(57)【要約】【課題】平滑度の高い主面に良好な膜質の反射膜を備え、かつハンドリング性が良好な光学部材を高精度で、かつ簡便な方法にて製造する方法及びその光学部材を備えた半導体レーザ装置を提供することを目的とする。【解決手段】｛１１０｝面からなり、互いに平行な第１及び第２主面１１ａ、１１ｃを有するシリコン基板１１を準備し、第１主面及び第２主面１１ａ、１１ｃに、一方向に伸びる開口１２ａを有するマスクパターン１２を、第１及び第２主面１１ａ、１１ｃ側の開口１２ａが交互に位置するように又は第１及び第２主面１１ａ、１１ｃ側の開口１２ａが一致するようにそれぞれ形成し、シリコン基板１１を、マスクパターン１２をマスクとして用いてウェットエッチングして、第１主面側及び第２主面側に傾斜面１１ｂを有する凹部を形成し、第１又は第２主面に反射膜１３を形成することを含む光学部材の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）｛１１０｝面からなり、互いに平行な第１主面及び第２主面を有するシリコン基板を準備し、
（ｂ）前記第１主面及び第２主面に、一方向に伸びる開口を有するマスクパターンを、前記第１主面側の前記開口と前記第２主面側の前記開口が交互に位置するように、又は、前記第１主面側の前記開口の直下に前記第２主面側の前記開口が位置するように、それぞれ形成し、
（ｃ）前記シリコン基板を、前記マスクパターンをマスクとして用いてウェットエッチングして、前記第１主面側及び前記第２主面側に傾斜面を有する凹部を形成し、
（ｄ）前記第１主面又は前記第２主面に反射膜を形成することを含む光学部材の製造方法。
【請求項２】
前記工程（ｄ）の後、（ｅ）前記シリコン基板を、前記凹部において分割することを含む請求項１に記載の光学部材の製造方法。
【請求項３】
前記工程（ｂ）において、前記第１主面及び第２主面に、一方向に伸びる前記開口を有する前記マスクパターンを、前記第１主面側の前記開口の直下に前記第２主面側の前記開口が位置するように、それぞれ形成する請求項１又は２に記載の光学部材の製造方法。
【請求項４】
前記工程（ｂ）において、＜１００＞方向に伸びる開口を有する前記マスクパターンを形成し、
前記工程（ｃ）において、｛１００｝面を有する前記傾斜面を形成する請求項１〜３のいずれか１つに記載の光学部材の製造方法。
【請求項５】
前記工程（ｂ）において、前記第１主面側の前記開口の前記＜１００＞方向に沿った中心線と、前記第２主面側の前記開口の前記＜１００＞方向に沿った中心線とを一致して形成する請求項４に記載の光学部材の製造方法。
【請求項６】
前記工程（ｅ）において、前記シリコン基板を、前記傾斜面の下端から前記＜１００＞方向に分割し、さらに＜１１０＞方向に分割する請求項２を引用する請求項４又は５に記載の光学部材の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つで得られた前記光学部材と、半導体レーザ素子とを、前記半導体レーザ素子から出射するレーザ光が前記光学部材の前記反射膜に照射されるように、実装基板に固定することを含む半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項８】
前記反射膜が形成された面と前記実装基板との成す角が４５度となるように、前記光学部材を前記実装基板に固定する請求項７に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項９】
前記傾斜面を実装基板に固定する請求項７又は８に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１０】
実装基板と、
前記実装基板上に設けられた半導体レーザ素子と、
第１の｛１１０｝面と、該第１の｛１１０｝面に隣接する第１の｛１００｝面と、前記第１の｛１１０｝面に対して平行である第２の｛１１０｝面と、該第２の｛１１０｝面に隣接する第２の｛１００｝面とを有するＳｉからなり、前記第２の｛１００｝面が前記実装基板上に固定され、前記第１の｛１１０｝面が反射膜で被覆され、前記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射可能な位置に配置された光学部材とを備える半導体レーザ装置。
【請求項１１】
前記反射膜は、誘電体多層膜である請求項１０に記載の半導体レーザ装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光学部材の製造方法、半導体レーザ装置の製造方法及び半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学分野、とりわけ半導体レーザでは、近年パッケージの小型化、高出力化が求められている。このため、１つのパッケージ内に１つ又は複数のレーザ素子及び光学部材、例えば、４５度傾斜面を有する光学部材を配置し、垂直に反射させたレーザ光をレンズでコリメートして利用する形態の半導体レーザ装置が提案されている。また、４５度傾斜面を有する光学部材を安価に供給するために、シリコンを用い、シリコンをウェットエッチングして４５度傾斜面を有する光学部材を製造する方法が提案されている（例えば、特許文献１〜３等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−７７３８２
【特許文献２】特開２００６−８６４９２
【特許文献３】特表２０１０−５２２３４９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、４５°斜面の角度精度と平滑度の両立は容易ではない。また、このようなミラーを簡便な方法で製造できる方法はいまだ確立しておらず、平滑度の高い斜面を備えた光学部材を高精度で、簡便な方法にて製造する方法が要求されている。また、そのような光学部材を簡便な方法にて適所に実装する方法が要求されている。
本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、平滑度の高い主面に良好な膜質の反射膜を備え、かつハンドリング性が良好な光学部材を高精度で、簡便な方法にて製造する方法、それにより得られる光学部材を用いた半導体レーザ装置の製造方法、及び精度の高い光学部材を備える半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、以下の発明を含む。
（１）（ａ）｛１１０｝面からなり、互いに平行な第１主面及び第２主面を有するシリコン基板を準備し、
（ｂ）前記第１主面及び第２主面に、一方向に伸びる開口を有するマスクパターンを、前記第１主面側の前記開口と前記第２主面側の前記開口が交互に位置するように、又は、前記第１主面側の前記開口の直下に前記第２主面側の前記開口が位置するように、それぞれ形成し、
（ｃ）前記シリコン基板を、前記マスクパターンをマスクとして用いてウェットエッチングして、前記第１主面側及び第２主面側に傾斜面を有する凹部を形成し、
（ｄ）前記第１主面又は前記第２主面に反射膜を形成し、
（ｅ）前記シリコン基板を、前記凹部において分割することを含む光学部材の製造方法。
（２）上記光学部材と、半導体レーザ素子とを、前記半導体レーザ素子から出射するレーザ光が前記光学部材の前記反射膜に照射されるように、実装基板に固定することを含む半導体レーザ装置の製造方法。
（３）実装基板と、
前記実装基板上に設けられた半導体レーザ素子と、
