(57)【要約】【課題】一つの基板上に複数の半導体レーザを精度よくかつ高密度に配置できる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】シリコン酸化層１０６ａ〜１０６ｃを介して、〈１１０〉方向が所望の方向に向けられたシリコン基板１０１〜１０４を張り合わせた積層基板１０５を用い、矩形溝１０８ａ〜１０８ｃをウエットエッチングによって形成する。これによって、各矩形溝１０８ａ〜１０８ｃにおいては、その矩形溝底面１０８０ａ〜１０８０ｃが平坦なシリコン酸化層１０６ａによって形成されるとともに、基板に対して正確に４５°の角度を有する斜面１０２ａ〜１０４ａが形成される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板が当該基板表面をそれぞれ平行とするように積層された積層基板表面に平面視矩形形状をした複数の矩形溝が設けられており、
前記複数の矩形溝のうち少なくとも一つは、深さ方向において他の矩形溝と異なる基板まで到達しており、
前記各矩形溝の底部には、一以上の半導体レーザが載置されている
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記積層基板は、前記複数の基板と基板の間に当該基板と異なる材質からなる中間層を挟んで積層されており、
前記複数の矩形溝の底部は、それぞれが深さ方向において前記基板と中間層との境界面まで到達することにより露出する中間層表面により形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記積層基板は、前記複数の基板間に当該基板と異なる材質からなる中間層を挟んで積層されており、
前記複数の矩形溝の底部は、それぞれが深さ方向において前記中間層と基板との境界面まで到達することにより露出する基板表面により形成されている
ことを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記中間層は、前記基板よりも熱伝導率の低い材料からなることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記中間層は、前記基板よりも熱伝導率の高い材料からなることを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記中間層と前記基板は、酸性溶液、アルカリ性溶液のそれぞれに対するエッチングレートが互いに異なる材料からなることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記矩形溝の側面は、前記矩形溝の底部に載置された半導体レーザから出射されたレーザ光が照射される領域が、前記積層基板表面に対して４０°〜５０°の角度をなして形成されており、
前記レーザ光が照射される領域には、照射されたレーザ光を反射して前記積層基板上方に導くマイクロミラーが形成されている
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記複数の基板は、面内に〈１１０〉方向を有するとともに当該〈１１０〉方向を回転軸として（１００）面が５〜１５°の範囲で傾けられた表面を有するシリコン（１００）基板であることを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザ装置
【請求項９】
前記複数の矩形溝のうち少なくとも一対の隣りあう矩形溝は、その開口部の稜線がそれぞれ平行となるように配されており、
前記一対の矩形溝は、それぞれが深さ方向に異なる基板まで到達しており、各矩形溝の側面における前記レーザ光が当たる領域のそれぞれが平面視したときに対向する位置に配されている
ことを特徴とする請求項７または８に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記積層基板は、前記一対の矩形溝における前記レーザ光が当たる領域を構成する各基板の〈１１０〉方向が対向するように積層されていることを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
前記複数の矩形溝のうち少なくとも一つが、他の矩形溝と異なる基板まで到達していることにより、前記積層基板表面からの深さが異なる矩形溝に載置された各半導体レーザは、互いに異なる波長のレーザ光を出射する半導体レーザであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１２】
前記互いに異なる波長のレーザ光を出射する半導体レーザのうち、一の半導体レーザよりも波長の長い光を出射する他の半導体レーザは、前記一の半導体レーザが載置される矩形溝よりも前記積層基板表面からの深さが深い他の矩形溝に載置されることを特徴とする請求項１１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１３】
前記複数の矩形溝の底部に載置された前記半導体レーザのうち少なくとも一つは、モノリシック２波長レーザであることを特徴とする請求項１〜１２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１４】
前記積層基板は、当該基板表面上に受光素子が配置されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１５】
複数の基板間に前記基板と異なる材質の中間層を挟んで前記複数の基板表面がそれぞれ平行となるように積層された積層基板上に複数の矩形開口部を有する第１の矩形開口パターンを形成する第１パターン形成工程と、
前記第１の矩形開口パターンをマスクとして前記積層基板の最上層にある第１の基板をその直下の第１の中間層に到達するまでエッチングする第１基板エッチング工程と、
前記第１エッチング工程により形成された矩形溝のうち少なくとも一つを覆いかつ他の矩形溝開口部を露出する第２の矩形開口パターンを形成する第２パターン形成工程と、
前記第２の矩形開口パターンをマスクとして前記第１の中間層をその直下の第２の基板に到達するまでエッチングする第１中間層エッチング工程と、
前記第２の矩形パターンをマスクとして前記第２の基板をその直下の第２の中間層に到達するまでエッチングする第２基板エッチング工程と、
前記第１基板エッチング工程から第２基板エッチング工程を経て形成された各矩形溝の底部に一以上の半導体レーザを載置する半導体レーザ載置工程と
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１６】
複数の基板間に前記基板と異なる材質の中間層を挟んで前記複数の基板表面がそれぞれ平行となるように積層された積層基板上に複数の開口部を有する第１の矩形開口パターンを形成する第１パターン形成工程と、
前記第１の矩形開口パターンをマスクとして前記積層基板の最上層にある第１の基板をその直下の第１の中間層に到達するまでエッチングする第１基板エッチング工程と、
前記第１の矩形開口パターンをマスクとして前記第１の中間層をその直下にある第２の基板に到達するまでエッチングする第１中間層エッチング工程と、
前記第１および第２エッチング工程により形成された矩形溝のうち少なくとも一つを覆い、かつ他の矩形溝開口部を露出するように第２の矩形開口パターンを形成する第２パターン形成工程と、
前記第２の矩形開口パターンをマスクとして前記第２の基板をその直下にある第２の中間層に到達するまでエッチングする第２基板エッチング工程と、
前記第２の矩形開口パターンをマスクとして前記第２の中間層をその直下にある第３の基板に到達するまでエッチングする第２中間層エッチング工程と、
前記第１基板エッチング工程から第２中間層エッチング工程を経て形成された各矩形溝の底部に１以上の半導体レーザ装置を載置する半導体レーザ載置工程と
