚さのＳｉＯＮ第２クラッド
層２５３、０.１５μｍの厚さのＳｉ₃Ｎ₄コア層２５
４、０.４μｍの厚さのＳｉＯＮ第３クラッド層２５
５、１.０μｍの厚さのＳｉＯ₂第４クラッド層２５６を
この順に積層形成した。

【００５２】次に、ＳｉＯ₂第４クラッド層２５６の表
面から深さ４.２５μｍ、表面に沿って長手方向に１０
００μｍの領域をイオンミリング法によりエッチングし
て除去する。エッチングで除去されなかった部分が導波
路領域２８０であり、エッチングにより表面が露出した
部分が半導体レーザー素子固定領域２６０である。この
工程では導波路領域２８０の光入射端面２６１が半導体
レーザー素子固定領域２６０の表面にほぼ垂直となるよ
うにエッチング条件を設定することが肝要である。

【００５３】続いて、半導体レーザー素子固定領域２６
０にフォトリソグラフィ法と湿式エッチング法を用いて
凹構造２６２を形成した。この凹構造２６２の形状は半
導体レーザー素子２００上に形成した凸構造２２１に対
応する形状である。凹構造２６２の層に平行な方向の断
面の線対称中心線は光の導入方向と一致させる。凹構造
２６２の深さは０.８μｍであり、底面はＳｉ基板２５
１の表面が露出したものである。

【００５４】また、この凹構造２６２を形成するのと同
じ工程で、半導体レーザー素子固定領域２６０の凹構造
２６２を除いた凸部に約２０μｍ程度の溝幅を有する空
気抜き溝２６３を１００μｍのピッチで設置した。この
空気抜き溝２６３は半導体レーザー素子２００と光集積
回路基板２５０とをはめ合わせる際に、発光ストライプ
部２１０の直下の領域に気泡が残存することを防ぐため
のものである。気泡が残存すると、半導体レーザー素子
２００に電流を流した時に発生する熱を効率良くＳｉ基
板２５１側に逃がすことができなくなるからである。

【００５５】光集積回路基板２５０の表面にはＡｕを５
０ｎｍとＩｎ（インジウム）を１μｍの厚さで蒸着した
（図示せず）。

【００５６】以上のようにして作製された半導体レーザ
素子２００の凸構造２２１と光集積回路基板２５０の凹
構造２６２とを図２に示すように対向させ密着させる。
この場合、まず、光集積回路基板２５０の光入射端面２
６１から長手方向に比較的離れた位置に半導体レーザ素
子２００を載置した。

【００５７】その後、両者の凸構造２２１、凹構造２６
２のテーパ部同士が密着するまで半導体レーザ素子２０
０を光集積回路基板２５０の長手方向に光入射端面２６
１に向かって移動させた。この工程により半導体レーザ
素子２００の光出射端面２１１と光集積回路基板２５０
の光入射端面２６１とを機械的な移動による位置合わせ
のみで１０μｍ程度の間隔をおいて位置させることがで
きた。この間隔については、実施例１の項で述べたよう
に、規定の光結合効率を得るための３０μｍという限界
値を優に満たしている。

【００５８】次に、半導体レーザー素子２００のＳｉ基
板２０１側に１５ｇの荷重をかけた状態で光集積回路基
板２５０の温度を２８０℃まで昇温し、約１５秒間放置
した。この加圧・加熱工程により半導体レーザー素子２
００上のＡｕと光集積回路基板２５０上のＩｎとが合金
化し、半導体レーザー素子２００が光集積回路基板２５
０上に固定された。

【００５９】さて、作製された光集積回路素子について
実施例１と同様に、実装精度を評価した。本実施例２に
おいては発光ストライプ軸２３０と第１の凹凸構造との
距離ｔ_LD＝２.３３μｍ、導波路領域の導波路軸２９０
と第２の凹凸構造との距離ｔ_{O EIC}＝３.５８μｍ、およ
び実装用金属の膜厚の和ｔ_METAL＝１.２５μｍを得た。
この値を前記式に代入すると ｜ｔ_LD＋ｔ_METAL−ｔ_OEIC｜＝０ となり、本実施例２においても導波路の突合せ結合時に
必要な実装精度のパラメーターの一つとして、層に垂
直、かつ導波路軸２９０に平行な面内での半導体レーザ
素子２００の発光ストライプ軸２３０と光集積回路基板
２５０の導波路軸２９０との距離が０.５μｍ以下とい
う精度が満たされた。

【００６０】また層と平行、かつ発光ストライプ軸２３
０（または導波路軸２９０）に垂直な方向の位置合わせ
は発光ストライプ軸２３０（または導波路軸２９０）に
線対称なテーパーで規定され、±０.５μｍの実装精度
を得ることも併せて確認した。

【００６１】本実施例２においても機械的な位置合わせ
のみで半導体レーザー素子２００を所定の結合効率を満
たす実装精度で光集積回路基板２５０上へ実装できる。
従って、ウエハ状態の光集積回路基板２５０上への半導
体レーザー素子２００の実装が可能である。このことに
より、光集積回路素子の量産性の飛躍的な向上を達成す
ることができる。

【００６２】（実施例３）以下に、本発明に係る実施例
３を示す。図３（ａ）に本実施例３における半導体レー
ザー素子３００と光集積回路基板３５０の概略図を示
す。本実施例３においては半導体レーザー素子３００側
に凸構造３２１、光集積回路基板３５０側に凹構造３６
２を形成した。本実施例３で対象とする半導体レーザー
素子３００は通常のリッジ導波構造素子である。素子構
造そのものについては、本願の主眼ではないので構造の
詳細な説明は省略し、以下、半導体レーザー素子３００
側に形成する凸構造３２１と光集積回路基板３５０側に
形成する凹構造３６２について説明する。

【００６３】図に示すように半導体レーザー素子３００
のコンタクト層３２０の表面上には活性層３１０の発光
ストライプ軸３３０に平行な方向に、かつこの発光スト
ライプ軸３３０に線対称で１４０μｍの間隔を有する線
上のそれぞれに凸構造３２１、３２１を形成した。各凸
構造３２１は活性層３１０の発光ストライプ軸３３０に
垂直な断面が高さ２.０μｍ、底辺５μｍの二等辺三角
形を成し、光出射端面３１１から素子の長手方向に２０
μｍの位置を起点として後端面３１２に至る領域に形成
した。