第１の｛１１０｝面と、前記第１の｛１１０｝面に隣接する第１の｛１００｝面と、第２の｛１１０｝面と、前記第２の｛１１０｝面に隣接する第２の｛１００｝面とを有するＳｉからなり、前記第２の｛１００｝面が前記実装基板上に固定され、前記第１の｛１１０｝面が反射膜で被覆され、前記半導体レーザ素子から出射されるレーザ光を反射可能な位置に配置された光学部材とを備える半導体レーザ装置。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、平滑度の高い主面に良好な膜質の反射膜を備え、かつハンドリング性が良好な光学部材を高精度で、簡便な方法にて製造することができ、さらに、それにより得られる光学部材を用いた半導体レーザ装置を製造することができる。また、精度の高い光学部材を備える半導体レーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示におけるシリコン基板上のマスクパターンの一実施形態を示す平面図Ａ及び断面図Ｂである。
【図２】本開示の光学部材の製造方法における一実施形態を説明するための概略断面製造工程図である。
【図３】図２の製造方法で得られた光学部材の面を説明するための平面図である。
【図４】本開示の半導体レーザ装置の一実施形態を示す平面図Ａ及びａ−ａ’線概略断面図Ｂである。
【図５】本開示の半導体レーザ装置の別の実施形態を示す概略断面図である。
【図６】本開示の別の光学部材の製造方法で得られた光学部材を示す断面図である。
【図７】本開示におけるさらに別の光学部材の製造方法におけるシリコン基板上のマスクパターンの一実施形態を示す平面図Ａ、断面図Ｂ及び得られた光学部材を示す断面図Ｃである。
【図８】本開示におけるさらに別の光学部材の製造方法におけるシリコン基板上のマスクパターンの一実施形態を示す平面図Ａ、断面図Ｂ及び得られた光学部材を示す断面図Ｃである。
【図９】本開示の半導体レーザ装置のさらに別の実施形態を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する発光装置は、本開示の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。
各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。
【０００９】
実施形態１：光学部材の製造方法
この実施形態の光学部材の製造方法は、
（ａ）｛１１０｝面からなり、互いに平行な第１主面及び第２主面を有するシリコン基板を準備し、
（ｂ）前記第１主面及び第２主面に、一方向に伸びる開口を有するマスクパターンを、前記第１主面側の前記開口と前記第２主面側の前記開口が交互に位置するように、又は、前記第１主面側の前記開口の直下に前記第２主面側の前記開口が位置するように、それぞれ形成し、
（ｃ）前記シリコン基板を、前記マスクパターンをマスクとして用いてウェットエッチングして、前記第１主面側及び第２主面側に傾斜面を有する凹部を形成し、
（ｄ）前記第１主面又は前記第２主面に反射膜を形成し、
（ｅ）前記シリコン基板を、前記凹部において分割することを含む。
【００１０】
（ａ：シリコン基板の準備）
｛１１０｝面からなり、互いに平行な第１主面及び第２主面を有するシリコン基板を準備する。シリコン基板の第２主面は、第１主面と反対側の主面を指す。ここで、｛１１０｝面とは、シリコンの常温及び常圧で安定な結晶構造であるダイヤモンド構造における結晶格子面のうちのひとつ（１１０）面とその等価結晶面との全ての面を指す。等価結晶面とは、ミラー指数によって定義される等価結晶面又はファセットのファミリを意味する。シリコン基板の第１主面は、｛１１０｝面に対して±２度程度のオフ角は許容される。オフ角は、好ましくは±１度の範囲内、より好ましくは±０．２度の範囲内である。
【００１１】
シリコン基板の大きさ及び厚みは、例えば、得ようとする光学部材の用途等により適宜調整することができる。１つのシリコン基板から複数の光学部材を得ることが好ましく、このために、シリコン基板は、数センチ〜数十センチの長さ及び／又は幅を有するものであればよい。
シリコン基板の厚みは、均一であることが好ましいが、部分的に異なる部分が存在してもよい。シリコン基板の厚みは、例えば、１００〜数千μｍとすることができ、例えば、５００〜２０００μｍとすることができる。
【００１２】
（ｂ：マスクパターンの形成）
シリコン基板の第１主面及び第２主面に、それぞれマスクパターンを形成する。開口は各主面に対して１つでもよいし、複数でもよい。いずれにしても、第１主面及び第２主面の開口は、互いに平行であることが好ましい。
第１主面側の開口と第２主面側の開口が交互に位置するように、又は、第１主面側の開口の直下に第２主面側の開口が位置するように、マスクパターンを形成することが好ましい。ここでの開口は、一方向に伸びる開口を意味する。
【００１３】
開口の伸びる方向、形状、大きさは任意に設定することができる。
開口の伸びる方向は、例えば、＜１００＞方向、＜１１１＞方向、＜１１２＞方向が挙げられ、なかでも、図１に示すように、＜１００＞方向であることが好ましい。開口の伸びる方向を＜１００＞方向とすることにより、容易に４５度傾斜面を得ることができる。また、開口は、第１主面及び／又は第２主面に平行な方向に伸びる開口とすることができる。
ここで、＜１００＞方向とは、シリコンの常温及び常圧で安定な結晶構造であるダイヤモンド構造における結晶格子面のうちのひとつである（１００）面に対する垂直方向と、その等価結晶面に対する垂直方向の全ての方向とを指す。
【００１４】
開口の形状は、ストライプ状であることが好ましい。また、一方向に伸びる限り、その開口に交わる方向に伸びる開口と連結した形状であってもよい。例えば、＜１１０＞方向に伸びる開口と連結した格子状、＜１１０＞方向とそれに交差する交差状であってもよい。また、＜１００＞方向に伸びる開口は、その外縁（両端）が＜１００＞方向と略平行であることが好ましく、＜１１０＞方向に伸びる開口は、その外縁（両端）が＜１１０＞方向と略平行であることが好ましい。
【００１５】
一方向に伸びる開口の長さは、用いるシリコン基板の大きさに従って適宜設定することができる。一方向に伸びる開口の幅は、後の工程において得ようとする傾斜面の高さ等によって適宜設定することができる。開口の幅として例えば、２００〜１０００μｍ程度が挙げられる。開口の幅は、第１主面側の開口と第２主面側の開口とで同じでもよいし、異なっていてもよい。開口の幅が小さいほどエッチング後に残る主面の面積は大きくなる。このため、開口の幅を第１主面側と第２主面側とで異ならせることにより、開口の幅が小さい方の主面の面積を大きく維持することができる。その大きな主面を光学部材の実装面とすれば安定して実装することができる。その一方、大きな主面を反射膜形成面とすることにより、光学部材としての反射有効面積を増大させることができる。
【００１６】
上述のとおり、マスクパターンは、一方向（例えば＜１００＞方向）に伸びる開口以外に、これと異なる方向（例えば＜１１０＞方向）に伸びる開口を有してよい。このように一方向以外に伸びる開口を有する場合、その幅は、一方向に伸びる開口の幅と同等でもよいし、異なっていてもよい。一方向以外に伸びる開口により形成される傾斜面は光学部材としての機能に関係しない。よって、一方向以外に伸びる開口の幅は、一方向に伸びる開口の幅よりも小さいことが好ましい。これにより、シリコン基板の面積を有効に使用することができる。また、一方向以外に伸びる開口は、分割用の溝として使用することができる。この場合には開口の幅はある程度大きいことが好ましく、例えば、５０〜５００μｍ程度とすることができる。
開口の深さは、マスクパターンの厚みに相当し、例えば、０．１〜１μｍ程度が挙げられる。
【００１７】