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１７】
複数の基板間に前記基板と異なる材質の中間層を挟んで前記複数の基板表面がそれぞれ平行となるように積層された積層基板上に複数の矩形開口部を有する第１の矩形開口パターンを形成する第１パターン形成工程と、
前記第１の矩形開口パターンをマスクとして前記積層基板の最上層にある第１の基板をその直下の第１の中間層に到達するまでエッチングする第１基板エッチング工程と、
前記第１エッチング工程により形成された矩形溝のうち少なくとも一つを覆いかつ他の矩形溝開口部を露出する第２の矩形開口パターンを形成する第２パターン形成工程と、
前記第２の矩形開口パターンをマスクとして前記第１の中間層をその直下の第２の基板に到達するまでエッチングする第１中間層エッチング工程と、
前記第２の矩形パターンをマスクとして前記第２の基板をその直下の第２の中間層に到達するまでエッチングする第２基板エッチング工程と、
前記第１基板エッチング工程から第２基板エッチング工程を経て形成された各矩形溝の底部に露出した前記第１の中間層および第２の中間層とをそれぞれ前記第２の基板表面および前記第３の基板表面に到達するまでエッチングする工程と、
前記各矩形溝の底部に一以上の半導体レーザを載置する半導体レーザ載置工程とを備えることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１８】
前記前記第１の基板および前記第２の基板は、面内に〈１１０〉方向を有するともに当該〈１１０〉方向を回転軸として（１００）面が５〜１５°の範囲で傾けられた表面を有するシリコン（１００）基板であり、前記第１基板エッチング工程および第２基板エッチング工程は、アルカリ性水溶液を用いたウエットエッチにより行われる
ことを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかに記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１９】
前記第１中間層エッチング工程および第２中間層エッチング工程は、前記第１の中間層および第２の中間層に対するエッチングレートが前記第１の基板および第２の基板に対するものよりも高いエッチャントを用いてエッチングされる
ことを特徴とする請求項１５〜１８のいずれかに記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２０】
複数の半導体レーザを備える半導体レーザ装置と、前記半導体レーザ装置から出射された光が光情報記録媒体により反射された反射光を分岐する光分岐手段と、前記光分岐手段により分岐された光を受光する受光素子とを備えた光ピックアップ装置において、
前記半導体レーザ装置は、請求項１〜１４のいずれかに記載の半導体レーザ装置が用いられていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２１】
前記受光素子は、前記半導体レーザ装置と同じ基板上に配されていることを特徴とする請求項２０に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２２】
前記半導体レーザ装置は、異なる波長のレーザ光を出射する半導体レーザ装置であり、前記受光素子は、前記光分岐手段により回折された異なる波長の光を同一の受光素子により受光する位置に配されている
ことを特徴とする請求項２０または２１に記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の発光点を有する半導体レーザ装置およびこれを用いた光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＤ−ＲやＤＶＤなどの異なる種類の光ディスクを、同一の装置によって記録、再生、および消去する技術が重要視されてきている。光ディスクは、種類によって用いる光の波長が異なるため、光ピックアップ装置においては、波長の異なる複数の発光点を備える必要がある。光ピックアップ装置を小型化するためには、各発光点の光源に半導体レーザを使用し、各半導体レーザを同一基板上に配置した半導体レーザ装置を用いる構成が有利である。
【０００３】
しかし、同一基板上に各々の半導体レーザを離して配置した半導体レーザ装置を用いると、光ピックアップ装置においては、各半導体レーザから出射されたレーザ光の光路に対応させた光学系が別々に必要となり、装置構成が複雑化するとともに装置全体が大きくなってしまう。
そこで、半導体レーザ装置においては、各半導体レーザの発光点同士を近接させる技術が望まれており、例えば、特許文献１においては、サブマウント上に３つの半導体レーザの発光点位置を互いにずらせてハイブリッド集積化する技術が開示されている。
【０００４】
この技術によれば、発光点を近接させて配することができるものの、その製造に際して、３つの半導体レーザのうち、真ん中に配される半導体レーザを基準として他の半導体レーザの位置決めを行うようにしているので、それぞれを隔離する度合いに応じて位置決め精度が低下してしまうという問題があった。
そこで、半導体レーザの位置決め精度を向上しつつ、複数の発光点を近接させるために半導体レーザを三次元的に配置する技術が開示されている（特許文献２参照）。
【０００５】
図１０は、特許文献２に示される受光素子を備える半導体レーザ装置の概略平面図である。
同図に示すように、半導体基板９０１には、四つの受光素子９０７ａ〜９０７ｄと、矩形溝９０８ａ，９０８ｂとが形成されている。
矩形溝９０８ａ，９０８ｂの底部には、半導体レーザ９１０ａ，９１０ｂがそれぞれ載置されている。矩形溝を形成する斜面の一つは、基板表面と４５°の角度をなし、その斜面上にはマイクロミラー９０９ａ，９０９ｂがそれぞれ形成されている。なお、特許文献２には、記載されていないが、矩形溝を形成する方法として、半導体基板９０１を基板軸が傾いたシリコン（１００）基板とし、アルカリ性溶液を用いた異方性ウエットエッチング技術を用いる技術が基板表面と４５°の角度をなす斜面を形成する公知の方法として知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
このような構成によって、半導体レーザ９１０ａ，９１０ｂから水平方向に射出されたレーザ光は、各マイクロミラー９０８ａ，９０８ｂにて反射され、半導体基板９０１表面と垂直な方向に射出される。これらの射出光は、図示しない光ディスクなどによって反射されて戻り、受光素子９０７ａ〜９０７ｄによりそれぞれ受光される。
【０００７】
ここで、上述した矩形溝９０８ａ，９０８ｂは、エッチング技術を用いて形成されるため、半導体基板９０１における各マイクロミラー９０９ａ，９０９ｂの位置決め精度が良好となり、マイクロミラー９０９ａ，９０９ｂを位置決め基準として、受光素子９０７ａ〜９０７ｄ、半導体レーザ９１０ａ，９１０ｂを配置することにより、半導体レーザの位置精度が自動的に良好となる。
【０００８】
また、矩形溝９０８ａ，９０８ｂの位置関係、およびマイクロミラー９０９ａ，９０９ｂと半導体レーザ９１０ａ，９１０ｂの出射端面との距離を任意に変更することにより、複数の半導体レーザを三次元的に配置することが可能である。また、マイクロミラー９０９ａ，９０９ｂと半導体レーザ９１０ａ，９１０ｂの出射端面との距離を変更するかわりに、矩形溝９０８ａ，９０８ｂの深さを異ならせることによって複数の半導体レーザを三次元的に配置することが可能である。
【０００９】
【特許文献１】
特開平３−１１２１８４号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開平６−３５０１８７号公報
【００１１】
【特許文献３】
特開平４−１５５９８３号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献３に示すウエットエッチング技術を用い、特許文献２に示すように矩形溝の深さを異ならせるためには、そのエッチング時間を異ならせる必要がある。
