(57)【要約】【課題】受光素子を内蔵した小型の半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】絶縁性サブマウント１３を介してリードフレーム１１に載置された半導体レーザ素子１４と、リードフレーム１１上に載置され、側面に半導体レーザ素子１４の一端面から放射されるモニタ光２１を受光する受光面１５を有する受光素子１６とを具備している。受光面１５はモニタ光２１の照射面積より大きく、且つｐｎ接合面と受光面１５との距離はｐｎ接合面と受光面１５を除く側面との距離より小さい。【選択図】図１
2008004914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台座を介して支持基台に載置された半導体レーザ素子と、
前記支持基台に載置され、側面に前記半導体レーザ素子の一端面から放射されるレーザ光
を受光する受光面を有する受光素子と、
を具備することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
台座を介して支持基台に載置され、複数のレーザ光を放射する半導体レーザ素子と、
側面に前記半導体レーザ素子の一端面から放射される複数のレーザ光をそれぞれ受光する
複数の受光面を有し、前記複数のレーザ光が交差しないように前記支持基台に載置された
受光素子と、
を具備することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
台座を介して支持基台に載置された複数の半導体レーザ素子と、
側面に前記複数の半導体レーザ素子の一端面から放射されるレーザ光をそれぞれ受光する
複数の受光面を有し、前記複数のレーザ光が交差しないように前記支持基台に載置された
受光素子と、
を具備することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記受光素子が、フリップチップであることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載
の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記支持基台から前記半導体レーザ素子のレーザ光放射領域までの高さと、前記支持基
台から前記受光素子の受光面までの高さとが等しいことを特徴とする請求項１乃至請求項
４に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記受光素子が第１導電型の基板に形成された第２導電型の不純物拡散層を具備し、前
記受光面は前記レーザ光の照射面積より大きく、且つ前記不純物拡散層と前記受光面との
距離は前記不純物拡散層と前記受光面を除く側面との距離より小さいことを特徴とする請
求項１乃至請求項５に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記受光素子の受光面に、前記レーザ光の反射を防止する反射防止膜が形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６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】
本発明は、光出力をモニタするための受光素子を内蔵した半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ装置はＤＶＤ（digital versatile disk）やＣＤ（Compact disk）の記録
・再生装置の光ピックアップヘッドの光源として用いられ、光出力の安定化を図るために
、受光素子により光出力をモニタし、光出力が一定になるように半導体レーザ素子の駆動
電流にフィードバックしている。
【０００３】
そのため、光出力をモニタする受光素子を内蔵した半導体レーザ装置においては、半導
体レーザ素子と受光素子との光学的結合を確実に行う必要がある。
【０００４】
従来、メタルキャンタイプの外囲器を有する半導体レーザ装置では、端面出射型の半導
体レーザ素子と表面入射型の受光素子とを直角、または直角より若干傾けて配置し、半導
体レーザ素子の端面から出射したレーザ光を受光素子の表面に形成された受光面に入射さ
せている。
【０００５】
また、リードフレームタイプの外囲器を有する半導体レーザ装置では、端面出射型の半
導体レーザ素子と表面入射型の受光素子とを段差を設けて表面実装し、半導体レーザ素子
の端面から出射したレーザ光を受光素子の上方に設けた反射板で反射させて受光素子の表
面に形成された受光面に入射させている。
【０００６】
然しながら、従来の半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子と受光素子、または半導体
レーザ素子と反射板とが三次元的に配置されているので、小型化、特に薄型化するのが難
しいという問題がある。
【０００７】
これに対して、端面出射型の半導体レーザ素子と側面入射型の受光素子とを同一平面上
に配置して小型化を図った半導体レーザ装置が知られている（例えば特許文献１参照。）
。
【０００８】
特許文献１に開示された半導体レーザ装置は、基板上の一部に形成され、受光面として
の側面を有し、外部からの入射光を受光面で受光して電気信号に変換する光吸収層と、入
射光に対して透光性を有し入射光を受光面に導くウィンドウ層とを有する受光素子を備え
ている。
【０００９】