隣接する開口の間隔は、意図する光学部材の大きさによって任意に設定することができる。第１主面側の開口の直下に第２主面側の開口が位置するようにマスクパターンを形成する場合には、隣接する開口の間隔は、例えば、２００〜１０００μｍ程度が挙げられる。また、この場合、第１主面側から見たとき、第１主面側の開口内に、第２主面側の開口の伸びる方向に沿った中心線が位置するように、マスクパターンを形成することが好ましい。第１主面側の開口の伸びる方向に沿った中心線と、第２主面側の開口の伸びる方向に沿った中心線とが一致するように、マスクパターンを形成することがより好ましい。例えば、第１主面側の開口の＜１００＞方向に沿った中心線と、第２主面側の開口の＜１００＞方向に沿った中心線とを一致させることが好ましい。このような配置とすることにより、後述するエッチングにより形成される傾斜面を有する凹部の下端が一致しやすい。これにより、凹部の下端を起点として分割する場合に、第１主面に対して垂直な方向に分割することができ、容易に分割することができる。
第１主面側の開口と第２主面側の開口が交互に位置するようにマスクパターンを形成する場合には、第１主面側の開口に隣接する第２主面側の開口の間隔は、例えば、２００〜１０００μｍ程度が挙げられる。
【００１８】
マスクパターンは、通常、レジスト膜又は絶縁膜（Ｓｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｌａ等の酸化膜又は窒化膜あるいはそれらの複合膜等）等の形成、フォトリソグラフィ及びエッチング工程によって形成するなど、当該分野で公知の材料、公知の方法を利用して形成することができる。特に、マスクパターンの材料は、後述するウェットエッチングのエッチャントの種類によって適宜選択することが好ましい。
【００１９】
なお、一方向以外に伸びる開口は、シリコン基板の第１主面及び第２主面の双方に形成してもよいが、シリコン基板の第１主面及び／又は第２主面の一方にのみ形成してもよい。
【００２０】
（ｃ：傾斜面を有する凹部の形成）
シリコン基板を、マスクパターンをマスクとして用いてウェットエッチングする。このウェットエッチングは、第１主面及び第２主面を一主面ずつ順に行ってもよいが、第１主面及び第２主面側の双方から同時にウェットエッチングすることが好ましい。これによって、第１主面及び第２主面側の双方に傾斜面を有する凹部を形成することができる。両面側からエッチングすることにより、後述するシリコン基板の分割が容易となる。
【００２１】
傾斜面はどのような結晶面であってもよい。凹部の形状は、段面視において、Ｕ字状、Ｖ字状、角部が丸みを帯びたこれらの形状等のいずれでもよい。
なかでも、｛１００｝面を有する傾斜面を形成することが好ましい。傾斜面は、＜１００＞方向に伸び、シリコン基板の第１主面及び第２主面（つまり、｛１１０｝面）に対して４５度の傾斜角度を有する面とすることが好ましい。言い換えると、傾斜面は、シリコン基板の第１主面と成す角度が１３５度であることが好ましい。ただし、ここでの｛１００｝面は、｛１００｝面に対して±２度程度のオフ角は許容され、よって、第２主面に対して４５±２度程度の傾斜角度を有する面であってもよい。オフ角は、好ましくは±１度の範囲内、より好ましくは±０．２度の範囲内である。
【００２２】
エッチングは、ウェットエッチングを行うことが好ましいが、その他の異方性エッチングを行うことができるエッチング方法を採用してもよい。
ウェットエッチングは、上述したマスクパターンをマスクとして、異方性エッチングが可能なエッチャントを用いる限り、どのような条件で行ってもよい。エッチャントとしては、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、エチレンジアミンピロカテコール（ＥＤＰ）、ヒドラジン等又はこれらにイソプロパノール等を添加した混合液、又はこれらの混合液が挙げられる。その濃度は、シリコン基板のエッチング速度等を考慮して、適宜設定することができる。なかでも、ＴＭＡＨを用いることが好ましい。ＴＭＡＨは、他の異方性エッチャントに比較して、｛１１０｝面シリコン基板のエッチングにおいて異方性が高く、｛１１０｝面シリコン基板に対して、主面から約４５度傾斜した傾斜面を高精度で形成できるからである。また、ＴＭＡＨは取り扱いが容易であることからも好ましい。
エッチング条件としては、例えばエッチャントがＴＭＡＨである場合は、エッチャントの温度を摂氏８０〜１１０度に設定し、２〜１０時間程度の浸漬を行うことが挙げられる。浸漬時間は所望のエッチング量が得られる程度に調整すればよい。
【００２３】
ここで用いたマスクパターンに＜１１０＞方向に伸びる開口が形成されている場合には、形成される傾斜面は｛１１１｝面であり、３５度程度の傾斜角度を有する面（図８Ａ〜８Ｃ中、１１ｄ参照）である。ここでの角度も、｛１１０｝面に対して±２度程度のオフ角は許容される。
【００２４】
上述した傾斜面が形成された後、引き続きエッチングを継続すると、それぞれ対向する辺からの斜面によって、断面形状が、台形状、さらに進むとＶ字状の溝が形成される。台形状、好ましくはＶ字状の溝が形成される場合には、Ｖ字の底において、後述する分割が容易になるため、Ｖ字状の溝が形成されるまでエッチングすることが好ましい。例えば上述した＜１００＞方向及び＜１１０＞方向の開口を有するマスクパターンを用いる場合は、シリコン基板は、＜１００＞方向及び＜１１０＞方向ともに劈開性がないため、Ｖ字状の溝を起点として割断することが好ましい。特に、第１主面側の開口の直下に第２主面側の開口が位置するようにマスクパターンを形成した場合には、第１主面側及び第２主面側からエッチングされた各傾斜面によるＶ字状の溝の下端同士が近接することになるが、下端同士が繋がらない程度にエッチングすることが好ましい。後工程で反射膜を形成する際、シリコン基板をウェハ単位で取り扱うことができ、一括して反射膜を形成することにより、工程の簡略化を図ることができる。
【００２５】
あるいは、第１主面側の開口の直下に第２主面側の開口が位置するようにマスクパターンを形成した場合、第１主面側及び第２主面側からエッチングされた各傾斜面が繋がるまでエッチングしてもよい。これによって、後述するシリコン基板の凹部における分割を省略することができる。特に、後述するように、第１主面又は第２主面への反射膜の形成を、工程（ｂ）のマスクパターンの形成及び工程（ｃ）傾斜面を有する凹部の形成の前に行う場合には有利である。
【００２６】
傾斜面は、シリコン基板の第１主面から、例えば、数百〜千数百μｍ程度、さらに２００〜１０００μｍ程度の深さにおいて形成することが好ましい。
【００２７】
｛１１０｝面からなり、互いに平行な第１主面及び第２主面を有するシリコン基板を用いることにより、マスクパターンの開口がどのような方向に伸びるものであっても、最終的には、断面形状が線対称となる２つの傾斜面を有する凹部を形成することができる。これによって、後述するように、分割されたシリコン基板及び光学部材を吸引装置等で簡便にピックアップすることができる平坦かつ水平な面を形成することができる。
【００２８】
（ｄ：反射膜の形成）
シリコン基板の第１主面又は第２主面に反射膜を形成する。傾斜面に反射膜を形成する場合には、傾斜した角度で成膜することになるため、膜厚の制御が困難になるという懸念があるが、第１主面又は第２主面に反射膜を形成することによりこのような懸念を解消することができる。
【００２９】
反射膜は、例えば半導体レーザ素子からの光を５０％以上反射し得る材料によって形成することができる。言い換えると、反射膜は、半導体レーザ素子の発振波長における反射率を５０％以上とすることができる。高出力の半導体レーザ素子（例えば光出力１Ｗ以上）と組み合わせる場合は、８０％以上反射し得る材料によって形成することが好ましく、さらには９０％以上又は９５％以上反射し得る材料によって形成することが好ましい。例えば、金、銀、銅、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、チタン、タンタル、タングステン、コバルト、ルテニウム、錫、亜鉛、鉛等の金属又はこれらの合金（例えば、Ａｌ合金としては、Ａｌと、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｔ等の白金族系の金属との合金）の単層又は多層構造膜が挙げられる。反射膜を金属で構成する場合は、なかでも、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒの金属の単層膜等が好ましい。