しかしながら、上述したウエットエッチング技術においては、エッチングレートがエッチングに用いる溶液（エッチャント）の温度や濃度の変動に対して大きく変動する恐れがある。また、エッチング槽中におけるエッチャントの循環具合によって、基板面内のエッチングレートの変動が大きくなることもよく知られている。すなわち、特許文献２および特許文献３の技術においては、矩形溝の深さを一定に保持することが非常に困難である。
【００１３】
また、発光点位置をなるべく近づける必要性についてはすでに述べたが、特許文献２に記載された構成においては、発光点の水平方向の間隔は、矩形溝間の間隔と矩形溝自体の幅以下には縮めることができない。すなわち、半導体レーザを載置する溝の幅は数百μｍ以上必要であるため、充分に半導体レーザの発光点間距離を縮めることができず、半導体レーザ装置においては、同じ光学系を利用することができないという問題がある。
【００１４】
さらに、光ディスクにおいては、記録情報の高密度化に伴い、光学系の光軸ずれ許容度も小さくなってきており、上記特許文献２および特許文献３においては、半導体レーザの光軸が微妙にずれる可能性があり、将来的に問題となる可能性が高い。この問題を解消するためには、矩形溝底面と基板表面との平行度をさらに向上させる必要がある。以下、このことについて説明する。
【００１５】
上記特許文献２のような矩形溝を形成する場合には、主に特許文献３に記載された異方性ウエットエッチングが用いられる。このエッチング方法は、被エッチング材料の結晶構造における各結晶面の化学的安定性の相違を利用している。例えば、シリコンの場合、（１００）面と（１１１）面の化学的安定性が他の面に対して非常に高いので、エッチングを行うとその面が露出される。このように形成された２つの面がなす角度は５４．７°である。よって、基板に対して４５°傾けた面を露出するためには、〈１１０〉方向を回転軸として（１００）面が基板表面に対して、９．７°（＝５４．７°−４５°）傾斜されたシリコン（１００）基板を用いて異方性ウエットエッチングを施せばよい。これによって、矩形溝における側面の一つは、基板表面に対して４５°傾いた（１１１）面が露出することになる。したがって、図１１（ａ）に示すように、この面にマイクロミラー１００９を形成して半導体レーザからの出射光を反射させると、基板表面に対して精度よく垂直に出射光を向かわせることができる。
【００１６】
しかし、この場合、基板表面および矩形溝底面は、化学的に安定した（１００）面ではなく、その面に対して９．７°傾いたオフアングル面となる。すなわち、化学的には不安定な面となるので、矩形溝底面が基板表面と正確には平行とならない場合も生じる。この場合には、図１１（ｂ）に示すように、基板表面に対し、上方に導かれる出射光の光軸が基板垂直方向からずれることになる。
【００１７】
このように、出射光の光軸がずれる半導体レーザ装置を、光ピックアップ装置などに用いた場合には、問題が生じる可能性がある。
例えば、図１２に示すような構成の光ピックアップ装置において、半導体レーザ１１１０から出射された光は、光学素子１１１１に形成された回折格子１１１２によって３つのビームに分割され、コリメートレンズ１１１３、対物レンズ１１１４を通過し、光ディスク１１１５に照射される。この光は、光ディスク１１１５によって反射され、再び同じ経路を戻って光学素子１１１１に形成されたホログラム１１１６によって回折され、基板１１０１上に設けられた受光素子１１０７に到達する。受光素子１１０７においては、その到達した光の強弱に対応した電気信号に変換され、その値を元にフォーカスエラーおよびトラッキングエラーがそれぞれ算出される。
【００１８】
ここで、半導体レーザ装置における出射光の光軸にずれが存在した場合、受光素子１１０７に入射する光量にはオフセットが乗ることとなるため、光ピックアップ装置においては、正確なトラッキングエラーを検出することができなくなる可能性がある。
現在のところ、半導体レーザ装置における光軸ずれは、あまり大きな問題となっていないが、今後の光ディスクの高密度化に伴って問題が発生する可能性が非常に高い。特に、同一基板上に深さの異なる矩形溝を複数形成し、各矩形溝に半導体レーザを配置する場合には、深さの異なる複数の矩形溝底面の平行度を同時に確保することが難しく、複数の半導体レーザの光軸を精度よく揃えることが非常に困難である。
【００１９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、一つの基板上に複数の半導体レーザを精度よく高密度に配置することができる半導体レーザ装置などを提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る半導体レーザ装置は、複数の基板が当該基板表面をそれぞれ平行とするように積層された積層基板表面に平面視矩形形状をした複数の矩形溝が設けられており、複数の矩形溝のうち少なくとも一つは、深さ方向において他の矩形溝と異なる基板まで到達しており、各矩形溝の底部には、一以上の半導体レーザが載置されていることを特徴とする
従来は積層基板を用いておらず結晶方位が一律であるため、矩形溝のマイクロミラーを形成する斜面の向きを自由に設定することができなかったが、本発明によれば矩形溝同士で各基板の結晶方位を互いに異ならせることが可能である。したがって、マイクロミラーを形成する斜面の向きを自由かつ任意に設定することができる。よって、光軸をずらすことなく見かけ上の光軸を従来よりも近づけることができ、複数の半導体レーザを高密度に配置することができる。
【００２１】
また、深さの異なる矩形溝に波長の異なる半導体レーザを載置することができるので、各矩形溝に互いに異なる波長のレーザ光を発する半導体レーザを載置してもスクープ位置に起因するノイズを抑制することができる。
ここで、積層基板として基板と基板との間に当該基板に異なる材質からなる中間層を介して積層したものを用いれば、複数の矩形溝それぞれが深さ方向において前記基板と中間層との境界面まで到達することにより、矩形溝の底部を露出した平坦な中間層表面または基板表面により形成することができる。したがって、矩形溝の深さを底部全体に渡って一定にすることができるとともに、半導体レーザが傾くこともなくなるので、従来よりも三次元的に精度よく半導体レーザを配置することができる。
【００２２】
なお、半導体レーザが載置される矩形溝底面の熱伝導率を低くすることによって、高出力の半導体レーザを用いたとしても半導体レーザの劣化を抑制することができる。
ここで、中間層と基板は、酸性溶液、アルカリ性溶液のそれぞれに対するエッチングレートが互いに異なる材料からなるものを用いれば、矩形溝の底部には中間層か基板が露出するので、矩形溝の底部を平坦に形成することができる。
【００２３】
また、矩形溝の側面が、矩形溝の底部に載置された半導体レーザから出射されたレーザ光が照射される領域が、積層基板表面に対して４０°〜５０°の角度をなして形成されており、レーザ光が照射される領域には、照射されたレーザ光を反射して積層基板上方に導くマイクロミラーが形成されているようにすることによって、半導体レーザ装置のほぼ上方に向けてレーザ光を出射することができる。なお、上記角度を４５°の角度となるようにすれば、正確に垂直方向にレーザ光を出射することができる。
【００２４】
このような角度の斜面を作成するためには、複数の基板が、面内に〈１１０〉方向を有するともに当該〈１１０〉方向を回転軸として（１００）面が５〜１５°の範囲で傾けられた表面を有するシリコン（１００）基板を用いることが好ましく、斜面を４５°に形成するためにその範囲における角度を９．７°とすることがもっとも好ましい。
【００２５】
このような基板を用いる構成によって、異なる深さの矩形溝であっても、その底部と積層基板表面とを平行に保つことができ、半導体レーザからの出射光の光軸と積層基板表面との関係を精度よく保つことが可能となる。