然しながら、特許文献１に開示された半導体レーザ装置は、円柱状の光吸収層をウィン
ドウ層が同軸的に囲んでいるので、受光素子の構造が複雑であり、且つ外乱光の影響を受
け易いという問題がある。
【特許文献１】特開２００２−３０５３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、受光素子を内蔵した小型の半導体レーザ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様の半導体レーザ装置は、台座を介して支持基台に載置された半導体レー
ザ素子と、前記支持基台に載置され、側面に前記半導体レーザ素子の一端面から放射され
るレーザ光を受光する受光面を有する受光素子とを具備することを特徴としている。
【００１２】
本発明の別態様の半導体レーザ装置は、台座を介して支持基台に載置され、複数のレー
ザ光を放射する半導体レーザ素子と、側面に前記半導体レーザ素子の一端面から放射され
る複数のレーザ光をそれぞれ受光する複数の受光面を有し、前記複数のレーザ光が交差し
ないように前記支持基台に載置された受光素子と、を具備することを特徴としている。
【００１３】
本発明の更に別態様の半導体レーザ装置は、台座を介して支持基台に載置された複数の
半導体レーザ素子と、側面に前記複数の半導体レーザ素子の一端面から放射されるレーザ
光をそれぞれ受光する複数の受光面を有し、前記複数のレーザ光が交差しないように前記
支持基台に載置された受光素子と、を具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、受光素子を内蔵した小型の半導体レーザ装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明の実施例１に係る半導体レーザ装置について、図１乃至図３を用いて説明する。
図１は半導体レーザ装置の構成を示す断面図、図２は半導体レーザ装置の外観を示す斜視
図、図３は半導体レーザ装置に内蔵された受光素子を示す図で、図３（ａ）はその平面図
、図３（ｂ）はＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図である。
【００１７】
図１および図２に示すように、本実施例の半導体レーザ装置１０は、リードフレーム１
１と、リードフレーム１１の一側のマウントベッド１２上に絶縁性のサブマウント（台座
）１３を介してフェースダウンで載置された半導体レーザ素子１４と、半導体レーザ素子
１４と離間してマウントベッド１２上に載置され、半導体レーザ素子１４と対向する側面
に半導体レーザ素子１４の一端面から放射されるレーザ光を受光する受光面１５を有する
受光素子１６とを具備している。
【００１８】
更に、リードフレーム１１の下面を露出させて、リードフレーム１１をモールドすると
ともに、半導体レーザ素子１４側にレーザビーム１７を外部に放射するための開口を有す
る筐体１８と、筐体１８に冠着されるとともに、半導体レーザ素子１４側に開口を有する
蓋体１９とを具備している。
【００１９】
リードフレーム１１の他側のリードピン２０は、筐体１８の内部で屈曲して側面から外
部に延伸している。  
半導体レーザ素子１４および受光素子１６は、ワイヤ２２、２３を介してそれぞれリー
ドピン２０に接続され、外部に電気的に接続されている。
【００２０】
リードフレーム１１は、例えば金（Ａｕ）メッキされた鉄ニッケル合金（Ｆｅ―Ｎｉ）
である。絶縁性のサブマウント１３は、熱伝導率の高い絶縁部材、例えばＡｌＮ、ＳｉＣ
などのセラミックスにより形成され、半導体レーザ素子１４において発生した熱を放散す
るヒートシンクの役割も有している。
【００２１】
半導体レーザ素子１４は、端面放射型の半導体レーザ素子、例えばＩｎＧａＡｌＰ系の
赤色半導体レーザ素子である。受光素子１６は、側面入射型の受光素子、例えばシリコン
フォトダイオードである。
【００２２】
半導体レーザ素子１４の後端面からモニタ光２１が放射されると、モニタ光２１は受光
素子１６の受光面１５に入射する。
【００２３】
半導体レーザ素子１４から放射されるレーザビームの断面形状は、例えば縦方向の広が
り角度が２０〜４０°、横方向の広がり角度が５〜２０°で、素子の厚さ方向を長軸とす
る楕円状である。
【００２４】
従って、半導体レーザ素子１４と受光素子１６との距離Ｌ１はできるだけ短いほうが受
光素子１６の受光面１５のサイズが小さくてすむので、例えば組み立て精度等を考慮して
５０μｍ程度が適当である。
【００２５】
これにより、リードフレーム１１から半導体レーザ素子１４のレーザ光放射領域までの
高さと、リードフレーム１１から受光素子１６の受光面１５までの高さとが等しくなる。
【００２６】
図３に示すように、受光素子１６は、例えばキャリア濃度が１Ｅ１７ｃｍ−３、厚さが
１５０μｍ程度のｎ型シリコン基板３１の表面に、例えばキャリア濃度が１Ｅ１８ｃｍ−
３程度のｐ型拡散層３２が、シリコン基板３１の側面３１ａ側に寄せて形成されている。
【００２７】
受光面１５のサイズ、即ちｐ型拡散層３２の深さ（受光素子１６の回路面とｐｎ接合面
３２ａとの距離）Ｌ３とｐ型拡散層３２の幅Ｌ４が、モニタ光２１が受光面１５を照射す
る照射領域φより大きく設定されている。
【００２８】
更に、受光面１５が形成された側面３１ａとｐｎ接合面３２ｂとの距離Ｌ２が、受光面
１５が形成されていない側面３１ｂとｐｎ接合面３２ｃとの距離Ｌ５、側面３１ｃとｐｎ
接合面３２ｄとの距離Ｌ６、側面３１ｄとｐｎ接合面３２ｅとの距離Ｌ７のいずれよりも