【００３０】
反射膜は、２種以上の誘電体を複数積層させた誘電体多層膜等であってもよい。誘電体多層膜としては、ＤＢＲ（distributed Bragg reflector：分布ブラッグ反射）膜が好ましい。ＤＢＲ膜を構成する誘電体としては、例えば、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌからなる群より選択された少なくとも一種の元素を含む酸化物又は窒化物が挙げられる。なかでも、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ａｌ等の酸化物の積層構造が好ましい。また、反射膜の１層目は、シリコンとの密着性が良いものが好ましく、例えばＳｉＯ2等のＳｉ含有層が適していると考えられる。誘電体多層膜の各層の材料及び膜厚を調整することによって所望の反射率を得ることができる。
【００３１】
反射膜は、特に、誘電体多層膜によって形成されるものが好ましい。誘電体多層膜は、金属からなる反射膜と比較して、レーザの発振波長に対する反射率を高くできる。つまり、反射率を１００％に近づけることができる。これによって、光吸収が小さい、つまり発熱が小さい光学部材を実現することができる。その結果、高出力の半導体レーザ装置を実現することができる。誘電体多層膜は各層の膜厚が変化すると反射率が変化するため、設計値どおりの膜厚で形成できるように、ウェハ状態で被形成面に対して垂直方向に成膜することが好ましい。従って、誘電体多層膜は、シリコン基板の第１主面又は第２主面（｛１１０｝面）に形成されるものがより好ましい。
【００３２】
反射膜の厚みは、例えば、０．数〜数十μｍ程度が挙げられ、０．１〜１０μｍ程度が好ましく、０．３〜７μｍ程度がより好ましい。
【００３３】
反射膜は、例えば、真空蒸着法、イオンプレーティング法、イオン・ベーパー・デポジション（ＩＶＤ）法、スパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法、プラズマ蒸着法、化学的気相成長（ＣＶＤ）法、ＥＣＲ−ＣＶＤ法、ＥＣＲ−プラズマＣＶＤ法、電子ビーム蒸着（ＥＢ）法、原子層堆積（ＡＬＤ）法等の公知の方法によって形成することができる。なお、いずれの成膜方法においても、被形成面に対して垂直方向に成膜することが好ましい。
【００３４】
このように、｛１１０｝面からなる第１主面及び第２主面に反射膜を形成することにより、角度精度及び平滑度等に優れ、膜質の良い反射機能を有する反射膜を形成することができる。その結果、光学部材の反射効率及び耐久性を高めることができる。また、光学部材を、簡易、簡便かつ高精度に効率よく製造することができる。さらに、光学部材自体の製造コストを低減することができる。
【００３５】
第１主面又は第２主面への反射膜の形成は、反射膜の品質を損なわない限り、工程（ｂ）のマスクパターンの形成及び工程（ｃ）傾斜面を有する凹部の形成の前に行ってもよい。ウェットエッチングを行う際に、反射膜がマスクパターンによって保護された状態であれば、ウェットエッチングによる反射膜の品質劣化を防止可能である。なお、マスクパターンはウェットエッチング後に除去する。
【００３６】
（ｅ：シリコン基板の分割）
シリコン基板を、凹部において分割することが好ましい。分割は、上述した凹部を形成した後であれば、反射膜を形成する前後のいずれに行ってもよい。工程の簡略化のためには、反射膜をウェハ単位で一括して形成し、その後、分割を行うことが好ましい。
シリコン基板の分割は、傾斜面に沿った方向（つまり、一方向に沿った方向）に行うことが好ましい。例えば、４５度傾斜面に沿った方向、例えば、＜１００＞方向に行うことが好ましい。上述したように、シリコン基板に傾斜面を形成した場合、２つの傾斜面を含んで又は１つの傾斜面によって、凹部、例えば、断面形状が台形状又はＶ字状の溝が形成される。このため、凹部内で、例えば、台形又はＶ字状の溝内において、この凹部又は溝に沿って分割することが好ましい。特に、Ｖ字溝の下端に沿って分割することが好ましい。マスクパターンにおける開口が第１主面及び第２主面において複数存在するため、このように分割することによって、２つの傾斜面を有する光学部材を形成することができる。
【００３７】
特に、上述した工程により、第１主面側の開口の直下に第２主面側の開口が位置するようにマスクパターンを形成した場合においては、両主面からの凹部の下端がほぼ一致するために、分割をより精度よく、まっすぐに行うことができる。
【００３８】
上述した２方向に伸びる開口を有するマスクパターンを形成してエッチングを行った場合には、このエッチングによる凹部を利用して分割することにより、簡便にかつ精度よく２方向への分割を行うことができる。２方向とは、例えば＜１００＞方向と＜１１０＞方向である。
なお、上述した＜１１０＞方向に伸びる方向のエッチングの有無にかかわらず、傾斜面に沿った方向に対して直交する方向、例えば、＜１１０＞方向にも分割することが好ましい。ここでの分割は、＜１１０＞方向に伸びる方向のエッチングによる傾斜による溝を利用してもよいし、後述するような分割の補助溝又はクラックを利用してもよい。
【００３９】
シリコン基板の分割の際には、分割の補助溝及び／又はクラックを形成して、分割することが好ましい。このような補助溝及び／又はクラックは、例えば、ブレードダイシング、レーザダイシング等の公知の方法によって行うことができる。なかでも、内部加工可能なレーザダイシングを用いることが好ましい。これにより、どのような厚みであってもほぼ全面にクラックを形成でき、分割の際にデブリの発生を抑制することができる。内部加工可能なレーザダイシングを用いる場合は、例えば、レーザダイシング装置によって内部加工レーザを照射し、それぞれのＶ字溝の直下にクラックを形成し、その後、Ｖ字溝の下端から、それを起点にブレイク装置でシリコン基板を分割する。
分割後のシリコン基板の大きさは、任意に設定することができる。例えば、一辺が２．０ｍｍ、他辺が１．０ｍｍとすることができる。また、＜１１０＞方向の辺が２．０ｍｍ、＜１００＞方向の辺が１．０ｍｍとするものが好ましい。
【００４０】
実施形態２：半導体レーザ装置
この実施形態の半導レーザ装置は、例えば、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、
実装基板１と、
実装基板１上に設けられた半導体レーザ素子４と、
第１の｛１１０｝面１１ａと、第１の｛１１０｝面１１ａに隣接する第１の｛１００｝面１１ｂと、第２の｛１１０｝面１１ｃと、第２の｛１１０｝面１１ｃに隣接する第２の｛１００｝面１１ｂとを有するＳｉからなり、第２の｛１００｝面１１ｃが実装基板上に固定され、第１の｛１１０｝面１１ａが反射膜で被覆され、半導体レーザ素子４から出射されるレーザ光を反射可能な位置に配置された光学部材１５とを備える。
【００４１】
（光学部材１５）
光学部材１５は、半導体レーザ素子４から出射されたレーザ光を、意図する方向に反射させる部材である。光学部材１５は、Ｓｉ（シリコン）からなるものが好ましい。Ｓｉは、従来の石英からなる光学部材、いわゆるプリズムよりも熱伝導率が高いため、例えば、半導体レーザ素子の出力が１Ｗ以上の高出力レーザに対して特に有利である。
【００４２】