【００６４】図３（ｂ）に本実施例３に係るウエハ状光
集積回路基板３７０の模式図を示す。本実施例３のウエ
ハ状光集積回路基板３７０には図に示すように複数の半
導体レーザー素子固定領域３６０、・・・をホトリソグラ
フィとエッチングにより形成した。先述の実施例と同様
に、エッチングを受けなかった残りの領域が導波路領域
３６４である。この際、各半導体レーザー素子固定領域
３６０が離散的にならないようなパターンで形成した。
これはパターン形成のためのホトレジストの場所的な均
一性を保つためである。

【００６５】次に、各半導体レーザー素子固定領域３６
０に通常のホトリソグラフィとエッチングにより前記半
導体レーザー素子３００の凸構造３２１に対応する二つ
の凹構造３６２を形成した。この二つの凹構造３６２は
導波路軸３９０に線対称で１４０μｍの間隔を有する線
上のそれぞれに、光入射端面３６１から２０μｍの位置
を起点とし後端面３６３に至るまでの領域に形成した。

【００６６】この凹構造３６２の内、起点と光入射端面
３６１から１５０μｍの位置との間の領域には、底辺が
５.５μｍ、高さ２.０μｍの逆二等辺三角形の断面形状
を有するＶ溝を形成した。光入射端面３６１から１５０
μｍの位置と後端面３６３までの間の領域には、このＶ
溝に連続して、層に平行な方向の断面が後端面３６３に
向かって扇形に広がる形状の溝を形成した。この扇形の
溝の導波路軸３９０に垂直な断面は前記Ｖ溝のＶ字中心
線に線対称で高さが２.０μｍの逆等辺台形の形状を有
する。

【００６７】なお、凹構造３６２形成の起点を光入射端
面３６１から２０μｍ離したのは以下の理由による。光
入射端面３６１の近傍ではホトレジストの形成の均一性
が悪い。従って、形成される凹構造３６２のＶ溝の幅が
狭くなり、半導体レーザー素子３００を固定する際、凹
構造３６２のＶ溝に凸構造３２１が所望の精度ではめ合
わせることができない場合がある。このことを防止する
ためである。

【００６８】次に、先述の各実施例と同様に実装用のＡ
ｕ系導電膜（図示せず）を半導体レーザ素子３００の凸
構造側全表面と光集積回路基板３５０上の各半導体レー
ザ素子固定領域３６０上全面に形成する。

【００６９】続いて、図３（ａ）に示したように、半導
体レーザ素子３００と光集積回路基板３５０をそれぞれ
の凹凸構造を嵌合させて層に垂直な方向で密着させる。
この時、まず半導体レーザ素子３００の光出射端面３１
１が光集積回路基板３５０の光入射端面３６１から２０
０μｍ以上離れた位置に載置する。この位置から半導体
レーザ素子３００を光入射端面３６１方向に徐々に移動
させた。

【００７０】半導体レーザー素子３００の二つの凸構造
３２１は活性層３１０の発光ストライプ軸３３０に対し
て左右対称の線上に、この線に線対称な断面形状で形成
されている。また、光集積回路基板３５０の二つの凹構
造３６２は導波路軸３９０に対して左右対称の線上にか
つ、それぞれが線対称で導波路軸３９０に平行な方向と
所定の角度を有するテーパーを設けた断面形状で形成さ
れている。

【００７１】このような構造により、本実施例３におい
ても半導体レーザー素子３００と光集積回路基板３５０
のそれぞれの凹凸構造が互いにガイド役を果たし、わず
かの移動により発光ストライプ軸３３０と導波路軸３９
０とが一直線上に近き、両端面３１１、３６１とが良好
に密着できた。

【００７２】この結果、半導体レーザ素子３００を機械
的操作による位置合わせのみで、レーザー光出射端面３
１１とレーザー光入射端面３６１とを密着させた上で、
層に平行、かつ、発光ストライプ軸３３０に垂直な方向
にも±０.５μｍの精度で光集積回路基板３５０上に固
定させることができた。

【００７３】また、層に垂直な方向の実装精度について
も、発光ストライプ軸３３０と第１の凹凸構造との距離
ｔ_LD、導波路領域３６４の導波路軸３９０と第２の凹凸
構造との距離ｔ_OEIC、および第１の膜の膜厚と第２の膜
の膜厚との和ｔ_METALを前記式に代入して ｜ｔ_LD＋ｔ_METAL−ｔ_OEIC｜＜０.５μｍ の関係を満たすことが確認された。

【００７４】最後に、光集積回路基板３５０を加熱して
凸構造３２１と凹構造３６２の実装用金属を合金化さ
せ、半導体レーザー素子３００と光集積回路基板３５０
とを結合させた。本実施例３においては、両者の温度を
３００℃まで昇温させた後、約１５秒間放置した。

【００７５】以上のように、本実施例３においても光集
積回路素子の生産性を向上させると共に、素子の作製歩
留りを改善することができる。また、半導体レーザ素子
３００の凸構造３２１を除いた実装面と、光集積回路基
板３５０の半導体レーザ固定領域３６０の凹構造３６２
を除いた面との密着性も高いので、レーザストライプ部
分３１０で発生する熱が効率よく光集積回路基板３５０
に逃げる。従って、放熱効率の面においても半導体レー
ザ素子３００の信頼性が十分に確保できる。

【００７６】（実施例４）次に本発明に係る実施例４に
ついて説明する。図４（ａ）に本実施例４における半導
体レーザ素子４００および光集積回路基板４５０の構造
を斜視図で示す。本実施例４の半導体レーザ素子４００
はベースとなるｎ−ＩｎＰ基板４０１表面上に１.０μ
ｍの厚さのｎ−ＩｎＰクラッド層４０２、０.１２μｍ
の厚さのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ（１.１５μｍ波長相当）
ガイド層４０３、０.０３５μｍの厚さのＩｎＧａＡｓ
Ｐ（１.３μｍ波長相当）活性層４０４、０.１２μｍの
厚さのｐ−ＩｎＧａＡｓＰ（１.１５μｍ波長相当）ガ
イド層４０５、１.０μｍの厚さのｐ−ＩｎＰクラッド
層４０６、および０.５μｍの厚さのＩｎＧａＡｓコン
タクト層４０７をＭＯＣＶＤ法により同一面形状でこの
順に積層形成した。