小さく設定されている。
【００２９】
シリコン基板３１の表面にｐ型拡散層３２を露出させて保護膜３３、例えばシリコン酸
化膜が形成され、シリコン基板３１の側面３１ａに反射防止膜３４、例えばシリコン酸化
膜が形成されている。
【００３０】
反射防止膜３４の膜厚は、（２ｍ＋１）λ／（４ｎ）に設定されている。ここで、λは
モニタ光２１の波長、ｎはシリコン酸化膜の屈折率、ｍは０または自然数を意味している
。
【００３１】
更に、ｐ型拡散層３２を覆うようにｐ側電極３５が形成され、シリコン基板３１の裏面
にｎ側電極３６が形成されている。
【００３２】
これにより、シリコン基板３１の側面３１ａに反射防止膜３４を有する受光面１５が形
成された受光素子１６が得られる。
【００３３】
シリコン基板３１の側面３１ａの受光面１５に反射防止膜３４を介して入射したモニタ
光２１がｐｎ接合面３２ｂに到達すると、キャリア（電子、正孔対）が発生する。  
このキャリアはｐｎ接合面３２ｂに加えられた電界（図示せず）によりｐ側電極３５、
ｎ側電極３６にそれぞれ移動する。その結果、光電流が発生する。
【００３４】
従って、シリコン基板３１の側面３１ａの受光面１５とｐｎ接合面３２ｂとの距離Ｌ２
は、ｐｎ接合面３２ｂの空乏層（図示せず）の幅より大きく、且つシリコン基板３１によ
るモニタ光２１の吸収が無視できる、例えば５〜１０μｍ程度が好ましい。
【００３５】
半導体レーザ素子１４と受光素子１６との距離Ｌ１が５０μｍの場合に、受光面１５を
照射するモニタ光２１の照射幅は、縦方向４０μｍ程度、横方向２０μｍ程度である。  
従って、ｐ型拡散層３２の深さＬ３は４０μｍ程度以上、ｐ型拡散層３２の横幅Ｌ４は
２０μｍ程度以上とすることが好ましい。
【００３６】
受光素子１６の表面に入射した散乱光は、ｐ型拡散層３２がｐ側電極３５により覆われ
ているので、シリコン基板３１内に進入することができない。  
従って、散乱光がｐｎ接合面３２ａに到達することによりノイズとなるキャリアが発生
するのを防止することができる。
【００３７】
また、受光面１５が形成されていない側面３１ｂ、３１ｃ、３１ｄに入射した散乱光は
、距離Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７がＬ２よりそれぞれ大きいので、シリコン基板３１により多く吸
収される。  
従って、散乱光がｐｎ接合面３２ｃ、３２ｄ、３２ｅに到達することによりノイズとな
るキャリアが発生するのを防止することができる。
【００３８】
これにより、半導体レーザ素子１４からのモニタ光２１を側面に受光面１５が形成され
た受光素子１６で受光することにより、十分な光学的結合を得ることが可能である。
【００３９】
受光素子１６の製造方法について説明する。図４および図５は受光素子１６の製造工程
を順に示す断面図である。  
始に、図４（ａ）に示すように、ｎ型シリコン基板４０上に、熱酸化法によりシリコン
酸化膜４１を形成する。
【００４０】
次に、図４（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜４１上にフォトリソグラフイー法によ
り開口パターン４２を有するレジスト膜４３を形成し、レジスト膜４３をマスクとして、
例えばフッ酸系のエッチング液によりシリコン酸化膜４１をエッチングし、シリコン基板
４０を露出させる。
【００４１】
次に、図４（ｃ）に記すように、レジスト膜４３を除去した後、シリコン基板４０にホ
ウ素イオン（Ｂ＋）を、例えば加速電圧３００ｋｅＶでドース量５Ｅ１３ｃｍ−２程度、
注入する。
【００４２】
次に、図４（ｄ）に示すように、例えば１０００℃でイオン注入したホウ素の活性化ア
ニールを行い、ｐ型拡散層４４を形成する。
【００４３】
次に、図５（ａ）に示すように、シリコン酸化膜４１を除去した後、図５（ｂ）に示す
ように、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法により、図示しないマスクを用いて、
ｐ型拡散層４４より深いトレンチ４５を形成する。  
トレンチ４５の内壁は受光面１５となるので、モニタ光２１の散乱を防止するためにエ
ッチング等により鏡面状に仕上げておくことが望ましい。  
トレンチ４５の幅は、次に述べるトレンチ４５の内壁にシリコン酸化膜４６ｂが形成で
き、且つチップに分割するときに受光面１５が損傷を受けないように、例えば数十μｍ程
度に設定する。
【００４４】
次に、図５（ｃ）に示すように、ｐ型拡散層４４上を除き、トレンチ４５の側壁を含む
シリコン基板４０上に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によりシリコン
酸化膜４６ａ、４６ｂを形成する。  
シリコン酸化膜４６ｂの膜厚を、上述したように（２ｍ＋１）λ／（４ｎ）に設定する
ことにより、シリコン酸化膜４６ｂは反射防止膜として機能させることができる。
【００４５】
次に、図５（ｄ）に示すように、ｐ型拡散層４４上にｐ側電極４７を形成し、シリコン
基板４０の裏面にｎ側電極４８を形成する。  
次に、ブレードを用いてシリコン基板４０をダイシングライン４９ａ、４９ｂ、４９ｃ
に沿って切断することにより、図３に示す側面３１ａに受光面１５を有する受光素子１６
が得られる。
【００４６】
受光素子１６を内蔵した半導体レーザ装置１０の製造方法について説明する。図６は半
導体レーザ装置１０の製造工程を順に示す断面図である。
【００４７】