光学部材は、Ｓｉの｛１１０｝面及び｛１００｝面を有するものが好ましい。これら｛１１０｝面及び｛１００｝面は、それぞれ２つ以上有することが好ましい。つまり、光学部材１５のレーザの反射面を、｛１１０｝面とするものが好ましい。また、これら以外の面を有していてもよい。ここでの｛１１０｝面及び｛１００｝面は、±２度程度のオフ角による傾斜が許容されることを意図する。さらに、｛１００｝面が実装基板上に固定され、｛１１０｝面が反射膜で被覆されたものが好ましい。このように、｛１１０｝面に反射膜を形成することにより、膜厚の制御を容易かつ高精度に行うことができ、品質の良好な反射膜を形成することができる。ここでの｛１００｝面は、｛１１０｝面に対する角度が４５度である面とすることができる。
【００４３】
｛１１０｝面は、例えば、上述した光学部材の製造方法におけるシリコン基板の第１主面及び第２主面に相当するものであり、｛１００｝面は、＜１００＞方向に伸びる開口を有するマスクパターンを用いたエッチングによって形成された傾斜面である。
光学部材１５は、反射面となる｛１１０｝面が、上述したように、反射膜で被覆されているものが通常使用される。
【００４４】
光学部材１５は、半導体レーザ素子４に対向して配置される。この場合の対向配置とは、光学部材１５の反射面、つまり反射膜で被覆された面に、半導体レーザ素子４から出射したレーザ光が照射され、これを反射させることができる位置に、光学部材１５と対面して、光学部材１５を配置することを意味する。具体的には、光学部材１５の反射面が、半導体レーザ素子４の光出射面側であって光導波路領域の延長線上に位置するように光学部材１５を配置する。例えば、光学部材の反射面を、半導体レーザ素子の光学部材側の端部に対して傾斜するように配置する。このような反射面によって、レーザ光が反射され、半導体レーザ素子４から出射されたレーザ光の光軸を方向転換することができる。半導体レーザ素子からレーザ光が実装基板の主面に対して平行に出射される場合は、実装基板の主面と傾斜面とのなす角度を４５度±２度、好ましくは４５度±１度、より好ましくは４５度±０．２度とする。これにより、半導体レーザ素子からの光を実装基板１に対して垂直な方向に進行させることができる。
【００４５】
光学部材１５は、上述したように、第１主面又は第２主面を反射面とすることにより、その反射面に隣接する面、例えば、｛１００｝面を、実装基板１の表面に対して平行、つまり、水平な面とすることができる。このため、その面を利用することによりハンドリング性を向上させることができる。例えば、一般に当該分野で用いられている吸引装置等で簡便にピックアップすることができる。
【００４６】
光学部材１５は、上述した反射面を備える限り、好ましくは、実装面とこれに平行なハンドリング性の向上に寄与する面とを備える限り、種々の形状とすることができる。例えば、多角形柱、多角形錐台及びこれらが組み合わせられた形状等が挙げられる。光学部材１５は、さらに、｛１１０｝面に対して傾斜した傾斜面を有してもよい（図８Ａ〜８Ｃ中の１１ｄ参照）。該傾斜面の｛１１０｝面に対する傾斜角度は、｛１００｝面の｛１１０｝面に対する傾斜角度よりも小さく、例えば３５度程度である。
【００４７】
光学部材１５は、反射面が、例えば、半導体レーザ素子から、１０〜１５０μｍ程度以内で配置されていることが好ましく、２０〜１００μｍ程度以内であることがより好ましい。
【００４８】
光学部材１５は、実装基板上に１つのみ配置されていてもよいし、複数配置されていてもよい。後者の場合、例えば、行列状に配置されていることが好ましい。また、光学部材１５は、１つの半導体レーザ素子に対して１つずつ配置されていてもよいし、複数の半導体レーザ素子に対して１つのみ配置されていてもよい。
【００４９】
光学部材１５は、通常、実装基板１上に、金属層及び／又は接着部材を介して配置されている。金属層は、光学部材１５の固定面及び／又は平面積よりも小さな面積で配置されていてもよいし、同等の面積で配置されていてもよい。また、光学部材１５の固定面の縁からはみ出して配置されていてもよい。これによって、光学部材１５の放熱経路を確保することができる。
【００５０】
金属層は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ等による金属の単層又はそれらを含む積層体のいずれによって形成されていてもよい。具体的には、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ／Ｐｄ等の積層体が挙げられる。金属層の最表面をＡｕとすると、Ａｕの一部又は全部が後述する接着部材、例えば、Ａｕ系の半田に拡散することがある。この場合は、拡散したＡｕは接着部材として機能する。金属層は、蒸着法、スパッタ法、めっき等、当該分野で公知の方法によって形成することができる。なかでも、スパッタによって形成されていることが好ましい。
【００５１】
接着部材としては、Ａｕ系半田材（ＡｕＳｎ系半田、ＡｕＧｅ系半田、ＡｕＳｉ系半田、ＡｕＮｉ系半田、ＡｕＰｄＮｉ系半田等）、Ａｇ系半田材（ＡｇＳｎ系半田）等の金属材料からなるものが挙げられる。接着部材を用いる場合は、実装基板又は金属層と光学部材との接着面を、接着部材を介して合わせた後、所定の温度及び圧力下で保持することによって行うことができる。例えば、熱圧着法が利用される。放熱性の観点から、接着部材は、実装基板又は金属層と、光学部材との間の全面に配置されていることが好ましい。また、ＵＶ硬化接着剤、熱硬化接着剤等の接着剤を用いてもよい。
【００５２】
（実装基板１）
実装基板１は、半導体レーザ装置を構成する半導体レーザ素子４及び光学部材１５等を載置するためのものである。実装基板１は、半導体レーザ素子４で発生する熱を効率的に外部に放出するためにも利用される。実装基板１は、典型的には絶縁性のセラミックからなる。絶縁性のセラミックとしては、ＡｌＮ、ＳｉＣ、アルミナ等が挙げられる。絶縁性のセラミックの下面には、放熱性を考慮して、さらに金属部材（Ｃｕ、Ａｌ等）、異種材料の絶縁性セラミック等が配置されていてもよい。
【００５３】
実装基板１の厚みは、特に限定されないが、例えば、０．２〜５ｍｍ程度が挙げられる。
実装基板１の形状、大きさは特に限定されるものではなく、意図する半導体レーザ装置の形状及び大きさ等によって適宜調整することができる。平面形状としては、矩形等の多角形、円形、楕円形又はこれらに近似する形状が挙げられる。実装基板１は、その表面に凹凸等を有するものであってもよいが、表面が平坦な平板状のものが好ましい。例えば、実装基板１として、一辺が２〜３０ｍｍ程度の平板状の矩形形状の実装基板１が挙げられる。
【００５４】
実装基板１は、その表面に、配線パターンを有していてもよい。また、外部電源と接続するための端子が設けられていてもよい。実装基板１内部に配線パターン等が埋設されていてもよい。実装基板１の表面に外部電源と接続するための端子を設けることにより、実装基板１の裏面全面を放熱面とすることができる。
【００５５】
（サブマウント３）
実装基板１上にサブマウント３が設けられていてもよい。このとき、半導体レーザ素子４は、サブマウント３上に設けられる。サブマウント３は、半導体レーザ素子４の放熱のために熱伝導性の高い材料によって形成されており、シリコンよりも熱伝導性が高い材料によって形成されているものが好ましい。具体的には、ＡｌＮ、ＣｕＷ、ダイヤモンド、ＳｉＣ等が挙げられる。なかでも、サブマウントは、単結晶のＡｌＮ又はＳｉＣからなるものが好ましい。
サブマウント３の厚みは、特に限定されないが、例えば、１００〜５００μｍ程度が挙げられ、１２０〜４００μｍ程度が好ましく、１５０〜３００μｍ程度がより好ましい。サブマウント３を一定以上の厚みとすることにより、半導体レーザ素子からの光を効率的に反射部材で反射させて取り出すことができる。サブマウント３の厚みは、例えば、半導体レーザ素子の発光点が反射膜の下端よりも上に位置する程度の厚みとする。半導体レーザ素子の高さは、半導体レーザ素子から放射される光のうち所望の部分（反射したい光強度の部分）が反射膜に収まるように配置することが好ましい。