【００７７】また、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層４０
７とｐ−ＩｎＰクラッド層４０６の二層にわたって、発
光ストライプ軸４３０に線対称な位置の線上に幅１０μ
ｍ、深さ１.５μｍの二本の溝を素子長方向全長にわた
って形成した。この溝の形成については、まず硫酸系エ
ッチング液によりｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層４０７
のみを選択エッチングし、続いて塩酸系エッチング液に
よりｐ−ＩｎＰクラッド層４０６のみを選択エッチング
した。

【００７８】次に、通常のホトリングラフィとＲＩＢＥ
（Ｒeactive Ｉon Ｂeam Ｅtching、リアクティブ・イ
オン・ビーム・エッチング）法により、ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓコンタクト層４０７からｎ−ＩｎＰクラッド層４０２
にわたって、層に平行な方向の断面が活性層４０４の発
光ストライプ軸４３０に線対称な台形の形状を有する凸
構造４２１を形成した。図４（ｂ）にこの凸構造４２１
および凸構造４２１内に形成された上記の溝のマスクパ
ターンを示す。この凸構造４２１の高さは２.５μｍと
した。

【００７９】次に、半導体レーザー素子４００の凸構造
４２１側の表面全体にＳｉＯ₂からなる絶縁膜（図示せ
ず）を形成し、最後にｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層４
０７表面部の絶縁膜を除去し、その部分に電流注入用電
極（図示せず）を形成した。

【００８０】一方、光集積回路基板４５０は先ず、Ｓｉ
基板４５１表面上に２.０μｍの厚さのＳｉＯ₂第１クラ
ッド層４５２、０.２μｍの厚さのＳｉ₃Ｎ₄コア層４５
３、および０.８μｍの厚さのＳｉＯ₂第２クラッド層４
５４をＰ−ＣＶＤ法により同一面形状でこの順に積層形
成した。

【００８１】次に、ＳｉＯ₂第２クラッド層４５４側か
らＳｉＯ₂第１クラッド層４５２にかけて、半導体レー
ザ素子４００の凸構造４２１に対応する形状の凹構造４
６２を通常のホトリソグラフィとＲＩＥ（Ｒeactive Ｉ
on Ｅtching、リアクティブ・イオン・エッチング）法
により形成した。この凹構造４６２の深さは、ＳｉＯ₂
第１クラッド層４５２、Ｓｉ₃Ｎ₄コア層４５３、および
ＳｉＯ₂第２クラッド層４５４の各層厚の合計にあたる
３.０μｍとし、ほぼＳｉ基板４５１表面が露出するよ
うにした。

【００８２】続いて、半導体レーザ素子４００の凸構造
４２１の凸部の表面と光集積回路基板４５０の凹構造４
６２の底面のそれぞれに実装用電極（図示せず）を形成
した。

【００８３】上記の凸構造４２１と凹構造４６２とを結
合させるため、半導体レーザ素子４００と光集積回路基
板４５０上とを嵌合して密着させた後、それぞれの実装
用金属が互いに反応する温度まで昇温させ半導体レーザ
素子４００を光集積回路基板４５０上に固定した。本実
施例４では両素子の温度を３２０℃まで加熱し、この後
約３０秒間放置した。

【００８４】本実施例４では先述までの実施例のように
半導体レーザ素子固定領域を形成した後、再度その領域
にホトリングラフィで凹凸構造を形成するという作製法
ではなく、上記のような構造にすることにより、光集積
回路基板４５０を形成後、直ちに半導体レーザー素子固
定用凹構造４６２を一度のエッチング行程で形成できる
ようにした。行程数、マスク数の削減という効率化とと
もに、加工誤差の累積を抑えることもできる。

【００８５】さて、作製された本実施例４の光集積回路
素子についても、上記したＭＯＣＶＤ法やＲＩＥ法によ
って実現された発光ストライプ軸４３０と第１の凹凸構
造との距離ｔ_LD＝１.６４μｍ、導波路領域の導波路軸
４９０と第２の凹凸構造との距離ｔ_OEIC＝２.１μｍ、
および第１の膜の膜厚と第２の膜の膜厚との和ｔ_METAL
＝０.５μｍの値が、半導体レーザー素子４００と光集
積回路基板４５０の位置決め時にそのまま反映され、先
述の評価式式について ｜ｔ_LD＋ｔ_METAL−ｔ_OEIC｜＝０.０４μｍ となり、層に垂直な方向の所定の実装精度の限界値±
０.５μｍを優に満たすことができた。

【００８６】層に平行で導波路軸４９０に垂直な方向に
ついては±０.３μｍ（限界値±０.５μｍ）、および導
波路軸４９０方向についても半導体レーザー素子４００
のレーザー光出射端面と光集積回路基板４５０の光入射
端面との間隔が約２μｍという値（限界値３０μｍ）を
得ることができ、所定の実装精度を満たすことができ
た。

【００８７】なお、以上説明したような本発明の凹凸構
造の層に平行な方向の断面形状は、各実施例で示したも
のに限られるものではなく、発光ストライプ軸や導波路
軸等の光軸に線対称、かつ、輪郭の一部にガイド用のテ
ーパを含むものであればよい。図４（ｃ）に凹凸構造の
層に平行な方向の断面形状の他の例を示す。図に示すよ
うに、断面形状のテーパーもガイド機能を果たすもので
あれば軸方向に広がるパターンを有する放物線や双曲線
等であっても良い。

【００８８】（実施例５）実施例５においては、層に垂
直な方向の規定の位置決め精度を容易に得ることができ
る組立構造を取り挙げる。

【００８９】図５（ａ）に本実施例５に係る半導体レー
ザ素子５００および光集積回路基板５５０の構造を斜視
図で示す。また、図５（ｂ）に半導体レーザ素子５００
の一方の表面（後述するｐ−ＧａＡｓコンタクト層側）
を示す。

【００９０】本実施例５に係る光集積回路基板５５０
は、図５（ａ）に示すように、半導体レーザー素子固定
領域５６０に凹部５６２と凸部５６１を設け、この凸部
５６１の表面を、図５（ｂ）に示すような、対応する半
導体レーザー素子５００の当り面５１０との当り面と
し、この部分によって層に垂直な方向の寸法の制御を行
う。