始に、図６（ａ）に示すように、リードフレーム１１の下面を露出させて樹脂モールド
された筐体１８を形成する。
【００４８】
次に、図６（ｂ）に示すように、リードフレーム１１のマウントベッド１２上に、例え
ばハンダ層（図示せず）を介して絶縁性のサブマウント１３を接合する。  
サブマウント１３上に、例えば金錫共晶のはんだ層（図示せず）を介して半導体レーザ
１４をフェースダウンで接合する。  
半導体レーザ１４と離間して、マウントベッド１２上に、例えばハンダ層（図示せず）
を介して受光素子１６を接合する。  
本明細書では、半導体レーザ素子１４の発光領域がサブマウント側になるように載置す
る場合をフェースダウンと言う。
【００４９】
次に、図６（ｃ）に示すように、半導体レーザ素子１４および受光素子１６を、例えば
金ワイヤ２２、２３によりワイヤボンディングして、リードフレーム１１のリードピン２
０にそれぞれ電気的に接続する。  
次に、筐体１８に蓋体１９を冠着することにより、図１に示す半導体レーザ装置１０が
完成する。
【００５０】
以上説明したように、本実施例の半導体レーザ装置１０は、半導体レーザ素子１４が段
差を有する支持基台の上部に載置され、側面３１ａに受光面１５を有する受光素子１６が
段差を有する支持基台の下部に載置されている。
【００５１】
その結果、リードフレーム１１から半導体レーザ素子１４のレーザ光放射領域までの高
さと、リードフレーム１１から受光素子１６の受光面１５までの高さとが等しくなるよう
に配置され、十分な光学的結合を得ることができる。
【００５２】
従って、モニタ光２１を受光素子１６に入射させるための三次元的な構造が不要であり
、受光素子１６を内蔵した小型の半導体レーザ装置１０が得られる。
【００５３】
ここでは、シリコン基板４０をダイシングライン４９ａ〜４９ｃに沿ってダイシングし
て、受光素子１６をチップに分離する場合について説明したが、スクライブにより分離す
ることもできる。  
スクライブによれば側面３１ａ〜３１ｄは鏡面状になるので、側面３１ａ〜３１ｄに入
射する散乱光を反射させて受光素子１６内に進入するのを抑制することができる利点があ
る。
【００５４】
更に、側面３１ａ〜３１ｄに入射する散乱光を吸収するように、例えば高濃度の砒素を
ドープした不純物層をｎ型シリコン基板３１の受光面１５が形成されていない側面３１ｂ
、３１ｃ、３１ｄに沿ってｐ型不純物拡散層３２を囲うように形成しても良い。
【００５５】
反射防止膜３４がシリコン酸化膜４６ｂである場合について説明したが、他の透明な絶
縁膜、例えば１／４波長の奇数倍の厚さにプラズマＣＶＤ法で形成したシリコン窒化膜で
あっても構わない。
【００５６】
また、不純物拡散層４４をイオン注入法により形成する場合について説明したが、熱拡
散法によっても構わない。  
シリコン基板４０がｎ型、不純物拡散層４４がｐ型である場合について説明したが、シ
リコン基板がｐ型、不純物拡散層がｎ型とすることも可能である。
【実施例２】
【００５７】
図７は、本発明の実施例２に係る半導体レーザ装置の構造を示す断面図である。本実施
例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略
し、異なる部分について説明する。本実施例が実施例１と異なる点は、受光素子をフリッ
プチップとしたことにある。
【００５８】
即ち、図７に示すように、本実施例の半導体レーザ装置６０は、絶縁性のサブマウント
６１上にフェースダウンで載置された半導体レーザ素子1４と、絶縁性のサブマウント６
１上に半導体レーザ素子1４と離間して載置され、半導体レーザ素子1４と対向する側面に
受光面６２を有するフリップチップ構造の受光素子６３とを具備している。
【００５９】
リードフレーム１１と絶縁性のサブマウント６１により支持基台が構成され、支持基台
上に半導体レーザ素子１４が載置され、支持基台上に受光素子１６が載置されている。
【００６０】
図８に示すように、受光素子６３はｐ側電極３５と同じ面にｎ側電極６４を具備し、ｐ
側電極３５およびｎ側電極６４上に、例えば数十ミクロン程度の金ボール(バンプ)６５、
６６が形成されている。
【００６１】
受光素子６３のｐ側電極３５はバンプ６５を介して絶縁性のサブマウント６１上に形成
された配線６７と電気的に接続されている。  
同様に、受光素子６３のｎ側電極６４はバンプ６６を介して絶縁性のサブマウント６１
上に形成された配線６８と電気的に接続されている。
【００６２】
これにより、半導体レーザ素子１４と受光素子６３を同一サブマウント６１上に実装し
て、サブマウント６１から半導体レーザ素子１４のレーザ光放射領域までの高さと、サブ
マウント６１から受光素子６３の受光面６２までの高さとが等しくなるように配置するこ
とができる。
【００６３】
以上説明したように、本実施例の半導体レーザ装置６０は、フリップチップ構造の受光
素子６３を具備しているので、受光素子６３とリードピン２０とを電気的に接続するワイ
ヤが不要になる。従って、ワイヤの断線等が生じることがなく、信頼性が向上する利点が
ある。
【実施例３】
【００６４】
本発明の実施例３に係る半導体レーザ装置について、図９乃至図１１を用いて説明する
。図９は半導体レーザ装置の構成を示す図で、図９（ａ）はその平面図、図９（ｂ）はＢ
−Ｂ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図、図１０は半導体レーザ装置の受光素子を