また、複数の矩形溝のうち少なくとも一対の隣りあう矩形溝の開口部の稜線がそれぞれ平行であり、一対の矩形溝が、それぞれが深さ方向に異なる基板まで到達しており、その矩形溝の側面におけるレーザ光が当たる領域のそれぞれが平面視したときに対向する位置に配されているように構成すれば、見かけ上の発光点同士の距離を１００μｍ程度まで縮めることができる。したがって、光ピックアップ装置に用いる場合には、２つの半導体レーザに対して同じ光学系を用いることができ、装置の小型化および簡素化を図ることができる。
【００２６】
このような構成するためには、積層基板は、一対の矩形溝におけるレーザ光が当たる領域を構成する各基板の〈１１０〉方向が対向するように積層されているものを用いればよい。
ここで、異なる深さの矩形溝に載置される半導体レーザは、異なる波長の半導体レーザを載置するようにすれば、スクープ位置に起因するノイズを抑制することができ、深い矩形溝に載置される半導体レーザの出射光の波長が長くなるようにすることが望ましい。
【００２７】
また、複数の矩形溝底部に載置された半導体レーザのうち少なくとも一つを、モノリシック２波長レーザとすれば、さらに発光点を高密度に配置することが可能となる。
また、本発明に係る半導体レーザ装置の製造方法は、複数の基板間に前記基板と異なる材質の中間層を挟んで複数の基板表面がそれぞれ平行となるように積層された積層基板上に複数の矩形開口部を有する第１の矩形開口パターンを形成する第１パターン形成工程と、第１の矩形開口パターンをマスクとして積層基板の最上層にある第１の基板をその直下の第１の中間層に到達するまでエッチングする第１基板エッチング工程と、第１エッチング工程により形成された矩形溝のうち少なくとも一つを覆いかつ他の矩形溝開口部を露出する第２の矩形開口パターンを形成する第２パターン形成工程と、第２の矩形開口パターンをマスクとして第１の中間層をその直下の第２の基板に到達するまでエッチングする第１中間層エッチング工程と、第２の矩形パターンをマスクとして第２の基板をその直下の第２の中間層に到達するまでエッチングする第２基板エッチング工程と、第１基板エッチング工程から第２基板エッチング工程を経て形成された各矩形溝の底部に一以上の半導体レーザを載置する半導体レーザ載置工程とを備えることを特徴としている。
【００２８】
これによれば、各エッチング工程によって所定の深さに形成される矩形溝において、その底部となる平坦な中間層表面に半導体レーザを載置することができるので、半導体レーザを三次元的に精度よく配設することができる。
また、本発明に係る光ピックアップ装置は、複数の半導体レーザを備える半導体レーザ装置と、半導体レーザ装置から出射された光が光情報記録媒体により反射された反射光を分岐する光分岐手段と、光分岐手段により分岐された光を受光する受光素子とを備えた光ピックアップ装置であって、その半導体レーザ装置に上述したような半導体レーザ装置を用いるようにしているので、従来よりも短い見かけ上の発光点間距離を有する光ピックアップ装置を実現することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る半導体レーザ装置および当該半導体レーザ装置を用いた光ピックアップ装置等の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
〔第１の実施形態〕
（１）半導体レーザ装置の構成
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザ装置の概略図を示し、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＡ−Ａ´線にて切断し、その断面を平面状に展開した断面図を示す。
【００３０】
両図に示すように、半導体レーザ装置は、積層基板１０５と、受光素子１０７ａ〜１０７ｆと、マイクロミラー１０９ａ〜１０９ｃと、半導体レーザ１１０ａ〜１１０ｃとを備える。
積層基板１０５は、下から順に４枚のシリコン基板１０１〜１０４がシリコン酸化層１０６ｃ，１０６ｂ，１０６ａを介して張り合わされて構成されている。
【００３１】
各シリコン基板１０１〜１０４は、当該各基板表面内に〈１１０〉方向の結晶面方位を有し、〈１１０〉方向を軸として９．７°のオフアングルを有する（１００）面のシリコン基板である。ここで、各シリコン基板１０１〜１０４における〈１１０〉方向は、シリコン基板１０１が図１（ａ）における紙面左方向に相当し、シリコン基板１０２がこれに対して１８０°回転した図中紙面右方向となるとともに、シリコン基板１０３が時計方向に９０°回転した図中紙面上方向となり、他方、シリコン基板１０４が任意の方向となる。
【００３２】
積層基板１０５の上面には、三つの矩形溝１０８ａ〜１０８ｃが形成されるとともに各矩形溝１０８ａ〜１０８ｃ近傍にトラッキングエラーやフォーカスエラーを検出するための一対の受光素子１０７ａ〜１０７ｆが形成され、各素子などに電力を供給するための配線（不図示）や半導体レーザ１１０ａ〜１１０ｃなど駆動するための各種集積回路（不図示）が形成されている。
【００３３】
各矩形溝１０８ａ〜１０８ｃは、図１（ａ）に示すように平面視したときに矩形形状をしており、図１（ｂ）に示すように、それぞれの矩形溝底面１０８０ａ〜１０８０ｃが異なったシリコン酸化層１０６ａ〜１０６ｃの主面によって形成され、それぞれ深さが異なるように形成されている。また、矩形溝１０８ａ〜１０８ｃの側面には、矩形溝底面１０８０ａ〜１０８０ｃに至るまでの各シリコン基板１０２〜１０４にそれぞれ四つの斜面が形成されている。
【００３４】
各矩形溝１０８ａ〜ｃにおける各シリコン基板１０２〜１０４の四つの斜面は、後述する製法によって各基板におけるいずれか一つの斜面がシリコン基板１０１〜１０４の表面ならびにシリコン酸化層１０６ａ〜１０６ｃの主面に対して正確に４５°傾いて形成されている。その４５°傾いた斜面は、シリコン基板の（１１１）面に相当する。
【００３５】
その４５°傾いた斜面の中で、矩形溝底面１０８０ａ〜１０８０ｃに一番近い斜面１０２ａ〜１０４ａには、図１（ｂ）に示すように、金属膜、誘電体多層膜あるいはこれらの積層膜であるマイクロミラー１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃがそれぞれ被覆されている。このマイクロミラー１０９ａ〜ｃは、矩形溝底面１０８０ａ〜１０８０ｃから開口部まで延出されて被覆されている。
【００３６】
矩形溝底面１０８０ａ〜１０８０ｃには、半導体レーザ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃが、その出射端面側をマイクロミラー１０９ａ〜１０９ｃに向けて配されている。ここで、矩形溝底面１０８０ａ〜１０８０ｃは、後述するようにその露出面が積層基板１０５表面と平行に保持されるシリコン酸化層１０６ａ〜１０６ｃからなるので、その上に載置される半導体レーザも水平に載置される。
【００３７】
各半導体レーザ１１０ａ〜１１０ｃから射出されたレーザ光は、図１（ｂ）に示すように各斜面１０２ａ〜１０４ａに形成されたマイクロミラー１０９ａ〜１０９ｃによって反射されるので、積層基板１０５の上面側、すなわち図１（ｂ）においては垂直方向、図１（ａ）においては紙面法線方向手前側に正確に照射されるようになる。
【００３８】
（２）光ピックアップ装置の構成
図２は、上記半導体レーザ装置を光ピックアップ装置に用いた場合の概略構成図である。なお、同図における半導体レーザ装置１は、図１（ａ）に示すＡ−Ａ´´線における断面図を示す。
同図に示すように、光ピックアップ装置は、光ディスク２１５に記録された情報を読み取る装置であり、半導体レーザ装置１、光学素子２１１、コリメートレンズ２１３、および対物レンズ２１４を備える。