【００９１】一方、凹部５６２には、この凹部５６２に
形成される実装用電極５６３上に、例えば、接着手段の
一つとしてロウ材を塗布し、このロウ材によって半導体
レーザー素子５００と光集積回路基板５５０との固着を
行うものである。

【００９２】すなわち、ロウ材は層に垂直な方向の寸法
を規定する要素としては一切関与させず、層に垂直な方
向の実装精度は光集積回路基板５５０の凸部５６１の表
面と半導体レーザー素子５００の当り面５１０の加工精
度のみによって規定しようというものである。

【００９３】本実施例５で対象とする半導体レーザ素子
５００は２回のＭＯＣＶＤ法により作製した通常の内部
ストライプ型半導体レーザ素子であるが、これに限られ
るものではない。この半導体レーザー素子５００はベー
スとなるｎ−ＧａＡｓ基板５０１表面上全面に１.２μ
ｍの厚さでｎ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層５０２が
形成されており、以下、同一面形状で８０ｎｍの厚さの
ＧａＡｓ活性層５０３、２.０μｍの厚さのｐ−Ａｌ_0.5
Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層５０４、０.８μｍの厚さのｎ−
ＧａＡｓ電流狭窄層５０５、０.５μｍの厚さのｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層５０６がこの順で積層形成されてい
る。ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層５０５の発光領域はストラ
イプ５２０状に除去している。最上層のｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層５０６表面上には図１（ｂ）のハッチングを
施したパターンを断面形状に有する凸部が形成されてい
る。この凸部はコンタクト層５０６側から厚さ５０ｎｍ
のＴｉと厚さ２５０ｎｍのＡｕとが蒸着積層して形成さ
れた実装用電極５１１である。このような半導体レーザ
ー素子５００は以下のようにして作製される。

【００９４】まず、通常のホトリソグラフィ法とＭＯＣ
ＶＤ結晶成長法により、上記のｎ−ＧａＡｓ基板５０１
から最上層のｐ−ＧａＡｓコンタクト層５０６に至る積
層構造を有するウエハ状の半導体レーザ素子５００を作
製し、ｎ−ＧａＡｓ基板５０１とｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層５０６の両表面にオーミック電極（図示せず）を形
成する。

【００９５】次に、上記した実装用電極５１１のパター
ンのフォトレジストを厚さ１μｍでｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層５０６側表面に形成する。

【００９６】続いて、このレジストパターンに基づき、
５０ｎｍの厚さのＴｉとＡｕを蒸着積層し、ｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層５０６表面に実装用電極５１１を形成す
る。図５（ｂ）に示すように、実装用電極５１１が形成
された残りの四つの凹部が半導体レーザー素子５００の
光集積回路基板５５０との当り面５１０である。この当
り面５１０の寸法は、図５（ｂ）に示すように、光集積
回路基板５５０の対応領域５６１の寸法より、縦、横方
向ともその寸法を２０μｍ長くして５０μｍ×７０μｍ
の寸法にした（光集積回路基板５５０側の凸部５６１の
対応表面領域は図５（ｂ）に破線で示すように３０μｍ
×５０μｍである）。この寸法形状の意味については後
述する。

【００９７】続いて、半導体レーザー素子５００のｎ−
ＧａＡｓ基板５０１側にも実装用電極としてＡｌ膜５０
７を形成する。このＡｌ膜５０７はｎ−ＧａＡｓ基板５
０１表面全面に蒸着形成する。

【００９８】最後にへき開により半導体レーザー素子５
００の共振端面を形成し、へき開面に保護膜を形成す
る。この後分割してチップ状の半導体レーザー素子５０
０を得る。

【００９９】次に、本実施例５に係る光集積回路基板５
５０について説明する。この光集積回路基板５５０は図
５（ａ）に示すように、ベースとなるＳｉ基板５４０表
面上にＳｉＯ₂から成る第１クラッド層５５１、Ｓｉ₃Ｎ
₄から成るコア層５５２、およびＳｉＯ₂から成る第２ク
ラッド層５５３がこの順で積層形成されている。この積
層構造の内、図に示すように、長手方向の一方の端面５
４１から長手方向に所定の距離だけ、第１クラッド層５
５１、コア層５５２、および第２クラッド層５５３の三
層が除去されてＳｉ基板５４０がむき出しになってい
る。このＳｉ基板５４０がむき出しになった領域が半導
体レーザー素子固定領域５６０である。このような光集
積回路基板５５０は以下のようにして作製される。

【０１００】先ず、Ｓｉ基板５４０表面上に２.４μｍ
の厚さのＳｉＯ₂第１クラッド層５５１、０.３μｍの厚
さのＳｉ₃Ｎ₄コア層５５２、および１.６μｍの厚さの
ＳｉＯ₂第２クラッド層５５３とを同一面形状でこの順
に連続して積層形成する。このときの形成法としてはプ
ラズマＣＶＤ法を用いた。

【０１０１】次に、通常のホトリソグラフィ法とＲＩＥ
（リアクティブ・イオン・エッチング）法により半導体
レーザ素子固定領域５６０として、図５（ｂ）に示すよ
うにこの素子の長手方向の一方の端面５４１から前記半
導体レーザー素子５００の素子長より長い範囲の領域に
ついて、上記第２クラッド層５５３、コア層５５２、お
よび第１クラッド層５５１を除去し、最下層のＳｉ基板
５４０表面を露出させた。この領域が半導体レーザ素子
固定領域５６０であり、エッチングで除去せずに残した
領域が導波路部５８０である。この場合も、先述の実施
例のように、エッチングで排出されるガスに含まれる原
子種を分析することによりエッチング量（エッチング深
さ）を検知することができる。また、エッチングガスの
プラズマ状態を分光分析することによってもエッチング
量（エッチング深さ）の検知が可能であり、これらの方
法によりＳｉ基板５４０の表面を精度よく露出させるこ
とができる。この時、エッチングにより形成される導波
路部端面５７０が平坦でかつＳｉ基板５４０の表面に対
して垂直になるようなエッチング条件を選択することが
肝要である。

