(57)【要約】【課題】レーザドライバ回路および高周波重畳回路などの周辺回路を一体化することにより、機器を小型化し、製造工程を簡略化し、ひいては、価格を低減することを目的とする。【解決手段】本発明は、半導体レーザーチップの一主表面の上に、連続粒界結晶シリコンが、該表面の少なくとも一部が露出するように堆積され、該連続粒界結晶シリコン上に回路パターンが形成された一体型半導体レーザーチップと、ステムの上に、該ステム表面の少なくとも一部が露出するように回路パターンが形成されたベース部材とを含む半導体レーザー素子を提供し、該一体型半導体レーザチップと該ベース部材とは、導電性ペーストで接続されており、前記連続粒界結晶シリコンはレーザドライバ機能を有することを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザチップの一主表面の上に、連続粒界結晶シリコンが、該表面の少なくとも一部が露出するように堆積され、該連続粒界結晶シリコン上に回路パターンが形成された一体型半導体レーザチップと、ステムの上に、該ステム表面の少なくとも一部が露出するように回路パターンが形成されたベース部材とを含む半導体レーザ素子であって、該一体型半導体レーザチップと該ベース部材とは、導電性ペーストで接続されており、前記連続粒界結晶シリコンはレーザドライバ機能を有することを特徴とする、半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記連続粒界結晶シリコン中に、レーザドライバ回路と高周波重畳回路が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記連続粒界結晶シリコンの上の前記回路パターンにおいて、フォトダイオードの信号を入力するための端子が設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記半導体レーザチップの一主表面と前記連続粒界結晶シリコンとの間に、絶縁膜が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記連続粒界結晶シリコンの上の回路パターンとステムの上の回路パターンとが導電性ペーストで接続されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記ステムと該ステムの上の配線パターンとの間に絶縁膜が設けられていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
半導体レーザチップの一主表面の上に、連続粒界結晶シリコンを、該表面の少なくとも一部が露出するように堆積する工程と、該連続粒界結晶シリコン上に回路パターンを形成して一体型半導体レーザチップを作製する工程と、ステムの上に、該ステム表面の少なくとも一部が露出するように回路パターンを形成してベース部材を作製する工程と、該一体型半導体レーザチップと該ベース部材とを、導電性ペーストで接続する工程とを包含する半導体レーザ素子の製造方法であって、前記連続粒界結晶シリコンはレーザドライバ機能を有することを特徴とする、半導体レーザ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばＣＤ（コンパクトディスク）、ＭＤ（ミニディスク）またはＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）などの光ピックアップ用光源に適した半導体レーザ装置に使用する半導体レーザ素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来の半導体レーザ装置の一般的構造を示した一部分解斜視図である。この図２に示されるように、従来の半導体レーザ装置は、ステムと、ステム上に設けられたレーザビーム出射用の窓を備えるキャップと、ステムに取り付けられたアウトリードと、半導体レーザ発光素子等の取り付け部であるヒートシンクとからなっている。
【０００３】
図３は、当該従来の半導体レーザ装置の主要部の拡大断面図である。図３に示されるように、従来の半導体レーザ装置においては、アノード電極５およびカソード電極４を備えた半導体レーザ２と、ステム１とをロウ材１４を介して接合された構造である。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５９−１８６９４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術の半導体レーザ装置は、駆動電流の制御や戻り光ノイズの低減を図るために、レーザドライバ回路や高周波重畳回路などの周辺回路を、外付けで接続する必要がり、機器が大型化してしまい、さらに外付けの回路を別途設けるという点で価格も高騰してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、レーザドライバ回路および高周波重畳回路などの周辺回路を一体化することにより、機器を小型化し、製造工程を簡略化し、ひいては、価格を低減することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体レーザ素子は、半導体レーザチップの一主表面の上に、連続粒界結晶シリコンが、該表面の少なくとも一部が露出するように堆積され、該連続粒界結晶シリコン上に回路パターンが形成された一体型半導体レーザチップと、ステムの上に、該ステム表面の少なくとも一部が露出するように回路パターンが形成されたベース部材とを含み、該一体型半導体レーザチップと該ベース部材とは、導電性ペーストで接続されており、前記連続粒界結晶シリコンはレーザドライバ機能を有することを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、前記連続粒界結晶シリコン中に、レーザドライバ回路と高周波重畳回路が形成されている。