【００３９】
半導体レーザ装置１は、各半導体レーザ１１０ａ〜１１０ｃから出射されたレーザ光を各マイクロミラー１０９ａ〜１０９ｃによって反射し、光学素子２１１に向けて射出する。
光学素子２１１は、入射光を分割するための回折格子２１２が形成されており、当該回折格子が入射光を３ビームに分割した後、各ビームをコリメートレンズ２１３に入射させる。
【００４０】
コリメートレンズ２１３は、入射光を平行光にして対物レンズ２１４に入射させる。
対物レンズ２１４は、その入射光を集束して光ディスク２１５に照射させる。
光ディスク２１５には、情報がピットと呼ばれる多数の突起によって記録されており、ピットの有無によって反射光の光量が異なるが、光ディスク２１５によって反射されたレーザ光は同じ経路を戻り、対物レンズ２１４、コリメートレンズ２１３を経て、光学素子２１１に形成されたホログラム２１６によって回折され、半導体レーザ装置１の上面に設けられた受光素子１０７ａ〜ｆ（図１（ａ））に到達する。当該受光素子１０７ａ〜ｆの検出値に基づき公知のトラッキングエラーやフォーカスエラーなどを検出するための演算が行われて光ディスク２１５に記録された情報が読み取られる。
【００４１】
（３）本実施の形態に係る半導体レーザ装置の効果
従来、半導体レーザは、シリコン基板をウエットエッチングして形成された矩形溝底面に載置されていた。そのため、矩形溝底面は、矩形溝の斜面に比べ化学的に安定とはいえないシリコン結晶面となり、図１１（ｂ）に示すように矩形溝の底面はシリコン基板表面と正確に平行とならない可能性があった。
【００４２】
一方、本実施の形態に係る半導体レーザ装置においては、半導体レーザ１１０ａ〜１１０ｃがシリコン酸化層１０６ａ〜１０６ｃの主面、すなわちシリコン基板１０１〜１０４とシリコン酸化層１０６ａ〜１０６ｃとの境界面と平行な位置に載置される。これは、シリコン酸化層１０６ａ〜１０６ｃが通常シリコン基板を熱酸化したりイオン注入した後に熱処理したりして形成されることによって高い表面平坦度に形成されることに起因しており、そのためシリコン酸化層１０６ａ〜１０６ｃの主面が、シリコン基板１０１〜１０４表面に対して平行に形成されるからである。これによって、各半導体レーザ１１０ａ〜１１０ｃからレーザ光を積層基板１０５の表面と平行に出射することができる。
【００４３】
また、マイクロミラー１０９ａ〜１０９ｃは、シリコン基板１０１〜１０４ならびにシリコン酸化層１０６ａ〜１０６ｃ表面に対して正確に４５°の角度をなす斜面１０２ａ〜１０４ａ上に形成されるため、マイクロミラー１０９ａ〜１０９ｃによって反射されたレーザ光は、従来よりも高い精度で積層基板１０５の主面に対して垂直方向に立ち上げることができるようになる。
【００４４】
ここで、矩形溝１０８ａ〜１０８ｃにおけるマイクロミラー１０９ａ〜１０９ｃを形成する方向は、シリコン基板１０１〜１０４における〈１１０〉方向を斜面１０２ａ〜１０４ａの向きとなるように設定することによって、任意に設定することができる。そのため、半導体レーザ装置１においては、半導体レーザ１１０ａ〜１１０ｃに対する平面配置の自由度が増し、適切な配置を選択することによって平面素子配置密度を向上させることができる。
【００４５】
さらに、矩形溝１０８ａ〜１０８ｃの深さをそれぞれ異ならせることができるので、半導体レーザ装置におけるノイズ特性の悪化を抑制することができる。
図３は、矩形溝の深さを等しくした場合の半導体レーザ装置を用いた光ピックアップ装置の概略図を示す。なお、半導体レーザ装置以外の構成については図２に示す構成と同じであるので詳細な説明については省略する。
【００４６】
例えば、図３に示す光ピックアップ装置のように、半導体レーザ装置における半導体レーザ２１０ａ〜２１０ｃが、深さが等しい矩形溝２０８ａ〜２０８ｃに載置されている場合、各半導体レーザ２１０ａ〜２１０ｃの出射端面から光ディスク２１５までのそれぞれの光路長は、ほぼ等しくなる。
一方、これらの光路は、各半導体レーザ２１０ａ〜２１０ｃにとって見かけ上の共振器となるので、この長さが変化すると周期的に半導体レーザのノイズ特性が悪化する。このようにノイズ特性の悪化する位置は、一般にスクープ位置と呼ばれている。その周期は、半導体レーザの実効屈折率をｎｅｆｆ、共振器長をＬとしたときに、Ｃ＝２×ｎｅｆｆ×Ｌで表され、一般的にＣはコヒーレンス長と呼ばれている。通常、光ピックアップ装置の設計においては、光ディスク２１５と半導体レーザ２１０ａ〜２１０ｃの出射端面とによって形成される見かけ上の共振器長（光路長）がスクープ位置のほぼ中央に来るようにしている。
【００４７】
ここで、出射光の波長が異なる半導体レーザを複数載置する場合、図３に示すような構成においては、光路長が等しく固定されているため、一の半導体レーザのノイズ特性を良好に保つことができたとしても、他の半導体レーザにおいてはその特性が異なるためスクープ位置に近づくことになり、ノイズ特性が悪化する場合がある。このノイズ特性の悪化を防ぐためにそれぞれの光路長を最適化させて半導体レーザを配置しようとすると光ディスクと半導体レーザ装置間の距離を微妙に調整する必要があり、光ピックアップ装置の組立工程が複雑化する。
【００４８】
しかしながら、本実施の形態に係る半導体レーザ装置によれば、図２に示すように半導体レーザ１１０ａ〜１１０ｃと光ディスク２１５との間の距離は、矩形溝１０８ａ〜１０８ｃの深さを最適な値に設定することによって容易に調整できる。ここで、ノイズ特性の悪化を抑制するため、矩形溝の深さが深いほうに載置される半導体レーザは、浅いほうに載置される半導体レーザよりもその出射光の波長が長いものが好ましい。
【００４９】
この矩形溝の深さは、積層基板１０５に用いる各シリコン基板１０１〜１０４の厚みおよびシリコン酸化層１０６ａ〜１０６ｃの厚みを最適なものを選択することによって、任意かつ一定の深さに調整することができる。したがって、半導体レーザ装置においては、半導体レーザ１１０ａ〜１１０ｃを従来よりも三次元的に精度よく載置することができる。さらに、半導体レーザ装置における矩形溝１０８ａ〜１０８ｃは、後述するようにエッチング条件に左右されることなくその深さを精度よくほぼ所定の深さに形成することができるので、装置ごとにおけるバラツキを抑えることもできる。
【００５０】
また、積層基板１０５がシリコン基板１０１〜１０４とシリコン酸化層１０６ａ〜１０６ｃとの積層体であるため、受光素子、およびその信号増幅回路などが積層基板表面に設けられている場合には、半導体レーザ１１０ａから１１０ｃの発する熱が熱伝導性の低いシリコン酸化層１０６ａ〜１０６ｃによってそれらの回路に伝わりにくくなるので、従来のシリコン基板のみからなる半導体レーザ装置に比べ、熱による動作特性の低下の恐れも小さくなる効果も期待できる。
【００５１】
（４）半導体レーザ装置の製造方法
次に、本実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造方法について説明する。
図４および図５は、各製造工程における半導体レーザ装置の概略断面図を示す。
まず、図４（ａ）に示すように、シリコン酸化層１０６ａ〜１０６ｃを介して張り合わされた４枚のシリコン基板１０１，１０２，１０３，１０４からなる積層基板１０５上にレジストを塗布し、マスク露光・現像を行って矩形溝となる矩形開口パターンを有するレジストパターン１１７を形成する。ここで、積層基板１０５における各シリコン基板１０１〜１０４は、基板表面内に＜１１０＞方向の結晶方位を有しており、〈１１０〉方向を軸として９．７°のオフアングルを有する（１００）面のシリコン基板が用いられている。なお、各シリコン基板１０１〜１０４における〈１１０〉方向については、図１（ａ）のところで説明したものと同様、互いにずれて配置されている。
【００５２】