【０１０２】続いて、導波路領域５８０の第２クラッド
層５５３と、半導体レーザ素子固定領域５６０のＳｉ基
板５４０を同時に加工してそれぞれに凸部５５４、５６
１を形成した。導波路領域５８０に形成した凸部５５４
は最大幅７μｍ、高さ１.０μｍの台形断面をなし、実
施例１で取り挙げた光集積回路基板の場合と同じく、導
波路を規定するためのものである。半導体レーザー素子
固定領域５６０には半導体レーザ素子５００との突合せ
部となる高さ１.０μｍの凸部５６１を四隅に形成し
た。

【０１０３】続いて半導体レーザー素子固定領域の凹部
５６２の表面に実装用電極５６３として厚さ５０ｎｍの
Ａｕを積層し、このＡｕの上にＩｎを１μｍ（図示せ
ず）蒸着した。この蒸着工程の際に凹部５６２以外の凸
部５６１の表面や光導波路領域５８０の一方の端面５７
０に形成された余分な電極成分をフォトリソグラフィに
よって除去した。

【０１０４】この後、ウエハ状の光集積回路基板５５０
をへき開により分割してチップ状の光集積回路基板５５
０を得る。

【０１０５】以上のようにして作製された半導体レーザ
ー素子５００と光集積回路基板５５０とは以下のように
して実装固定される。

【０１０６】先ず、半導体レーザー素子５００を光集積
回路基板５５０の半導体レーザー素子固定領域５６０に
形成したＩｎ膜上に密着させる。この状態で半導体レー
ザー素子５００のｎ−ＧａＡｓ基板５０１側から約１５
ｇの圧力をかけた状態で光集積回路基板５５０を２８０
℃まで昇温させ、２８０℃になったところで約１５秒間
放置した。この工程により半導体レーザー素子５００に
形成されたＡｕと光集積回路基板５５０に形成されたＩ
ｎとが合金化する。このことにより、半導体レーザー素
子５００と光集積回路基板５５０とが接着固定される。

【０１０７】このとき、先述したように、半導体レーザ
ー素子５００の四つの当り面５１０の表面寸法はそれぞ
れ、５０μｍ×７０μｍであり、この当り面５１０に対
応する光集積回路基板５５０の凸部５６１の表面寸法は
それぞれ３０μｍ×５０μｍで縦、横方向とも半導体レ
ーザー素子５００の当り面５１０の寸法より２０μｍ短
い。従って、半導体レーザー素子５００と光集積回路基
板５５０とを固着する際に、半導体レーザー素子５００
の当り面５１０および光集積回路基板５５０の凸部５６
１の表面の間に余分な電極材が入り込まないようになっ
ている。この構造により、光集積回路基板５５０の凹部
領域５６２上の余分なＩｎは平坦な凸部５６１上にはみ
でることなく半導体レーザー素子固定領域の凹部５６２
から外部に押し出される。

【０１０８】本発明のこのような組立構造により、半導
体レーザー素子５００と光集積回路基板５５０との固着
そのものは光集積回路基板５５０の半導体レーザー素子
固定領域の凹部５６２に形成されたＩｎと半導体レーザ
ー素子５００の実装用電極５１１に形成されたＡｕとの
溶融で行われるので、この両金属の厚みが作製後の光集
積回路素子の層に垂直な方向の寸法要素に入ることがな
い。層に垂直な方向の実装精度を規定するのは、半導体
レーザー素子５００の当り面５１０と光集積回路基板５
５０の凸部５６１の表面の水平度のみである。

【０１０９】従って、この当り面５１０と凸部５６１の
表面の水平度が、光集積回路素子の層に垂直な方向の実
装精度レベルで加工されればよいわけである。本実施例
５においては、半導体レーザー素子５００および光集積
回路基板５５０作製の際にＭＯＣＶＤ法やプラズマＣＶ
Ｄ法を使用したが、これらの成膜法は実施例１の項で先
述したように、膜厚制御能力が非常に高い。ＭＯＣＶＤ
法やプラズマＣＶＤ法の高度な薄膜制御やＲＩＥの微細
加工能によって作製し、かつ本発明の組立構造を有する
本実施例５の光集積回路素子において、半導体レーザー
素子５００の光集積回路基板５５０との当り面５１０と
発光ストライプ軸５３０との距離ｄ_LD、および光集積回
路基板５５０の凸部５６１の表面と導波路軸５９０との
距離ｄ_ＷＧについて、光集積回路素子の組立後、これら
を測定すると、 ｄ_ＬＤ＝２.５４μｍ ｄ_WG＝２.５５μｍ を得た。

【０１１０】ここで、層に垂直な方向の実装精度を評価
する評価式｜ｄ_LD−ｄ_WG｜に対し、これらｄ_LD、ｄ_WGの
値を代入して評価すると、｜ｄ_LD−ｄ_WG｜＝０.０１μ
ｍとなる。この値は光集積回路素子の実質的な光結合効
率３％以上の数値を得るための層に垂直な方向の限界値
０.５μｍを優に満たしている。

【０１１１】すなわち、本実施例５に係る構造を有する
半導体レーザー素子５００と光集積回路基板５５０との
組立においては、加工精度が位置決め精度に良好に反映
されるので、機械的操作のみで精密な位置決めが容易に
実現できる。従来のように光強度をモニタしながら個々
の半導体レーザ素子５００を実装する必要もなく、半導
体レーザー素子５００や光集積回路基板５５０をウエハ
状態でも扱えるので光集積回路素子の量産性が飛躍的に
向上する。半導体レーザー素子５００を発光させる必要
もなく、発熱による半導体レーザー素子５００の劣化の
おそれもないので歩留まりも高い。

【０１１２】なお、本実施例５では、光集積回路基板５
５０の半導体レーザー素子固定領域５６０の当り面とし
ての凸部５６１の形状を矩形断面のものにしたが、この
形状に限られるものでないのは言うまでもない。図５
（ｃ）に示すように円形断面を有するものであってもよ
い。

【０１１３】また、ウエハ状の光集積回路基板５５０を
作製する際、図５（ｄ）に示すように各単位光集積回路
基板同士に適当な間隔５９５をもってパターニングする
ことが肝要である。この間隔５９５を設けることによ
り、ウエハ状態の光集積回路基板５５０に半導体レーザ
ー素子５００を実装する際、余分な電極（Ｉｎ）をこの
領域にはみ出させて半導体レーザー素子５００と光集積
回路基板５５０との突合せ面に侵入することを防ぐこと
ができる。