示す図で、図１０（ａ）はその斜視図、図１０（ｂ）はＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印方向
に眺めた断面図、図１１は半導体レーザ装置の動作を比較例と対比して示すタイミンクチ
ャートである。
【００６５】
本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説
明は省略し、異なる部分について説明する。  
本実施例が実施例１と異なる点は、複数のレーザ光を放射する半導体レーザ素子と、複
数の受光面を有する受光素子とを有することにある。
【００６６】
即ち、図９に示すように、本実施例の半導体レーザ装置７０は、一端面から互いに平行
に第１レーザビーム７１ａおよび第２レーザビーム７１ｂを放射し、他端面から互いに平
行に第１モニタ光７１ｃおよび第２モニタ光７１ｄを放射する半導体レーザ素子７１と、
半導体レーザ素子７１と対向する側面に半導体レーザ素子７１から放射される第１モニタ
光７１ｃおよび第２モニタ光７１ｄを受光する第１受光面７２ａおよび第２受光面７２ｂ
を有する受光素子７２とを具備している。
【００６７】
半導体レーザ素子７１は、互いに平行に形成された２つの活性層および共振器を備えた
２ビーム／１チップの半導体レーザ素子で、例えばそれぞれ波長が７９０ｎｍのＡｌＧａ
Ａｓ系半導体レーザ素子である。  
第１レーザビーム７１ａおよび第２レーザビーム７１ｂの発光領域の離間距離Ｌ８は、
例えば１０μｍ〜１００μｍ程度である。
【００６８】
受光素子７２の第１受光面７２ａおよび第２受光面７２ｂの面積は、例えば数１０μｍ
2〜数１００μｍ2程度である。
【００６９】
第１モニタ光７１ｃおよび第２モニタ光７１ｄの水平方向の広がり角度の半値角が１０
°程度のとき、半導体レーザ素子７１と受光素子７２との距離Ｌ１が３００μmとするこ
とにより、第１モニタ光７１ｃおよび第２モニタ光７１ｄを第１受光面７２ａおよび第２
受光面７２ｂにそれぞれ照射することができる。
【００７０】
これにより、第１レーザビーム７１ａおよび第２レーザビーム７１ｂをそれぞれ独立し
て制御することが可能となる。
【００７１】
例えば、複写機やレーザビームプリンタのデータ書き込みなどに使用する場合に、第１
レーザビーム７１ａおよび第２レーザビーム７１ｂの光出力制御（ＡＰＣ：Automatic Po
wer Control）を同時に行えるだけでなく、データの書き込み中にも光出力制御（ＡＰＣ
）を行うことができる。
【００７２】
図１０に示すように、受光素子７２は、側面に第１受光面７２ａおよび第２受光面７２
ｂを有し、第１および第２受光面７２ａ、７２ｂの間に分離溝７３が形成されている。
【００７３】
第１および第２受光面７２ａ、７２ｂの受光領域の離間距離は、半導体レーザ素子７１
の第１および第２モニタ光７１ｃ、７１ｄの発光領域の離間距離Ｌ８と同じに設定されて
いる。
【００７４】
分離溝７３は、第１受光面７２ａと第２受光面７２ｂを電気的に分離するために、少な
くとも受光面７２ａ、７２ｂからｐ型不純物拡散層３２のｐｎ接合面３２ｂに至る長さＬ
２、およびｎ型シリコン基板３１の表面からｐ型不純物拡散層３２のｐｎ接合面３２ａに
至る深さＬ３を有している。
【００７５】
受光素子７２は、図４および図５に示す工程に従い、断面と垂直方向（紙面の垂直方向
）に、分離溝７３の幅Ｌ９、例えば５μｍだけ離間して開口パターンを２つ設けることに
より製造される。  
具体的には、図４（ｂ）に示す製造工程において、Ｃ−Ｃ線に沿って切断した断面と垂
直方向（紙面の垂直方向）に、分離溝の幅Ｌ９、例えば５μｍだけ離間して開口パターン
４２を２つ設ける。  
次に、図５（ｂ）に示す工程において、ＲＩＥ法により異方性エッチングを行い、長さ
Ｌ２、深さＬ３、幅Ｌ９の分離溝７３を形成する。  
ここでは、分離溝の深さＬ３をトレンチ４５の深さと同じにして、トレンチ４５と同時
に形成することが工程上望ましい。
【００７６】
次に、図５（ｃ）に示す工程において、分離溝３７の内壁および底面にもシリコン酸化
膜４６ｂを同時に形成する。  
次に、図５（ｄ）に示す工程において、第１ｐ側電極７４ａ、第２ｐ側電極７４ｂおよ
び共通ｎ側電極７５を形成する。
【００７７】
図１１は半導体レーザ装置７０の動作を比較例と対比して示すタイミングチャートで、
図１１（ａ）が本実施例の場合、図１１（ｂ）が比較例の場合である。
【００７８】
本明細書では、比較例とは第１レーザビームおよび第２レーザビームを放射する半導体
レーザ素子と、単一の受光面を有する受光素子を具備する半導体レーザ装置を意味してい
る。
【００７９】
半導体レーザ装置７０を、例えば複写機やレーザビームプリンタのデータ書き込みなど
に使用する場合に、第１レーザビーム７１ａおよび第２レーザビーム７１ｂを同時に駆動
することにより、２倍速でデータを書き込むことができる。  
そのためには、通電電流による光出力制御（ＡＰＣ：Automatic Power Control）を行
い、第１レーザビーム７１ａおよび第２レーザビーム７１ｂの光出力を安定させる必要が
ある。
【００８０】
始めに、比較例について説明する。  
図１１（ｂ）に示すように、比較例では、受光素子は単一の受光面を有しているのみな
ので、第１モニタ光７１ｃおよび第２モニタ光７１ｄのいずれかしか受光することができ
ない。
【００８１】
そのため、第１レーザビーム７１ａおよび第２レーザビーム７１ｂのレーザ出力を一定
に保つためには、第１レーザビーム７１ａおよび第２レーザビーム７１ｂを片方ずつオン