【００５６】
サブマウント３の平面形状は特に限定されず、例えば、矩形等の多角形、円形、楕円形又はこれらに近似する形状等が挙げられる。サブマウント３の大きさは、放熱性や最終的に得ようとする半導体レーザ装置の特性に合わせて適宜調整することができる。例えば、サブマウント３は、平面視において、半導体レーザ素子４の平面積よりも大きな平面積を有している。つまり、サブマウント３は、平面視において、半導体レーザ素子４の長さ及び幅よりも大きな長さ及び幅を有する。これにより、半導体レーザ素子４の全体又は略全体をサブマウント３上に配置することができ、放熱経路を確保することができる。
【００５７】
サブマウント３は、実装基板１上に１つのみ配置されていてもよいし、複数配置されていてもよい。後者の場合、例えば、行列状に配置されていることが好ましい。
【００５８】
サブマウント３は、通常、実装基板１上に、上述したような金属層及び／又は接着部材を介して配置されている。金属層は、サブマウント３の平面積よりも小さな面積で配置されていてもよいし、同等の面積で配置されていてもよい。また、サブマウント３の縁からはみ出して配置されていてもよい。
【００５９】
（半導体レーザ素子４）
半導体レーザ素子４は、電圧が印加され、しきい値以上の電流が流れると、活性層で生成され共振器内の光導波路領域で増幅された光が、レーザ光として外部に放射される、即ちレーザ発振を生じる機能を有する。このような半導体レーザ素子４としては、半導体が複数層積層されて構成される公知のレーザ素子のいずれをも使用することができる。例えば、導電性の基板の上にｎ型半導体層、活性層及びｐ型半導体層が順に積層され、半導体層の表面に絶縁膜及び電極等が形成された構造の素子が挙げられる。半導体層の材料は、ＩＩＩ−Ｖ族の化合物が挙げられ、なかでも窒化物半導体が好ましい。
【００６０】
半導体レーザ素子４は、サブマウント３上に設けられている。これにより、半導体レーザ素子４から発生する熱を、サブマウント３等を介して実装基板１に効率的に逃がすことができる。半導体レーザ素子４は、基板側が実装面となるジャンクションアップ（フェイスアップ）実装されていてもよいが、ジャンクションダウン（フェイスダウン）実装されていることが好ましい。ジャンクションダウン実装とすることにより、半導体レーザ素子４におけるレーザ光の発振部位を下方のサブマウント３及び実装基板１に近づけることができる。このようにレーザ光の発振部位という発熱しやすい部分をサブマウント３及び実装基板１の近くに配置することにより、効果的に放熱することができる。ジャンクションダウン実装する場合は、半導体レーザ素子４を、その一部が、サブマウント３の端部よりも光学部材１５側に突き出るように配置することが好ましい。突き出る長さは、例えば１０〜２０μｍ程度とすることができる。これにより、レーザ光がサブマウントに反射されることを抑制でき、また、実装基板の表面に平行な方向における半導体レーザ素子４と光学部材１５との距離を短くすることができる。つまり、半導体レーザ素子４を後述する光学部材１５により近接させることができる。これにより、半導体レーザ装置のサイズをより小さくすることができる。
【００６１】
半導体レーザ素子４は、１つのサブマウント３の上に１つのみ配置されていてもよいし、１つのサブマウント３の上に複数配置されていてもよい。複数の半導体レーザ素子４は、同じ波長帯、異なる波長帯のいずれでもよい。また、複数の半導体レーザ素子４は、行列状に載置されていてもよい。
【００６２】
（キャップ）
半導体レーザ素子４及び光学部材１５を被覆するようにキャップ８が実装基板１に取り付けられてよい。キャップ８により半導体レーザ素子４が気密封止されていることが好ましい。特に、発振波長が３００〜６００ｎｍ程度の半導体材料（例えば、窒化物半導体）を用いた半導体レーザ素子４を用いる場合には、有機物及び水分等を集塵しやすいため、キャップ８を設けることによって、レーザ装置内の気密性を高め、防水性、防塵性を高めることができる。また、この場合は、キャップ８により気密封止された内部に配置する部材は、樹脂等の有機物を含まない部材であることが好ましい。
【００６３】
キャップ８の形状は、有底の筒型（円柱又は多角形柱等）、錐台型（円錐台又は多角形錐台等）、ドーム型及びこれらの変形形状等が挙げられる。キャップ８は、例えば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ合金、コバール、真鍮等の材料を用いて形成することができる。実装基板１に設けられたキャップ８は、その一面に開口部が設けられていることが好ましい。開口部には透光性部材７が設けられている。透光性部材７からレーザ光を取り出すことができる。キャップ８は、溶接又は半田付け等の公知の方法により、実装基板１に固定することができる。
【００６４】
（レンズ）
レンズは、レーザ光を平行光化する、集光させるなどの役割を果たす。レンズは、光学部材ミラーによって反射されたレーザ光の進行方向に配置されていてもよいし、半導体レーザ素子と光学部材との間であって、半導体レーザ素子からのレーザ光が照射される位置に配置されていてもよい。
【００６５】
レンズは、レーザ光を透過することのできる材料が用いられ、石英、サファイア、プラスチック等、一般に用いられている材料によって形成することができる。種々のアプリケーションへの適用のため、半導体レーザ装置から取り出す光を平行光とすることが好ましい。そのため、レーザ光を半導体レーザ装置から平行光として出射させるために、コリメートレンズを用いることが好ましい。なお、レンズの形状は特に限定されず、円形又は楕円形であることが好ましい。レンズの大きさとしては、照射されるレーザ光の大きさ等に応じて任意に決定することができる。
【００６６】
実施形態３：半導体レーザ装置の製造方法
この実施形態の半導体レーザ装置の製造方法は、上述した光学部材と、半導体レーザ素子とを、半導体レーザ素子から出射するレーザ光が光学部材の反射膜に照射されるように、実装基板に固定することを含む。
実装基板に、まず半導体レーザ素子を固定し、次いで半導体レーザ素子から出射するレーザ光が光学部材の反射膜に当たるように光学部材を固定してもよいし、まず光学部材を固定し、光学部材の反射膜にレーザ光が当たるように、半導体レーザ素子を固定してもよいし、同時でもよい。
このように、半導体レーザ素子と光学部材とを固定することにより、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を出射方向と異なる方向に反射させることができる。
【００６７】
光学部材を実装基板に固定する場合、半導体レーザ素子に対面させる光学部材の面を、実装基板表面に対して４５度となるように固定することが好ましい。そのために、実装基板に対面させる光学部材の面を、例えば、上述したシリコン基板の｛１００｝面とするものが好ましい。これにより、上述のエッチング処理を施していない｛１１０｝面を反射面とすることができる。このような｛１１０｝面は、エッチングによる面荒れや欠陥の発生が無いため、反射面としてより適している。この場合には、実装基板表面に対して｛１１０｝面が４５度の角度で傾斜した反射面とすることができる。
【００６８】
光学部材を実装基板に固定する場合、上述したように、金属層及び／又は接着部材を介して固定することが好ましい。
【００６９】
半導体レーザ素子を実装基板に固定する場合、半導体レーザ素子をサブマウントに固定し、さらに、サブマウントを実装基板に、金属層及び／又は接着部材を介して固定するか、実装基板にサブマウントを固定し、半導体レーザ素子をサブマウントに固定することが好ましい。この場合、半導体レーザ素子をジャンクションダウン実装するのであれば、上述のとおり、半導体レーザ素子を、その一部が、サブマウントの端部よりも光学部材側に配置することが好ましい。半導体レーザ素子、サブマウント及び実装基板は、上述した金属層及び／又は接着部材を介して固定することができる。