【０１１４】（実施例６）実施例６においては、層に垂
直な方向とともに、層に平行、かつ、発光ストライプ軸
（あるいは導波路軸）に垂直な方向についても、光集積
回路素子の規定の光結合率を満たすための実装精度をさ
らに容易に実現することのできる光集積回路素子の組立
構造を採用する。図６に本実施例６に係る半導体レーザ
素子６００と光集積回路基板６５０の斜視図を示す。

【０１１５】本実施例６の半導体レーザー素子６００は
一回のＭＯＣＶＤ法により形成した通常の分布帰還（Ｄ
ＦＢ）型半導体レーザー素子であり、横モード制御はリ
ッジ導波型である。この半導体レーザー素子６００は図
６（ａ）に示すように、ベースとなるｎ−ＩｎＰ基板６
０１上に厚さ０.２μｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層
６０２、厚さ０.２μｍのＩｎＧａＡｓＰ活性層６０
３、厚さ２.０μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層６０４、お
よび厚さ０.５μｍのｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
６０５がこの順に積層形成されている。ｎ−ＩｎＰ基板
６０１には周期２００ｎｍの回折格子６０６が形成され
ている。

【０１１６】また、本実施例６の半導体レーザ素子６０
０は素子の長手方向に所定の範囲で発光領域６３０と導
波路領域６３１とに分割されている。発光領域６３０は
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６０５の表面に発光ス
トライプ軸（図示せず）を線対称軸にして断面形状が矩
形の二つの溝が発光ストライプ軸に平行に形成されてい
る。ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６０５表面の、溝
の形成されていない部分の一部には実装用電極６１１が
形成されている。

【０１１７】他方、導波路領域６３１には、導波路軸
（あるいは発光ストライプ軸、いずれも図示せず）上に
中心をもつ導波路レンズ６１２が、その表面をｐ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層６０５表面と面一に形成されて
いる。この導波路レンズ６１２はその外部領域をｐ−Ｉ
ｎＰクラッド層６０４の層内に達するまでエッチングす
ることにより形成される。このような半導体レーザー素
子６００は以下のようにして作製される。

【０１１８】先ず、２光束干渉露光法等のフォトリソグ
ラフィー技術とＭＯＣＶＤ結晶成長技術により、上記の
各層から成るウエハを作製し、通常のフォトリソグラフ
ィー技術とＲＩＢＥ（リアクティブ・イオン・ビーム・
エッチング）技術を用いてｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層６０５側にリッジ構造と導波路レンズ６１２とを同
時に形成した。

【０１１９】続いて、ｎ−ＩｎＰ基板６０１側表面とｐ
−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６０５側表面の両方にオ
ーミック電極（図示せず）を形成した後、実施例５と同
様に発光領域６３０のｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
６０５側表面にフォトレジストを用いたリフトオフ法を
利用して実装用電極６１１を形成した。

【０１２０】続いて、ｎ−ＩｎＰ基板６０１側表面にも
実装用電極６０７を形成した。

【０１２１】最後に、このウエハ状の半導体レーザー素
子６００を分割してチップ状の半導体レーザー素子６０
０を得た。

【０１２２】次に、本実施例６に係る光集積回路基板６
５０について説明する。この光集積回路基板６５０は図
６（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板６４０上にＳｉＯ₂第
１クラッド層６５１、ＴｉＯ₂（酸化チタン）コア層６
５２、ＳｉＯ₂第２クラッド層６５３がこの順に積層形
成されている。この光集積回路基板６５０の半導体レー
ザー素子固定領域側端面６４１から長手方向に所定の範
囲は上記半導体レーザ素子固定領域６６０であり、残り
の領域が導波路領域６８０である。

【０１２３】半導体レーザ素子固定領域６６０では半導
体レーザ素子６００の発光ストライプ軸通過予定線６９
０（半導体レーザ素子６００固定後は発光ストライプ軸
６９０であり導波路軸６９０の延長線でもある）を線対
称軸にし、半導体レーザ素子固定領域側端面６４１とＳ
ｉＯ₂第２クラッド層６５３表面を基準にして半導体レ
ーザ素子６００とほぼ同体積の空間が、半導体レーザ素
子６００との高さ方向の突合せのための三つの凸構造６
６１を残して除かれている。この三つの凸構造６６１は
矩形の断面を有するもの二つ、および円筒状のもの一つ
である。矩形断面の凸構造６６１は、その表面が半導体
レーザ素子６００表面の凸構造の内、電極６１１の形成
されていない領域との突合せ面となる。他方、円筒の凸
構造６６１は発光ストライプ軸通過予定線６９０上に円
筒軸を有し、その表面は半導体レーザ素子６００の導波
路レンズ６１２の表面との突合せ面となる。このような
光集積回路基板６５０は以下のようにして作製される。

【０１２４】先ず、ＲＦスパッタ法により、Ｓｉ基板６
４０表面上に２.５μｍの厚さのＳｉＯ₂第１クラッド層
６５１、０.１４μｍの厚さのＴｉＯ₂コア層６５２、お
よび１.６μｍの厚さのＳｉＯ₂第２クラッド層６５３と
を同一面形状でこの順に連続して積層形成する。

【０１２５】次に、通常のフォトリソグラフィとＲＩＥ
技術により半導体レーザ素子固定領域６６０として、図
６（ｂ）に示すように、この光集積回路基板６５０の長
手方向の半導体レーザ素子固定領域側端面６４１から前
記半導体レーザー素子６００の素子長より長い範囲の領
域について、上記第２クラッド層６５３、コア層６５
２、および第１クラッド層６５１を除去し、最下層のＳ
ｉ基板６４０表面を露出させた。エッチングで除去せず
に残した領域が導波路領域６８０である。このエッチン
グの際、プラズマの発光強度を実時間でモニタすること
によりエッチング量（エッチング深さ）を精度よく検知
することができる。また、エッチングにより形成される
導波路領域端面６７０は平坦で、かつＳｉ基板６４０の
表面に対して垂直になるようなエッチング条件を選択す
ることが肝要である。

【０１２６】さらに、この半導体レーザー素子固定領域
６６０のＳｉ基板６４０表面にフォトリソグラフィとエ
ッチングにより、導波路軸６９０上に中心を有する円筒
状の凸構造６６１と、導波路軸６９０を線対称中心にし
て導波路軸６９０の両側に矩形の凸構造６６１、６６１
をＳｉ基板６４０表面からの高さ１μｍの寸法で形成し
た。