して光出力制御（ＡＰＣ）を行う必要がある。
【００８２】
具体的には、期間ｔ２−１ｔで、第１レーザビーム７１ａをオン、第２レーザビーム７
１ｂをオフし、第１モニタ光７１ｃを受光して、第１レーザビーム７１ａが一定になるよ
うに第１半導体レーザ素子７１の駆動電流を調節する。
【００８３】
次に、期間ｔ３−ｔ２で、第１レーザビーム７１ａをオフ、第２レーザビーム７１ｂを
オンし、第２モニタ光７１ｄを受光して、第２レーザビーム７１ｂが一定になるように第
１半導体レーザ素子７１の駆動電流を調節する。
【００８４】
次に、期間ｔ４−ｔ３で、予め光出力が調節された第１および第２レーザビーム７１ａ
、７１ｂを用いて、レーザビームプリンタへデータを２倍速で書き込むことができるよう
になる。  
次に、時刻ｔ４以降は、上記動作を繰り返す。即ち、定電流駆動では第１半導体レーザ
素子７１の発熱などにより、第１レーザビーム７１ａおよび第２レーザビーム７１ｂの光
出力が変動する。そのため、光出力の許容範囲を逸脱しないように光出力制御（ＡＰＣ）
を間欠的に行いながら、データ書き込みが継続される。
【００８５】
一方、図１１（ａ）に示すように、本実施例では、受光素子７２は２つの独立した受光
面、第１受光面７２ａおよび第２受光面７２ｂを有しているので、第１モニタ光７１ｃお
よび第２モニタ光７１ｄを同時に受光することができる。
【００８６】
そのため、第１レーザビーム７１ａおよび第２レーザビーム７１ｂは、いつでも独立に
光出力制御（ＡＰＣ）が行え、且つレーザビームプリンタへのデータ書き込みを行うこと
ができる。
【００８７】
従って、光出力制御（ＡＰＣ）を行う期間を設ける必要かなく、データ書き込み時間を
短縮することができる。また、半導体レーザ素子７１の駆動回路を簡素化することができ
る。
【００８８】
以上説明したように、本実施例の半導体レーザ装置７０は、独立した２のレーザビーム
、第１レーザビーム７１ａおよび第２レーザビーム７１ｂを放射する半導体レーザ素子７
１と、独立した２つの受光面、第１受光面７２ａおよび第２受光面７２ｂを有する受光素
子７２と、を有している。  
その結果、第１レーザビーム７１ａと第２レーザビーム７１ｂとで、独立して光出力制
御（ＡＰＣ）およびデータ書き込みを行うことできる利点がある。
【００８９】
ここでは、半導体レーザ素子７２が第１レーザビーム７１ａおよび第２レーザビーム７
１ｂを有し、受光素子７２が第１受光面７２ａおよび第２受光面７２ｂを有する場合につ
いて説明したが、半導体レーザ素子が３以上のレーザビームを有し、受光素子が３以上の
受光面を有していてもかまわない。
【００９０】
第１および第２レーザビーム７１ａ、７１ｂの波長および光出力が互いに等しい場合に
ついて説明したが、それぞれ異なっていても構わない。
【００９１】
分離溝７３をＲＩＥ法によりトレンチ４５と同時に形成する場合について説明したが、
後の工程においてウェットウェッチングで形成しても構わない。
【００９２】
分離溝７３の内壁および底面にシリコン酸化膜４６ｂを形成する場合について説明した
が、分離溝７３内に入射したモニタ光７１ｃ、７１ｄを散乱するように、分離溝７３の内
壁および底面に粗面化処理、例えばアルカリ性の薬液による異方性エッチング処理を施し
ても良い。  
更に、シリコン酸化膜４６ｂを有する分離溝７３に外乱光を吸収するような膜、例えば
黒色の絶縁性ペースト状樹脂を埋め込んでも良い。  
これにより、分離溝７３内に入射した第１および第２モニタ光７１ｃ、７１ｄがｐｎ接
合面３２ｂに到達してキャリアを発生させ、Ｓ／Ｎを低下させるのを防止することができ
る。
【実施例４】
【００９３】
図１２は本発明の実施例４に係る半導体レーザ装置の構成を示す平面図である。本実施
例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の説明は省略
し、異なる部分について説明する。  
本実施例が実施例１と異なる点は、レーザ光を放射する複数の半導体レーザ素子と、複
数の受光面を有する受光素子とを有することにある。
【００９４】
即ち、図１２に示すように、本実施例の半導体レーザ装置８０は、一端面から第１レー
ザビーム８１ａを放射し、他端面から第１モニタ光８１ｂを放射する第１半導体レーザ素
子８１と、第１半導体レーザ素子８１と隣接して平行に配置され、一端面から第２レーザ
ビーム８２ａを放射し、他端面から第２モニタ光８２ｂを放射する第２半導体レーザ素子
８２とを具備している。
【００９５】
第１半導体レーザ素子８１の第１モニタ光８１ｂは、受光素子７２の第１受光面７２ａ
に入射する。第２半導体レーザ素子８２の第２モニタ光８２ｂは、受光素子７２の第２受
光面７２ｂに入射する。
【００９６】
第１半導体レーザ素子８１および第２半導体レーザ素子８２は、波長が同じでも、異な
っていてもよい。
【００９７】
例えば、第１半導体レーザ素子８１および第２半導体レーザ素子８２は、波長７９０ｎ
ｍのＡｌＧａＡｓ系半導体レーザである。  
あるいは、第１半導体レーザ素子８１は波長６５０ｎｍのＡｌＩｎＧａＡｌＰ系半導体
レーザであり、第２半導体レーザ素子８２は波長７９０ｎｍのＡｌＧａＡｓ系半導体レー
ザである。
【００９８】
受光素子７２はシリコンフォトダイオードであり、波長６５０ｎｍと波長７９０ｎｍの
両方に受光感度を有している。
【００９９】
第１半導体レーザ素子８１と第２半導体レーザ素子８２の発光領域の離間距離Ｌ８は、
第１レーザビーム８１ａと第２レーザビーム８２ａの光軸の一致性の観点から、できるだ