つぎに、レジストパターン１１７をマスクとして、エッチャント（例えば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）などのアルカリ性溶液）を用いてシリコン基板１０４をシリコン酸化層１０６ａに至るまでエッチングし、図４（ｂ）に示すように、矩形溝１０８ａ〜１０８ｃを途中まで形成する。ここで、エッチャントとしては、シリコン基板１０４とシリコン酸化層１０６ａ〜１０６ｃとに対する溶解性の選択比が高いものが好ましい。シリコン基板１０４は溶解されるが、シリコン酸化層１０６ａ〜１０６ｃは溶解されにくい選択比の高いエッチャントを用いることによって、エッチャントの濃度、温度、エッチャントの循環条件に関係なくシリコン酸化層１０６ｃにおいてエッチングを確実に止めることができるからである。
【００５３】
次に、図４（ｂ）に示すようにレジストパターン１１７を除去した後、再びレジストを塗布し、マスク露光・現像を行って、図４（ｃ）に示すようなレジストパターン１１８を形成する。この際、矩形溝１０８ａは、レジストで被覆されるようにする。
次に、レジストパターン１１８をマスクとして用い、シリコンに比べシリコン酸化物を選択的に溶解するエッチャント（例えばフッ酸溶液あるいはガス）を用いてウエットエッチングまたはドライエッチングを行い、シリコン酸化層１０６ａをシリコン基板１０３に至るまでエッチングする。次に、ＫＯＨ等のアルカリ性溶液を用いてシリコン基板１０３をエッチングする。これにより、図５（ｄ）に示すように、矩形溝１０８ｂ、１０８ｃは、シリコン基板１０３を貫通してその直下のシリコン酸化層１０６ｂとの境界面まで到達する。続けて、図５（ｄ）に示すようにレジストパターン１１８を除去する。
【００５４】
次に、積層基板１０５上にレジストを塗布し、マスク露光・現像を行って矩形開口パターンを有するレジストパターン１１９を形成する。この際、図５（ｅ）に示すように、矩形溝１０８ａ，１０８ｂは、レジストパターン１１９によって被覆されるようにする。
このレジストパターン１１９をマスクとして用い、フッ酸溶液によるエッチングあるいはシリコンとの高選択性を有するドライエッチングにより、シリコン酸化層１０６ｂを溶解し、その直下に位置するシリコン基板１０２に至るまでエッチングする。
【００５５】
次に、ＫＯＨ等のアルカリ性溶液を用いてシリコン基板１０２をエッチングする。これにより、矩形溝１０８ｃは、図５（ｆ）に示すように、シリコン基板１０２を貫通してその直下に位置するシリコン酸化層１０６ａとの境界面まで到達する。そして、図５（ｆ）に示すように、レジストパターン１１９を除去する。
次に、図５（ｇ）に示すように、各矩形溝１０８ａ〜１０８ｃにおける積層基板表面と４５°の角度をなす斜面上１０２ａ〜１０４ａ上に、金属膜、誘電体多層膜、あるいはそれらの積層膜を被覆し、マイクロミラー１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃを形成する。最後に、各矩形溝１０８ａ〜１０８ｃの底面において、半導体レーザ１１０ａ〜１１０ｃをその出射端面が斜面１０２ａ〜１０４ａと対向するようにそれぞれ載置することによって、半導体レーザ装置が製造される。
【００５６】
上記の工程によれば、所望の面方位を有するシリコン基板を異方性ウエットエッチングによって加工することにより、積層基板表面とマイクロミラーとのなす角度を正確に４５°とすることができる。
また、シリコン基板を異方性ウエットエッチングする際には、シリコン酸化層との選択比の高いエッチャントを用いることができるので、矩形溝底面をシリコン基板まで達することなくかつ平坦性を損なわずに形成することができる。
【００５７】
さらに、シリコン基板のエッチングの際には、下地のシリコン酸化層がエッチストップ層となるとともに、シリコン酸化層のエッチングの際には、下地のシリコン基板がエッチストップ層となるため、シリコン基板およびシリコン酸化層の最適な厚みを選択することによって、溝の深さを高精度に制御することができる。
【００５８】
（５）変形例
上記第１の実施の形態のように、矩形溝底面がシリコン酸化層である場合には、その熱伝導率がシリコン基板よりも２桁以上低いので、高出力な半導体レーザを用いた場合、半導体レーザ１１０ａ〜１１０ｃが発する熱の放熱効率が低下し、レーザ素子の特性を悪化させたり寿命を縮める恐れがある。
【００５９】
そのような場合には、上記実施の形態において図４、図５を用いて説明した半導体レーザ装置の製造工程において、以下に示す工程を追加するようにすればよい。
まず、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すシリコン基板１０４のエッチングに続けて、レジストパターン１１７を残した状態のままフッ酸溶液によるエッチングあるいはドライエッチングによって溝底部のシリコン酸化層１０６ａを除去する工程を追加する。これにより、矩形溝１０８ａにおける溝の底部においては、熱伝導性に優れるシリコン基板１０３が露出される。その上にシリコン酸化膜を皮膜することにより、エッチングによって矩形溝１０８ａの底部の溶解を防ぐとともに、さらにその上に、図４（ｃ）に示すようなレジストパターン１１８を被覆した後、上記実施の形態と同様、矩形溝１０８ｂ、１０８ｃをさらに掘り進める。ここで、矩形溝１０８ｂ、１０８ｃの底部においてもシリコン基板１０２，１０１を露出させるため、矩形溝１０８ａにおけるシリコン酸化層１０６ａの除去と同様、矩形溝１０８ｂにおけるシリコン酸化層１０６ｂならびに矩形溝１０８ｃにおけるシリコン酸化層１０８ｃを除去した後シリコン酸化膜を形成する工程を、図５（ｄ）の後および図５（ｆ）の後の工程に追加するようにすればよい。
【００６０】
このようにすれば、図６に示すように、積層基板２０５においては、矩形溝２０８ａ〜２０８ｃの底面がシリコン基板１０１〜１０３の表面に達するようになり、半導体レーザ１１０ａ〜１１０ｃから発生される熱は、熱伝導性に優れるシリコン基板１０１〜１０３を通じて効率よく放出されることになる。
また、その製造工程においては、シリコン基板１０１〜１０４を異方性エッチングする際に浅く保つべき矩形溝（例えば、２０８ａ，２０８ｂ）がシリコン酸化膜によって被覆されて保護されるため、溝底面の平坦性を損なうこともない。
【００６１】
また、別の例として図４、図５に示した工程に続けて各矩形溝１０８ａ〜１０８ｃの底面のシリコン酸化層を一括で除去する方法で形成してもよい。上記の方法に比べて工程数を少なくすることが可能となる。
この際、各矩形溝２０８ａ〜２０８ｃにおいては、その各底面から各半導体レーザ１１０ａ〜１１０ｃの発光点までの高さを、図６（ａ）に示すように出射光がマイクロミラー２０９ａ〜２０９ｃに照射される高さ、すなわちシリコン酸化層１０６ａ〜１０６ｃの厚みよりも高くなるように設計しておく必要がある。
【００６２】
また、図６（ａ）におけるシリコン酸化層１０６ｂ，１０６ｃに対して貫通孔をあけ、その中に図６（ｂ）に示すように、シリコンと同等以上の熱伝導率を有する熱伝導物質１２０（例えば、多結晶シリコン）を充填する構成とすることもできる。これによれば、各シリコン基板１０１〜１０３が熱伝導物質１２０によって熱的に積極的に接続されるので、半導体レーザ１１０ａ〜１１０ｃにおいて生じた熱を積層基板２０５の裏面から放熱することも可能である。
【００６３】
また、シリコン酸化層１０６ａ〜１０６ｃを、その熱伝導率よりも高い材料、である炭化シリコン層などに置換すれば、放熱効率が向上するので半導体レーザ１１０ａ〜１１０ｃの安定性が向上して寿命劣化を抑制することができる。
また、本実施の形態においては、積層基板１０５におけるシリコン基板１０１〜１０４は、その〈１１０〉方向が基板同士において異なる方向となるように積層されていたが、同じ方向となるように積層しても本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６４】
図７（ａ）は、本変形例に係る半導体レーザ装置の概略平面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ´線における概略断面図である。