【０１２７】続いて半導体レーザー素子固定領域６６０
の上記三つの凸構造６６１を除いた部分の凹部６６２の
表面に実装用電極６６３として厚さ５０ｎｍのＡｕを積
層し、このＡｕの上にＩｎ（図示せず）を１μｍ蒸着し
た。この蒸着工程後、凸構造６６１の表面や導波路領域
端面６７０、および導波路領域６８０に形成された余分
な電極成分をフォトリソグラフィによって除去しておく
ことが肝要である。

【０１２８】最後に、ウエハ状の光集積回路基板６５０
をへき開により分割してチップ状の光集積回路基板６５
０を得る。

【０１２９】以上のようにして作製された半導体レーザ
ー素子６００と光集積回路基板６５０とは以下のように
して実装固定される。

【０１３０】先ず、半導体レーザー素子６００の実装用
電極６１１を光集積回路基板６５０の半導体レーザー素
子固定領域６６０に形成したＩｎ膜上に密着させる。こ
の状態で半導体レーザー素子６００のｎ−ＩｎＰ基板６
０１側から約１５ｇの圧力をかけた状態で光集積回路基
板６５０を２８０℃まで昇温させ、２８０℃になったと
ころで約１５秒間放置した。この工程により半導体レー
ザー素子６００に形成されたＡｕと光集積回路基板６５
０に形成されたＩｎとが合金化し、両者の接着によって
半導体レーザー素子６００と光集積回路基板６５０とが
接着固定される。

【０１３１】本実施例６の組立構造においても、半導体
レーザー素子６００と光集積回路基板６５０の接着その
ものは半導体レーザー素子６００の凸構造６１０上の実
装用電極６１１上に形成されたＡｕと、光集積回路基板
６５０の半導体レーザー素子固定領域６６０の凹部６６
２上の実装用電極６６３に形成されたＩｎとの溶融接着
で行われ、この両金属の厚みが光集積回路素子の層に垂
直な方向の実装精度を規定する要素とはならない。層に
垂直な方向の実装精度を規定するのは、半導体レーザー
素子６００の当り面６１０、６１２および光集積回路基
板６５０の三つの凸構造６６１、６６１、６６１の表面
の水平度のみである。

【０１３２】本実施例６においても、先の実施例５と同
様に、作製後の光集積回路素子について半導体レーザー
素子６００の光集積回路基板６５０との当り面６１０
（あるいは６１２）と発光ストライプ軸６９０との距離
ｄ_LD、および光集積回路基板６５０の凸構造６６１の表
面と導波路軸６９０との距離ｄ_WGを測定すると、 ｄ_LD＝２.５５μｍ ｄ_WG＝２.５７μｍを得た。

【０１３３】ここで、実施例５と同様に｜ｄ_LD−ｄ_WG｜
を評価すると｜ｄ_LD−ｄ_WG｜＝０.０２μｍとなり、こ
の値は光集積回路素子の実質的な光結合効率３％以上の
数値を得るための層に垂直な方向の実装精度の限界値
０.５μｍを優に満たしている。

【０１３４】さて、本実施例６においては半導体レーザ
素子６００に導波路レンズ６１２を形成したものを用い
た。発光領域６３０で発生したレーザー光はそのまま導
波路領域６３１の導波路（図示せず）に結合されるが、
導波路レンズ６１２に達したレーザー光はこの導波路レ
ンズ６１２で集光され、その平行度が高められる。この
導波路領域６３１には導波路に垂直な方向の導波機構が
存在しないので、平行度の高いままのレーザー光が導波
路領域６３１の出射端面６１３から出射する。

【０１３５】従って、先述までの実施例のように光集積
回路基板６５０側に導波路を規定するような構造を設け
る必要もなく、層に平行で発光ストライプ軸６９０（あ
るいは導波路軸６９０）に垂直な方向の位置合わせの必
要がない。

【０１３６】このように、本実施例６によれば、先述ま
での実施例と同様にＭＯＣＶＤ法やＲＩＥ等の微細加工
で形成された半導体レーザー素子６００と光集積回路基
板６５０の加工精度が層に垂直な方向の位置決め精度に
良好に反映されることは無論のこと、層に平行で発光ス
トライプ軸６９０（あるいは導波路軸６９０）に垂直な
方向の位置合わせの必要がないので、半導体レーザー素
子６００と光集積回路基板６５０との精密な位置決めが
機械的操作のみで容易に実現できるという本発明の効果
がさらに容易に発揮される。両素子６００、６５０をウ
エハ状態でも扱え、量産性が飛躍的に向上した。歩留ま
りも高い。

【０１３７】なお、本実施例６において取り挙げた導波
路レンズ６１２は図６（ａ）に示したようなモードイン
デックス型のものであるが、これに限定されるものでは
なく、他のモードインデックスレンズであるルネブルグ
レンズを用いてもよいし、ジオデシックレンズ、フレネ
ルレンズ、グレーティングレンズ等を用いてもよい。 （実施例７）実施例５、６においては、層に垂直な方向
の実装精度を簡単な機械的操作のみによって満たすこと
ができる組立構造を取り挙げたが、実施例７においては
層に平行で発光ストライプ軸（あるいは導波路軸）に垂
直な方向の規定の実装精度を実現するための他の光集積
回路素子の組立構造を取り挙げる。

【０１３８】図７に本実施例に係る組立構造を有する半
導体レーザー素子７００と光集積回路基板７５０の実装
工程の概略を示す。本項においては半導体レーザー素子
７００、光集積回路基板７５０それぞれの詳細な構造や
その作製工程を説明することは主眼ではないので、これ
らについての詳細な図示や説明は省略する。

【０１３９】光集積回路基板７５０は半導体レーザー素
子固定領域のみについて、導波路部とは反対側の端面か
らながめた図を示している。光集積回路基板７５０の全
体的な基本構造については、先述までの実施例で取り挙
げたものと変わらない。