け小さいほうが好ましいが、特に制限されない。
【０１００】
受光素子７２の第１および第２受光面７２ａ、７２ｂは、数百μｍ２以上の広い受光面
積を有しているので、離間距離Ｌ８が１００μｍ程度でも特に支障なく第１モニタ光８１
ｂおよび第２モニタ光８２ｂを受光することができる。  
然しながら、半導体レーザ装置８０の組み立てを容易にするためには、第１および第２
半導体レーザ素子８１、８２の発光領域の離間距離Ｌ８に合わせて、第１および第２受光
面７２ａ、７２ｂの離間距離が設計された受光素子を用いることが望ましい。
【０１０１】
以上説明したように、本実施例の半導体レーザ装置８０は、独立した２つの半導体レー
ザ素子、第１半導体レーザ素子８１および第２半導体レーザ素子８２を具備しているので
、レーザ光の波長や、光出力をそれぞれ自由に設定できる利点がある。
【０１０２】
ここでは、２つの半導体レーザ素子を水平方向に配置した場合について説明したが、垂
直方向に配置することもできる。  
例えば、図１３は活性層側を対向させてフェイス・ツー・フェイスで積層された２つの
半導体レーザ素子を有する半導体レーザ装置の構成を示す図で、図１３（ａ）が半導体レ
ーザ素子を示す斜視図、図１３（ｂ）が受光素子を示す斜視図である。
【０１０３】
図１３（ａ）に示すように、半導体レーザ素子９０は、活性層側を上にしてサブマウン
ト（図示せず）上に載置された第１半導体レーザ素子９１と、活性層側を下にして第１半
導体レーザ素子９１上に載置された第２半導体レーザ素子９２とがフェイス・ツー・フェ
イスで積層されている。
【０１０４】
第１半導体レーザ素子９１は、例えばＧａＮ基板上に形成された青色半導体レーザ素子
である。第２半導体素子９２は、２ビーム／１チップの半導体レーザ素子で、例えばＧａ
Ａｓ基板上に形成されたＡｌＩｎＧａＰ系赤色半導体レーザ素子である。
【０１０５】
第１半導体レーザ素子９１は、一端面から第１レーザビーム９１ａを放射し、他端面か
ら第１モニタ光（図示せず）を放射する。  
第２半導体レーザ素子９２は、一端面から互いに平行な第２レーザビーム９２ａおよび
第３レーザビーム９２ｂを放射し、他端面から互いに平行な第２および第３モニタ光（図
示せず）を放射する。  
第１レーザビーム９１ａと第２および第３レーザビーム９２ａ、９２ｂが平行になるよ
うに、第１半導体レーザ素子９１と第２半導体レーザ素子９２がアライメントされている
。
【０１０６】
第１レーザビーム９１ａおよび第２レーザビーム９２ａの発光領域の離間距離Ｌ８は、
例えば１００μｍである。  
第１レーザビーム９１ａおよび第３レーザビーム９２ｂの発光領域の離間距離は、第１
レーザビーム９１ａおよび第２レーザビーム９２ａの発光領域の離間距離Ｌ８に等しく設
定されている。
【０１０７】
第１および第２半導体レーザ素子９１、９２の活性層が対向してフェイス・ツー・フェ
イスで積層されているので、第１および第２半導体レーザ素子９１、９２の発光領域の垂
直方向の離間距離Ｌ１０は１０μｍ以下である。
【０１０８】
その結果、数百μｍ２以上の広い受光面積を有する受光素子７２に対しては、第１乃至
第３レーザビーム９１ａ、９２ａ、９２ｂの発光領域は、ほぼ一直線上に並んでいるとみ
なすことができる。
【０１０９】
図１３（ｂ）に示すように、受光素子９３は、第１および第２半導体レーザ素子９１、
９２の発光領域の水平方向の離間距離に対応して形成された第１乃至第３の受光面９３ａ
、９３ｂ、９３ｃを具備している。  
第１乃至第３受光面９３ａ、９３ｂ、９３ｃは、分離溝９４ａ、９４ｂにより分割され
、電気的に絶縁分離されている。
【０１１０】
第１半導体レーザ素子９１の第１モニタ光９１ｂは、受光素子９３の第１受光面９３ａ
に入射する。  
同様に、第２半導体レーザ素子９２の第２モニタ光９２ｃは、受光素子９３の第２受光
面９３ｂに入射し、第３モニタ光９２ｄは、受光素子９３の第３受光面９３ｃに入射する
。
【実施例５】
【０１１１】
図１４は本発明の実施例５に係る半導体レーザ装置の受光素子を示す図で、図１４（ａ
）はその斜視図、図１４（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って切断し矢印方向から眺めた断面図であ
る。本実施例において、上記実施例１と同一の構成部分には同一符号を付してその部分の
説明は省略し、異なる部分について説明する。  
本実施例が実施例１と異なる点は、複数の受光面を有する受光素子をフリップチップと
したことにある。
【０１１２】
即ち、図１４（ａ）に示すように、本実施例の半導体レーザ装置の受光素子１０１は、
第１受光面１０１ａと、第２受光面１０１ｂとを有し、第１および第２受光面１０１ａ、
１０１ｂのｐ側電極およびｎ側電極が同じ面上にそれぞれ形成されている。  
第１および第２受光面１０１ａ、１０１ｂは、分離溝１０４により電気的に絶縁分離さ
れている。
【０１１３】
具体的には、第１受光面１０１ａ側の上面に第１ｐ側電極１０２ａが形成され、同じ面
に第１ｎ側電極１０３ａが形成されている。  
同様に、第２受光面１０１ｂ側の上面に第２ｐ側電極１０２ｂが形成され、同じ面に第
２ｎ側電極１０３ｂが形成されている。
【０１１４】
第１および第２ｐ側電極１０２ａ、１０２ｂと、第１および第２ｎ側電極１０３ａ、１
０３ｂ上には、例えば数十ミクロン程度のバンプ(図示せず)が形成されている。
【０１１５】
図１４（ｂ）に示すように、第１および第２ｐ側電極１０２ａ、１０２ｂはバンプ６５