両図に示すように、半導体レーザ装置は、シリコン酸化層３０６ａ，３０６ｂを介してシリコン基板３０１〜３０３が順に積層され貼り合わされた積層基板３０５を備える。ここで、シリコン基板３０１，３０２は、その＜１１０＞方向がともに図７（ａ）における上方向く方向に揃えられている。積層基板３０５の上面には、矩形溝３０８ａ，３０８ｂが設けられ、矩形溝３０８ａはその底面がシリコン酸化層３０６ａ、矩形溝３０８ｂはその底面がシリコン酸化層３０６ｂと深さが異なるように形成されている。また、積層基板３０５上における矩形溝３０８ａ，３０８ｂの近傍には、一対の受光素子３０７が配されている。さらに、矩形溝３０８ａ，３０８ｂの底面には、互いに波長の異なる半導体レーザ３１０ａ，３１０ｂがマイクロミラー３０９ａ，３０９ｂに向けて同じ向きに載置されている。
【００６５】
このように、＜１１０＞方向を同じ方向となるように積層する場合、各矩形溝３０８ａ，３０８ｂにおいてはマイクロミラー３０９ａ，３０９ｂの形成される方向が同じとなるため、受光素子３０７を二対設ける必要がなく一対のみで兼用することができる。ここで、図７（ｂ）示すように、矩形溝３０８ａ，３０８ｂの深さが同じであった場合、半導体レーザ３１０ｂはその破線に示す位置に載置されるため、半導体レーザ３１０ａから出射され、光学素子３１１によって分割された光は、半導体レーザ３１０ｂに照射される可能性がある。この光は、ノイズとなって半導体レーザ３１０ｂの動作特性に影響を及ぼす恐れがある。
【００６６】
一方、本変形例においては矩形溝３０８ａ，３０８ｂの深さを精度よく異ならせることができるので、一方の半導体レーザからの光が他方の半導体レーザに入射する割合を低減し、ノイズ特性の悪化を抑制することができる。さらに、半導体レーザ同士の光軸を近づけても同様の効果を得ることができるので、半導体レーザ装置をコンパクトにすることが可能となる。
【００６７】
なお、溝底面の平坦性が大きく損なわれない範囲であれば、放熱性を良好にする観点から、本変形例において矩形溝の底面が各基板の表面より内部に入り込んでいてもよい。
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザ装置および光ピックアップ装置について説明する。
【００６８】
なお、本第２の実施の形態においては、第１の実施の形態において説明した光ピックアップ装置における半導体レーザ装置の構成が異なるのみであるので、主に半導体レーザ装置の構成について説明する。
図８は、第２の実施の形態に係る半導体レーザ装置の構造模式図であり、図８（ａ）はその平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）に示したＣ−Ｃ´線における断面図である。
【００６９】
積層基板７０５は、シリコン酸化層７０６ａ，７０６ｂを介してシリコン基板７０１〜７０３が下から順に貼り合わされた基板である。
ここでシリコン基板７０１〜７０３は、第１の実施の形態におけるシリコン基板１０１〜１０４と同様の結晶方位を有し、図８（ａ）において、シリコン基板７０２が下方向、シリコン基板７０３がこれと１８０°回転した上方向に向けられた状態で貼り合わされている。
【００７０】
積層基板７０５の表面には、一対の矩形溝７０８ａ、７０８ｂ、受光素子７０７ａ〜７０７ｆ、配線（不図示）、各種集積回路（不図示）などが形成されている。
各矩形溝７０８ａ，７０８ｂは、各開口部の稜線が平行となるように形成され、積層基板７０５の表面と４５°の角度をなす斜面７０２ａ，７０３ａがそれぞれ平面視したときに対向しつつ近接して形成されており、各斜面７０２ａ，７０３ａには、マイクロミラー７０９ａ，７０９ｂがそれぞれ被覆されている。
【００７１】
各矩形溝７０８ａ，７０８ｂにおける矩形溝底面７０８０ａ，７０８０ｂは、それぞれがシリコン酸化層７０６ａ，７０６ｂの表面からなり、そこに半導体レーザ７１０ａ，７１０ｂがそれぞれ出射端面をマイクロミラー７０９ａ、７０９ｂに向け、平面視したときにタンジェンシャル方向に沿って対向するように載置されている。半導体レーザ７１０ａ，７１０ｂから出射されたレーザ光は、各マイクロミラー７０９ａ，７０９ｂによって図８（ａ）における紙面法線方向上側に反射される。
【００７２】
ここで、従来技術を用いて同じ基板上に複数の矩形溝を設ける場合、その矩形溝における４５°傾いた斜面は同じ方向に向けてしか形成されないため、半導体レーザの見かけ上の発光点距離を縮めるにも限界があった。
しかし、本実施の形態によれば、シリコン基板７０２，７０３を各基板の＜１１０＞方向が平面視対向するように配置しているため、マイクロミラー７０９ａ，７０９ｂを近接させて配置することができる。したがって、同じ基板上に溝を設けてそれぞれ半導体レーザを載置する場合と比べて、レーザの見かけの発光点をラジアル方向に揃えるとともにタンジェンシャル方向における見かけの発光点間距離Ｄ（図８（ａ）、（ｂ））を例えば１００μｍ程度まで大幅に近接させることが可能となる。この見かけの発光点をラジアル方向に揃え、タンジェンシャル方向に近づけることによって生じる効果について、以下、詳細に説明する。
【００７３】
例えば、第１の実施の形態において説明した図７に示す半導体レーザ装置の場合、各半導体レーザ３１０ａ，３１０ｂの発光点は、受光素子３０７の配置方向（ラジアル方向）にずれて配置されている。この場合、半導体レーザ３１０ａ，３１０ｂから出射された出射光は、図外の光ディスクで反射され、さらに光学素子３１１によって回折された戻り光が受光素子３０７に入射するが、各半導体レーザ３１０ａ，３１０ｂの発光点が受光素子３７０間の中央からずれて配されているため、それぞれの受光素子３７０においては、その光量にアンバランスが発生する。
【００７４】
一般に、半導体レーザからの出射光が光ディスク上で合焦する点と、データライン中心とのラジアル方向のずれ量は、プッシュプル法を用いて検出される。通常、光ディスクと受光素子の間に設置されたホログラムは、複数の領域に分割され、各領域に異なるホログラムが形成されている。これにより、光ディスク面上で反射された反射光はホログラムにより分割され、個々の受光素子に入射し、各受光素子での受光量を変換して得られる電気信号の差分演算からラジアル方向ずれ量が求められる。
【００７５】
図９（ａ）〜図９（ｄ）は、光ピックアップ装置におけるホログラム８１６に照射されるレーザ光の様子を示す概略図である。なお、ホログラム８１６は、第１の実施の形態において図３を用いて説明した光学素子２１１に形成されたホログラム２１６と同様、光学素子に形成されたものであり、二面に分割されている。
【００７６】
光ピックアップ装置においては、ホログラム８１６への反射戻り光の中心がホログラム８１６における二面の境界線８２２上に入射するように設計され、図示しない光ディスク上でのラジアル方向ずれ量がゼロの場合、反射光の光量は、境界線８２２を中心にラジアル方向に対して均等となる。
したがって、光ピックアップ装置に半導体レーザを一つしか備えていない場合、図９（ａ）に示すように、ホログラム８１６によって分割された２つの回折光８２３ａ，８２３ｂの光量は、ラジアル方向に対称となり、その光量は等しくなる。
【００７７】
一方、光ピックアップ装置に半導体レーザを二つ備え、図７のようにその発光点がラジアル方向に離れている場合には、少なくとも一つの半導体レーザ光に関する反射戻り光は、ホログラム８１６の境界線８２２上からラジアル方向の一方にずれることとなる。
したがって、この場合には、図９（ｂ）に示すように、ホログラム８１６に照射された反射戻り光８２３，８２４のうち反射戻り光８２４は、その中心が境界線８２２から距離αだけずれているため、二つの回折光８２４ａ，８２４ｂに分割されてもその光量は等しくならない。すなわち、光ディスク上データラインからのラジアル方向ずれ量が設計上ゼロの場合でも、回折光においては光量差が発生するため、オフセットが乗ることとなる。