【００７０】
光学部材を実装基板に固定し、その後に半導体レーザを実装基板に固定することにより、光学部材の位置をカメラ等で画像認識させ、光学部材の位置を基準として半導体レーザ素子の実装位置を決定することができる。これにより、簡便な方法で正確な位置に半導体レーザ素子及び光学部材を実装することができる。
【００７１】
半導体レーザ素子のｐ電極及びｎ電極は、実装基板を含むパッケージのアノード端子及びカソード端子とそれぞれ電気的に接続されるように配置する。例えば、半導体レーザ素子とサブマウントと光学部材を実装基板に固定した後、半導体レーザ素子の電極及びサブマウントの配線パターンを、実装基板の配線パターンとワイヤーボンディングにより電気的に接続する。
【００７２】
レンズを実装する場合には、任意に、レンズの位置合わせ及び接着を行ってもよい。レンズの実装の位置を決定した後、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等のＵＶ硬化接着剤、熱硬化接着剤等を用いて、レンズを任意の位置に固定する。
【００７３】
半導体レーザ装置をキャップにより封止する場合は、任意に、抵抗溶接、半田付け等で実装基板にキャップを接着すればよい。封止する際は、露点摂氏−１０度以下の乾燥した大気中、窒素雰囲気中等で封止することができる。また、各部材をアッシング又は熱処理等の方法を用いて前処理し、各部材に付着した水分、有機物の除去を行うことが好ましい。
以下に、実施形態の光学部材の製造方法、半導体レーザ装置の製造方法及び半導体レーザ装置の実施例を、図面を用いて具体的に説明する。
【００７４】
実施例１：光学部材の製造方法
（ａ：シリコン基板の準備）
まず、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、シリコン基板１１を準備する。このシリコン基板１１は、第１主面１１ａ及び第２主面１１ｃにおいて｛１１０｝面を有している。シリコン基板１１の厚みは、例えば、５００μｍである。
【００７５】
（ｂ：マスクパターンの形成）
シリコン基板１１の第１主面１１ａ及び第２主面１１ｃのほぼ全面に、ＣＶＤ装置によりＳｉＯ2膜を成膜する。そして、フォトリソグラフィにより、＜１００＞方向と＜１１０＞方向にそれぞれ沿った開口を有するマスク形成用のパターンを形成し、バッファードフッ酸によってＳｉＯ2膜をウェットエッチングする。これによって、＜１００＞方向と＜１１０＞方向にそれぞれ沿った開口１２ａ、１２ｂを有するマスクパターン１２を形成した。マスクパターン１２は、第１主面及び第２主面の開口１２ａの幅Ｑを３００μｍとし、開口１２ｂの幅Ｚを１５０μｍとする。第１主面側の開口１２ａの直下に第２主面側の開口１２ａが位置する。双方の開口１２ａの伸びる方向、つまり＜１００＞方向に沿った中心線は、一致している。また、マスクパターンの＜１００＞方向の辺長Ｘを５００μｍ、＜１１０＞方向の辺長Ｙを７００μｍとする。
【００７６】
（ｃ：傾斜面の形成）
次に、図２Ａに示すように、マスクパターン１２をマスクとして、シリコン基板１１の第１主面１１ａ及び第２主面１１ｃである｛１１０｝面を摂氏約９０度のＴＭＡＨで２４０分間ウェットエッチングする。これによって、＜１００＞方向に沿って、第１主面１１ａ及び第２主面１１ｃから深さ約２００μｍの４５度の傾斜面を露出させる。ここでの４５度の傾斜面に対向する面も４５度の傾斜面であり、断面形状を略Ｖ字状の溝とする。ここでの４５度の傾斜面１１ｂは｛１００｝面となる。なお、ウェットエッチングはマスクパターン１２の下にも回り込んで行われる。
また、同時に、＜１１０＞方向に沿って、第１主面１１ａから深さ約１５０μｍの３５度の傾斜面を露出させる。ここでの３５度の傾斜面に対向する面も３５度の傾斜面であり、断面形状を略Ｖ字状の溝とする。
その後、図２Ｂに示すように、マスクパターン１２をバッファードフッ酸によって除去する。
【００７７】
（ｄ：反射膜の形成）
図２Ｃに示すように、得られたシリコン基板１１の第１主面１１ａである｛１１０｝面に、ＥＣＲ装置を用いてＳｉＯ2膜／ＺｒＯ2膜（７５ｎｍ／５０ｎｍ）を８ペアの積層構造（合計膜厚１０００ｎｍ）で成膜して反射膜１３を形成する。この反射膜１３の入射角度４５度の波長４３０〜４６０ｎｍの光に対する反射率は９９％以上である。
【００７８】
（ｅ：シリコン基板の分割）
次に、図２Ｄに示すように、シリコン基板１１を、シリコン基板１１の＜１００＞方向のエッチングされたＶ字状溝の中央（Ｖ字頂点部分）から分割し、分割面１１ｆを備えるバー状のシリコン基板１１を得る。
【００７９】
任意に、シリコン基板１１の＜１１０＞方向に沿って、エッチングされたＶ字状溝の中央（Ｖ字頂点部分）から分割し、小片状のシリコン基板１１による、光学部材１５を形成する。
【００８０】
これによって、平面形状が略矩形のシリコン基板１１による光学部材１５を形成することができる。この光学部材１５は、図３に示すように、例えば、第１主面１１ａ側において、４５度の２つの傾斜面、つまり１１ｂ｛１００｝面と、３５度の２つの傾斜面、つまり１１ｄとの２種類の傾斜面を備える。そして、１１ｂ｛１００｝面と、３５度の傾斜面１１ｄとは、例えば、徐々に傾斜角度が変化した複数の面方位の面又は丸みをおびた曲面１１ｅによって連結されている。第２主面側においても同様である。
【００８１】
実施例２：半導体レーザ装置
この実施例の半導体レーザ装置１０は、図４Ａ及び４Ｂに示すように、主として、実装基板１と、実装基板１上に設けられたサブマウント３と、サブマウント３上に設けられた半導体レーザ素子４と、光学部材１５とを備える。また、半導体レーザ素子４及び光学部材１５は、キャップ８によって気密封止されている。
【００８２】
実装基板１は、長方形のＡｌＮからなる絶縁性のセラミック板１ａと、その下面に配置されたＣｕからなる金属部材１ｂによって構成されている。
実装基板１の上面には、金属層２Ａ、２Ｂが、半導体レーザ素子４及び光学部材１５が載置される部位にそれぞれ互いに離間して配置されている。
金属層２Ａは、実装基板１側からＴｉ（０．０６μｍ）／Ｐｔ（０．２μｍ）が積層されており、さらに、その上にＡｕ−Ｓｎ系共晶半田（３μｍ）が配置されている。金属層２Ｂは、実装基板１側からＴｉ（０．０６μｍ）／Ｐｔ（０．２μｍ）／Ａｕ（１μｍ）／Ｐｄ（０．３μｍ）が積層されており、さらに、その上にＡｕ−Ｓｎ系共晶半田（３μｍ）が配置されている。
【００８３】
光学部材１５は、実施例１で得られる光学部材１５であり、シリコンからなる。光学部材１５は、第１主面１１ａ及び第２主面１１ｃに対して４５度傾斜した傾斜面１１ｂである｛１００｝面を４つ備える。第１主面１１ａには、ＳｉＯ2膜／ＺｒＯ2膜（７５ｎｍ／５０ｎｍ）の積層構造からなる反射膜１３を有する。
光学部材１５の傾斜面１１ｂは、金属層２Ｂを介して、実装基板１に固定されている。光学部材１５の最下端から最上端までの高さ、つまり互いに平行に対向する傾斜面１１ｂ間の長さは１０００μｍである。
【００８４】
サブマウント３は、裏面に、Ｔｉ（０．０６μｍ）／Ｐｔ（０．２μｍ）が積層されたＡｌＮから構成されている。サブマウント３は、例えば、４５０μｍ×１９００μｍ×２００μｍ（厚み）の直方体形状を有する。
サブマウント３の実装基板１上への実装時には、実装基板１側からＴｉ（０．０６μｍ）／Ｐｔ（０．２μｍ）と、Ａｕ−Ｓｎ系共晶半田（３μｍ）と、Ｐｔ（０．２μｍ）／Ｔｉ（０．０６μｍ）がこの順に積層され、加熱によって実装される。
【００８５】