を介して絶縁性のサブマウント６１上に形成された配線６７と電気的に接続されている。
同様に第１および第２ｎ側電極１０３ａ、１０３ｂはバンプ６６を介して絶縁性のサブマ
ウント６１上に形成された配線６８と電気的に接続されている。
【０１１６】
これにより、半導体レーザ素子７１と受光素子１０１を同一サブマウント６１上に実装
して、サブマウント６１から半導体レーザ素子７１のレーザ光放射領域までの高さと、サ
ブマウント６１から受光素子１０１の第１および第２受光面１０１ａ、１０１ｂまでの高
さとが等しくなるように配置することができる。
【０１１７】
以上説明したように、本実施例の半導体レーザ装置は、フリップチップ構造の受光素子
１０１を具備しているので、受光素子１０１とリードピン２０とを電気的に接続するワイ
ヤが不要になる。従って、ワイヤの断線等が生じることがなく、信頼性が向上する利点が
ある。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体レーザ装置の構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例１に係る半導体レーザ装置の外観を示す斜視図。
【図３】本発明の実施例１に係る受光素子を示す図で、図３（ａ）はその平面図、図３（ｂ）はＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図。
【図４】本発明の実施例１に係る受光素子の製造工程を順に示す断面図。
【図５】本発明の実施例１に係る受光素子の製造工程を順に示す断面図。
【図６】本発明の実施例１に係る半導体レーザ装置の製造工程を順に示す断面図。
【図７】本発明の実施例２係る半導体レーザ装置の構成を示す断面図。
【図８】本発明の実施例２係る受光素子の構造を示す断面図。
【図９】本発明の実施例３係る半導体レーザ装置の構成を示す断面図で、図９（ａ）はその平面図、図９（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図。
【図１０】本発明の実施例３係る受光素子を示す図で、図１０（ａ）はその斜視図、図１０（ｂ）はＣ−Ｃ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図。
【図１１】本発明の実施例３係る半導体レーザ装置の動作を比較例と対比して示すタイミングチヤート。
【図１２】本発明の実施例４係る半導体レーザ装置の構成を示す平面図。
【図１３】本発明の実施例４係る別の半導体レーザ装置の構成を示す断面図。
【図１４】本発明の実施例５係る受光素子を示す図で、図１４（ａ）はその斜視図、図１４（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って切断し矢印方向に眺めた断面図。
【符号の説明】
【０１１９】
１０、６０、７０、８０、９０  半導体レーザ装置
１１  リードフレーム
１２  マウントベッド
１３、６１  サブマウント
１４、７１  半導体レーザ素子
１５、６２  受光面
１６、６３、７２、９３、１０１  受光素子
１７  レーザビーム
１８  筐体
１９  蓋体
２０  リードピン
２１  モニタ光
２２、２３  ワイヤ
３１、４０  ｎ型シリコン基板
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ  側面
３２、４４  ｐ型不純物拡散層
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ  ｐｎ接合面
３３  保護膜
３４  反射防止膜
３５、４７  ｐ側電極
３６、４８、６４  ｎ側電極
４１、４６ａ、４６ｂ  シリコン酸化膜
４２  開口パターン
４３  レジスト膜
４５  トレンチ
４９ａ、４９ｂ、４９ｃ  ダイシングライン
６５、６６  バンプ
６７、６８  配線
７１ａ、８１ａ、９１ａ  第１レーザビーム
７１ｂ、８２ａ、９２ａ  第２レーザビーム
７１ｃ、８１ｂ、９１ｂ  第１モニタ光
７１ｄ、８２ｂ、９２ｃ  第２モニタ光
７２ａ、９３ａ、１０１ａ  第１受光面
７２ｂ、９３ｂ、１０１ｂ  第２受光面
７３、９４ａ、９４ｂ、１０４  分離溝
７４ａ、９５ａ、１０２ａ  第１ｐ側電極
７４ｂ、９５ｂ、１０２ｂ  第２ｐ側電極
７５  共通ｎ側電極
８１、９１  第１半導体レーザ素子
８２、９２  第２半導体レーザ素子
９２ｂ  第３レーザビーム
９２ｄ  第３光モニタ
９３ｃ  第３受光面
９５ｃ  第３ｐ側電極
１０３ａ  第１ｎ側電極
１０３ｂ  第２ｎ側電極
【図１】
2008004914.tif 000003
【図２】
2008004914.tif 000004
【図３】
2008004914.tif 000005
【図４】
2008004914.tif 000006
【図５】
2008004914.tif 000007
【図６】
2008004914.tif 000008
【図７】
2008004914.tif 000009
【図８】
2008004914.tif 000010
【図９】
2008004914.tif 000011
【図１０】
2008004914.tif 000012
【図１１】
2008004914.tif 000013
【図１２】
2008004914.tif 000014
【図１３】
2008004914.tif 000015
【図１４】
2008004914.tif 000016