【００７８】
このようなオフセットを抑制するために、図７に示す半導体レーザ装置のラジアル方向とタンジェンシャル方向の向きを変えるとともに、受光素子の位置を変えるなどして、図１０に示すようにラジアル方向における発光点のずれがなくなるように配置することも考えられる。しかしその場合には、マイクロミラーの形成方向が同じ方向となり見かけ上の発光点間距離を縮めることができない。そのため、図９（ｃ）に示すように、タンジェンシャル方向のずれが大きくなり、反射戻り光に対するそれぞれの回折光８２３ａと回折光８２４ａ（回折光８２３ｂと回折光８２４ｂ）を同じ受光素子で受けきれなくなる。すなわち、一つの反射戻り光に対応した受光素子をそれぞれに設ける必要があり、受光素子の数が半導体レーザの数だけ多くなってしまう。これに対し、受光素子のサイズを大きくすれば同じ受光素子で対応することも可能であるが、受光素子を同じ半導体レーザ装置の基板状に形成している場合には、受光面積の増大による接合容量の増加が応答速度の低下を引き起こすため、ＣＤやＤＶＤプレイヤー装置などにおける倍速動作を高めることができない。
【００７９】
一方、図９（ｄ）は、図８に示した半導体レーザ装置を用いた場合である。本実施の形態の場合、反射戻り光８２３，８２４の中心軸におけるラジアル方向のずれをゼロにすることができるだけでなく、そのタンジェンシャル方向のずれも大幅に抑えることができる。したがって、光ディスク上データラインからのラジアル方向ずれ量に乗るオフセットを大幅に小さくできるだけでなく、ホログラム８１６によって回折された同士（回折光８２３ａと回折光８２４ａ、回折光８２３ｂと回折光８２４ｂ）のタンジェンシャル方向のずれ量も抑えることができるので、それぞれの回折光を同じ受光素子で受光することができるようになる。結果として、光ピックアップ装置においては、その小型化を図ることができるとともに、高倍速応答を実現することもできる。
【００８０】
さらに、各矩形溝７０８ａ，７０８ｂに載置する半導体レーザ７１０ａ，７１０ｂを互いに異なる波長の光を発するものを用いるようにすれば、それぞれの出射光軸がほぼ同一である２波長半導体レーザ装置を容易に得ることができる。
また、一方を例えば赤外光と赤色光を発する２波長モノリシック半導体レーザとし、他方を青紫色の光を発する半導体レーザとすれば、出射光軸がほぼ同一である３波長半導体レーザ装置を容易に得ることができる。これを光ピックアップ装置に応用すれば、従来のＣＤ，ＤＶＤのみならず、今後実用化される超高密度記録・再生等が可能な光ディスクにも同時に対応できることとなり、機器の高性能化・低コスト化・小型化に大いに役立つ。
【００８１】
各実施の形態に共通する変形例
本発明における各実施形態においては、半導体レーザの種類、各半導体レーザの載置方法、マイクロミラーの形成方法、構造、形状は特に限定されるものでなく、種々の方法を用いることができる。
また、積層基板としては、張り合わせ基板を用いたが、一枚の基板から形成されるものであってもその中間に異なる組成の層が形成される、例えば、サイモックス基板なども用いることもできる。さらに、シリコン基板には、その表面として９．７°のオフアングルを持たせた（１００）面を使用したが、実使用上５〜１５°のオフアングルを持たせた（１００）面を使用してもよい。この場合には、積層基板の矩形溝におけるマイクロミラーを形成する斜面が、積層基板表面に対して約４０〜５０°の角度を有して形成される。このため、マイクロミラーにより反射されたレーザ光の中心軸を、積層基板の主面に対してほぼ垂直とすることができる。
【００８２】
また、光ピックアップ装置の構成については、受光素子が半導体レーザの載置されている積層基板上に形成された例を示したが、受光素子の配置や分割については特に限定されない。また、基板上に形成するのではなく、基板とは別に形成された受光素子を載置してもよいし、積層基板以外の場所に備えるようにしてもよい。
【００８３】
また、レンズや回折格子などの光学素子の種類、配置等も特に限定されるものではなく、用途に応じて適切なものを採用することができる。さらに、一つの矩形溝に載置する半導体レーザ装置の数も一つに限定されるものではなく、二以上配置することもできる。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明に係る半導体レーザ装置は、複数のシリコン基板が積層された積層基板が用いられているので、各シリコン基板の〈１１０〉方向を任意に設定することによって、半導体レーザから出射されるレーザ光を反射するマイクロミラーが形成される斜面の向きを自由に変更することができる。したがって、矩形溝の斜面の向きや位置を変えることによって、半導体レーザ装置における見かけ上の光軸の間隔を従来よりも小さくするようにことができる。
【００８５】
また、半導体レーザを載置する矩形溝の底面をシリコン酸化層もしくはシリコン基板の表面が露出した平坦な底面とすることができるため、半導体レーザを従来よりも精度よく配置することができる。そのため、光ピックアップ装置においては、レーザ光を積層基板に対して垂直方向に精度よく出射できるとともに、同一の受光素子、光学素子を使用することができるようになるので、装置の高精度化、構造の簡素化、装置の小型化、低コスト化を同時に図ることができる。
【００８６】
また、本発明にかかる半導体レーザ装置の製造方法によれば、シリコン酸化層とシリコン基板とに対するエッチングレートが異なるエッチャントを用いて矩形溝を形成するため、複数の異なる深さを有する矩形溝の底面をシリコン基板もしくはシリコン酸化層の平坦な表面を露出させたものとすることができるので、精度よく半導体レーザを載置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザ装置の概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ´線における断面図である。
【図２】上記半導体レーザ装置を用いた光ピックアップ装置の概略図である。
【図３】従来の技術によって異なる波長の光を発する半導体レーザを載置した光ピックアップ装置の概略構成図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程図である。
【図６】第１の実施の形態の変形例に係る半導体レーザ装置の断面図である。
【図７】第１の実施の形態の変形例に係る半導体レーザ装置の概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ´線における断面図である。
【図８】第２の実施の形態に係る半導体レーザ装置の概略構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ´線における断面図である。
【図９】半導体レーザの見かけ上の発光点間距離の違いによるホログラムによって分割された回折光を説明するためのホログラムの概略斜視図である。
【図１０】従来の受発光素子の平面図である。
【図１１】従来の技術による矩形溝の様子を説明するための半導体レーザ装置の一部断面図である。
【図１２】従来の光ピックアップ装置の構成図である。
【符号の説明】
１  半導体レーザ装置
１０１〜１０４  シリコン基板
１０２ａ〜１０４ａ  斜面
１０５  積層基板
１０６ａ〜１０６ｃ  シリコン酸化層
１０７ａ〜１０７ｆ  受光素子
１０８ａ〜１０８ｃ  矩形溝
１０９ａ〜１０９ｃ  マイクロミラー
１０９ａ〜１０９ｃ  マイクロミラー
１１０ａ〜１１０ｃ  半導体レーザ
１１７〜１１９  レジストパターン
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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