【０１４０】本実施例７の半導体レーザー素子７００は
ｎ−ＧａＡｓ基板７０１を有し、このｎ−ＧａＡｓ基板
７０１側表面全面にオーミック電極（図示せず）と、こ
のオーミック電極を覆って実装用電極としてＡｌ膜７０
３が形成されている。ｎ−ＧａＡｓ基板７０１とは反対
側の成長層の表面にもオーミック電極（図示せず）が形
成されており、このオーミック電極面上に発光ストライ
プ軸７０２を対称中心にして、両側に直径５μｍの円筒
状電極７０４、７０４が形成されている。

【０１４１】他方、光集積回路基板７５０の半導体レー
ザー素子固定領域は図に示すように、中央の凹部７６２
上には導波路軸７６３を対称中心にして両側に直径５μ
ｍの円筒状電極７６４、７６４が形成されている。この
両電極７６４、７６４のそれぞれの上にＡｕＳｎ（錫）
合金から成る直径５μｍのバンプ（突起）７６５が形成
されている。この光集積回路基板７５０はＧａＡｓを基
板に用いたものであり、半導体レーザー素子７００の基
板と同じ材質であるので熱的安定性がシリコンの場合よ
り向上する。先述までの実施例と同様に半導体レーザー
素子固定領域は光集積回路基板７５０の一部がエッチン
グによって削除された基板上に形成される。この固定領
域には図に示すように幅方向の両端に半導体レーザー素
子７００との突合せ部となる凸構造７６１、７６１が形
成されている。

【０１４２】このような状態の半導体レーザー素子７０
０と光集積回路基板７５０とは以下のようにして固定さ
れる。

【０１４３】先ず、半導体レーザー素子７００の円筒電
極７０４を光集積回路基板７５０の半導体レーザー素子
固定領域内のバンプ７６５上に配置した。これが図７
（ａ）に示す状態である。

【０１４４】次に、この状態の半導体レーザー素子７０
０と光集積回路基板７５０を３００℃まで昇温し、３０
０℃になったところで５秒間放置した。昇温により、図
７（ｂ）に示すようにバンプ７６５が融解し、表面張力
によって半導体レーザー素子７００の円筒電極７０４の
円筒軸と光集積回路基板７５０の円筒電極７６４の円筒
軸とが自己整合的に一致する。これが図７（ｃ）の状態
である。

【０１４５】この状態で半導体レーザー素子７００のｎ
−ＧａＡｓ基板７０１側から１５ｇの圧力を加えて半導
体レーザー素子７００と光集積回路基板７５０とを、お
互いの突合せ面で密着固定するようにし、融解した金属
を放置冷却して両者を固定した。

【０１４６】この方法によれば、水平方向の位置が自己
整合的に合わせられ、０.５μｍの実装精度が実現でき
た。

【０１４７】本実施例７によっても、光集積回路素子作
製時の光結合効率３％を満たすのに必要な水平方向の実
装精度の規定の限界値１μｍ以内に押さえることが簡単
な機械的操作のみで実現される。

【０１４８】

【発明の効果】本発明の半導体レーザー素子と、対応す
る光集積回路基板の組立構造によれば、半導体レーザー
素子の光集積回路基板上への実装工程において、機械的
位置合わせのみで光集積回路素子の所定の光結合効率を
満たすための実装精度が得られる。

【０１４９】従って、半導体レーザー素子と光集積回路
基板の両者がウエハのままで実装できるので、光集積回
路素子の量産性が飛躍的に向上する。半導体レーザー素
子を発光状態で実装する必要もないので、発光時の発熱
による半導体レーザー素子の劣化のおそれもなく、作製
時の歩留まりも格段に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す図。

【図２】本発明の実施例２を示す図。

【図３】本発明の実施例３を示す図。

【図４】本発明の実施例４を示す図。

【図５】本発明の実施例５を示す図。

【図６】本発明の実施例６を示す図。

【図７】本発明の実施例７を示す図。

【図８】突合せ結合法を示す図。

【符号の説明】

１０１ 基板 １０２ クラッド層 １０３ 活性層 １０４ クラッド層 １０５ 電流狭窄層 １０６ 第１コンタクト層 １０７ エッチング停止層 １０８ 加工層 １０９ 実装用電極 １１０ 発光ストライプ １１１ 光出射端面 １１２ 半導体レーザー素子後端面 １２１ 凹構造 １５０ 光集積回路基板 １５１ シリコン層 １５２ 第１クラッド層 １５３ コア層 １５４ 第２クラッド層 １５５ 凸構造（導波路部） １６０ 半導体レーザー素子固定部 １６１ 光入射端面 １６２ 凸構造（半導体レーザー素子固定部） １８０ 導波路領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下中 淳 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザ素子を光集積回路基板に取り
   付けて光集積回路素子を組み立てる組立構造であって、 該光集積回路基板は、該光集積回路基板の基板とは反対
   側の表層に該半導体レーザ素子が取り付けられる第１の
   凹凸構造を有し、 該第１の凹凸構造の該基板に平行な方向の断面形状は該
   光集積回路基板の導波路軸に線対称であって、かつテー
   パを有し、 該半導体レーザ素子は、該半導体レーザ素子の一方の表
   層に該第１の凹凸構造と対応した形状で形成された第２
   の凹凸構造を有し、 該第２の凹凸構造の該半導体レーザ素子の層に平行な方
   向の断面は該半導体レーザ素子の発光ストライプ軸を線
   対称軸に有し、 該半導体レーザ素子の該第２の凹凸構造を該光集積回路
   基板の該第１の凹凸構造に係合させて該半導体レーザ素
   子と該光集積回路基板とを位置決めして組み立てる光集
   積回路素子の組立構造。
2. 【請求項２】半導体レーザー素子を光集積回路基板に取
   り付けて光集積回路素子を組み立てる組立構造であっ
   て、 該光集積回路基板表面上の所定の領域に形成された該半
   導体レーザ素子の固定領域と、該半導体レーザ素子の表
   層のいずれか一方に、該光集積回路基板と該半導体レー
   ザ素子とが当接するための凸構造が設けられており、 該半導体レーザ素子と該光集積回路基板とが、該凸構造
   の表面と、該凸構造の表面に対応する当接面のみにおい
   て密接する光集積回路素子の組立構造。
3. 【請求項３】前記半導体レーザー素子が、該半導体レー
   ザ素子の出射光の平行度を高めるための集光手段を有す
   る請求項２に記載の光集積回路素子の組立構造。