半導体レーザ素子４は、サブマウント３上に、例えば、Ａｕ−Ｓｎ系共晶半田を介して配置されている。半導体レーザ素子４は、窒化物半導体から形成された発振波長４４５ｎｍの略矩形の素子（１５０×１２００μｍ）である。
半導体レーザ素子４の光学部材１５側の端面は、サブマウント３の光学部材１５側の端面よりも、光学部材１５側に配置されている。その端面間の距離は、例えば、１５μｍである。
半導体レーザ素子４の光出射面は、光学部材１５の反射面と対面しており、１００μｍ程度離間して配置されている。
【００８６】
キャップ８は、半導体レーザ素子４及び光学部材１５を気密封止するように実装基板１上に固定されている。キャップ８は上面に開口部を有しており、開口部にはガラスからなる透光性部材７が設けられている。
【００８７】
このような半導体レーザ装置１０では、光学部材１５において、第１主面又は第２主面のいずれかの平滑度に非常に優れた面に膜質の良好な反射膜が配置していることにより、反射効率及び耐久性に優れた半導体レーザ装置を安価に得ることができる。
さらに、第１主面及び第２主面に対して傾斜し、互いに平行な一対の面が、高精度に、第１主面及び第２主面に対して４５度に制御されているために、この傾斜面の一方によって安定して光学部材１５を固定することができる。そして他方の傾斜面は、実装基板及び半導体レーザ装置に対して平行、つまり水平面とすることができるために、吸引装置等による光学部材１５のハンドリング性を向上させることができ、ピックアップ等の作業効率を向上させることができる。
【００８８】
また、半導体レーザ素子４の大部分をサブマウント３上に配置させることができるために、サブマウント３による放熱性を確保することができる。さらに、半導体レーザ素子４と光学部材１５とを近接させることができるため、レーザ光のビーム径を小さく維持することができ、高輝度の光を得ることができる。
【００８９】
実施例３：半導体レーザ装置
この実施例の半導体レーザ装置１０Ａは、図５に示すように、光学部材１５と半導体レーザ素子４との間にレンズ６が配置されている以外、実質的に半導体レーザ装置１０と同様の構成を有する。
レンズ６は、半導体レーザ素子４から出射された光をコヒーレント光にするためのコリメートレンズ機能を有する。
【００９０】
実施例４：光学部材の製造方法
この実施例の光学部材の製造方法では、傾斜面をエッチングにより形成する際に、断面形状を略Ｖ字状の溝とし（図２Ｃ参照）、その後さらにエッチングを進行させて、図６に示すように、第１主面側及び第２主面側の双方の溝を連結させる以外、実質的に実施例１と同様の方法によって光学部材２５を形成する。
【００９１】
よって、シリコン基板の分割をする場合に、シリコン基板１１の＜１００＞方向での分割を省略することができ、製造工程の簡略化を図ることができる。
また、この光学部材２５では、上述した光学部材の効果に加え、光学部材１５に比較して、傾斜面１１ｂの面積を若干大きく採ることができる。よって、半導体レーザ装置の実装基板へのより安定した固定を図ることができ、吸引装置等による光学部材１５のハンドリング性をより一層向上させ、ピックアップ等の作業効率を向上させることができる。
【００９２】
実施例５：光学部材の製造方法
この実施例の光学部材の製造方法では、実施例１と同様のシリコン基板１１を準備し、図７Ａ及び７Ｂに示すように、シリコン基板１１の第１主面１１ａ及び第２主面１１ｃに、それぞれ、＜１００＞方向と＜１１０＞方向にそれぞれ沿った開口を有するマスクパターン３２Ｘ、３２Ｙを形成する。
このマスクパターン３２Ｘ及び３２Ｙは、＜１００＞方向に伸びる開口３２Ｘａ及び３２Ｙａの幅が異なっている。開口３２Ｘａの幅Ｑは、２５０μｍであり、開口３２Ｙａの幅Ｑ２は、５００μｍである。開口３２Ｘａ、３２Ｙａの＜１００＞方向に沿った中心線は、互いに一致した位置に存在する。
このマスクを用いて、実施例１と同様にエッチングし、反射膜１３を形成し、シリコン基板１１を分割することにより、図７Ｃに示すような光学部材３５を得ることができる。
【００９３】
この光学部材３５では、上述した光学部材の効果に加え、光学部材１５に比較して、傾斜面１１ｂ２の面積を傾斜面１１ｂ１の面積よりも若干大きく採ることができる。よって、傾斜面１１ｂ２を半導体レーザ装置の実装基板への固定に用いる場合には、より安定した固定を図ることができる。
あるいは、傾斜面１１ｂ１を半導体レーザ装置の実装基板への固定に用いる場合には、傾斜面１１ｂ２に対して吸引装置等を適用することができ、光学部材１５のハンドリング性をより一層向上させ、ピックアップ等の作業効率を向上させることができる。
【００９４】
実施例６：光学部材の製造方法
この実施例の光学部材の製造方法では、実施例１と同様のシリコン基板１１を準備し、図８Ａ及び８Ｂに示すように、シリコン基板１１の第１主面１１ａ及び第２主面１１ｃに、それぞれ、＜１００＞方向と＜１１０＞方向にそれぞれ沿った開口を有するマスクパターン４２Ｘ、４２Ｙを形成する。
このマスクパターン４２Ｘ及び４２Ｙは、＜１００＞方向に伸びる開口４２Ｘａ及び３２Ｙａの幅は同じであるが、透視平面において、開口４２Ｘａ、４２Ｙａの＜１００＞方向に沿った中心線は、等間隔で交互に存在する。第１主面１１ａ及び第２主面１１ｃそれぞれにおける開口のピッチは、実施例１の２倍である。
このマスクを用いて、実施例１と同様にエッチングし、反射膜１３を形成し、シリコン基板１１を分割することにより、分割面１１ｆをも備える、図８Ｃに示すような光学部材４５を得ることができる。
【００９５】
この光学部材４５では、上述した光学部材の効果に加え、第１主面及び第２主面のそれぞれにおいて、傾斜面を構成する面積を低減、つまり半減させることができるために、反射面となる第１主面又は第２主面の面積を大きく採ることができる。よって、半導体レーザ装置へ適用する場合に、実装マージンに余裕を与えることができるために、半導体レーザ装置への実装をより簡便に行うことができる。
【００９６】
実施例６：半導体レーザ装置
この実施例の半導体レーザ装置４０は、図９に示すように、光学部材１５に代えて、光学部材４５を用いた以外、実質的に半導体レーザ装置１０と同様の構成である。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本実施形態の製造方法によれば、近年需要が増している高出力半導体レーザ装置、低コスト小型半導体レーザ装置等、大きさ及び形状を問わず幅広いレーザ装置に対し、安価で品質の高い傾斜反射面を有し、且つハンドリング性の良好な光学部材を容易に提供でき、さらに、それにより得られる光学部材を用いた半導体レーザ装置を提供することができる。特に、表面実装型の半導体レーザ装置に適している。また、本実施形態の半導体レーザ装置は、光ディスク、光通信システム、プロジェクタ、ディスプレイ、印刷機又は測定器等のデバイスに幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
１  実装基板
１ａ  セラミック板
１ｂ  金属部材
２Ａ、２Ｂ  金属層
３  サブマウント
４  半導体レーザ素子
１５、２５、３５、４５  光学部材
６  レンズ
７  透光性部材
８  キャップ
１０、１０Ａ、４０  半導体レーザ装置
１１  シリコン基板
１１ａ  第１主面｛１１０｝
１１ｂ、１１ｂ１、１１ｂ２  傾斜面｛１００｝
１１ｃ  第２主面｛１１０｝
１１ｄ  傾斜面
１１ｅ  複数の面方位の面又は曲面
１１ｆ  分割面
１２、３２Ｘ、３２Ｙ、４２Ｘ、４２Ｙ  マスクパターン
１２ａ、１２ｂ、３２Ｘａ、３２Ｙａ、４２Ｘａ、４２Ｙａ  開口
１３  反射膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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