【０００９】
好ましくは、前記連続粒界結晶シリコンの上の前記回路パターンにおいて、フォトダイオードの信号を入力するための端子が設けられている。
【００１０】
好ましくは、前記半導体レーザチップの一主表面と前記連続粒界結晶シリコンとの間に、絶縁膜が設けられている。
【００１１】
好ましくは、前記連続粒界結晶シリコンの上の回路パターンとステムの上の回路パターンとが導電性ペーストで接続されている。
【００１２】
好ましくは、前記ステムと該ステムの上の配線パターンとの間に絶縁膜が設けられている。
【００１３】
本発明はまた、半導体レーザチップの一主表面の上に、連続粒界結晶シリコンを、該表面の少なくとも一部が露出するように堆積する工程と、該連続粒界結晶シリコン上に回路パターンを形成して一体型半導体レーザチップを作製する工程と、ステムの上に、該ステム表面の少なくとも一部が露出するように回路パターンを形成してベース部材を作製する工程と、該一体型半導体レーザチップと該ベース部材とを、導電性ペーストで接続する工程とを包含する半導体レーザ素子の製造方法を提供し、前記連続粒界結晶シリコンはレーザドライバ機能を有することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１５】
（構成）
図１は、本発明の半導体レーザ素子における主要部の概略断面図である。本発明の半導体レーザ素子において、半導体レーザ２の主表面のうち上面上にアノード電極５が形成され、当該主表面のうち下面上にカソード電極４が形成されて半導体レーザチップとされている。当該カソード電極４の上に連続粒界結晶シリコン３が、該電極の少なくとも一部が露出するように堆積されている。カソード電極４が露出するように、つまり、半導体レーザチップの少なくとも一部が露出するように堆積する理由は、当該露出部分とステム１とを電気的に接続するためである。また、該連続粒界結晶シリコン３の上に回路パターン９が形成されて全体として一体型半導体レーザチップ１２とされる。
【００１６】
ステム１の上には、該ステム表面の少なくとも一部が露出するように回路パターン６が形成されて全体としてベース部材１３とされる。上記一体型半導体レーザチップ１２と当該ベース部材１３とが、上記それぞれの露出部分において導電性ペースト１０で接続され、さらに、上記アノード電極とステムの上の回路パターン６とがワイヤ１１により接続されて、半導体レーザ素子となる。このとき、ステム１の上の回路パターン６と連続粒界結晶シリコン３上の回路パターン９とが、同様に導電性ペースト１０で接続されている。
【００１７】
ステム１の上の回路パターン６は、ステム１の表面の一部が露出するように形成されている。その理由は、当該露出された部分とカソード電極４とを導電性ペースト１０により接続するためである。
【００１８】
本発明において、半導体レーザチップ２のカソード電極４と連続粒界結晶シリコン３との間、および、ステム１と回路パターン６との間に、絶縁膜７が形成される。絶縁膜７は、カソード電極４と連続粒界結晶シリコン３とが接触しないように、また、ステム１と回路パターン６とが接触しないように、それぞれ形成されるものである。当該絶縁膜７は、ＳｉＯ２などの材料から、当該分野で公知の技術を用いて作製することができる。
【００１９】
本発明においては、連続粒界結晶シリコン３上の回路パターン９上には配線保護膜８が形成される。また、ステム１の上の回路パターン６の上にも配線保護膜８が形成される。当該配線保護膜８は、導電性ペースト１０により電気的に接続される、それぞれの回路パターン上の領域を露出するように成膜され、当該電気的に接続される領域以外の回路パターンを保護するものである。なお、ワイヤ１１を介して接続される回路パターン６上の領域においては、配線保護膜８は形成されない。
【００２０】
本発明において、ワイヤ１１は、アノード電極５と回路パターン６とを接続して、レーザドライバ回路からレーザチップへ電流を供給する。
【００２１】
本発明において、導電性ペーストは、電気的に導電性を付与可能な材料で形成されていればよく、たとえば、Ａｇペーストなどを用いることができる。また、配線保護膜８は、絶縁性が有り、結晶粒界シリコンやアルミニウムと密着性の良いものであれば公知のものを使用することができ、たとえば、サイロックス、ポリイミドなどが挙げられる。
【００２２】
また、本発明において、カソード電極４およびアノード電極５は、公知の材料を用いて形成することができ、たとえば、金などが挙げられる。また、当該電極は、蒸着などの手法を用いて形成することができる。
【００２３】
（回路パターン）
本発明において、連続粒界結晶シリコン３内に、レーザドライバ回路および高周波重畳回路が形成される。レーザドライバ回路は、半導体レーザを駆動するためのものである。また、高周波重畳回路は、半導体レーザ出力光に変動が生じた場合において、高周波電流を提供することにより、同該変動を是正することができるものである。これらのレーザドライバ回路および高周波重畳回路は、連続粒界結晶シリコン内において、当該分野で公知の手段を用いて作製することができるが、例えば、連続粒界結晶シリコンをパターニングして島形状にし、不純物をドーピングしてトランジスタなどの回路素子を形成することにより作製することができる。
【００２４】
連続粒界結晶シリコン薄膜とは、例えば、棒状又は偏平棒状のシリコン結晶の集合体であって、これらの結晶が互いに略平行に特定の方向へ規則性をもって並んだ結晶構造を有するものをいう。具体的には、結晶粒界において結晶格子が連続的に連なっているものや、結晶欠陥等に起因するトラップ準位を実質的に含まないものがある。また、結晶粒界がキャリアの移動を阻害するバリアが実質的に機能していないものや、不整合結合の状態における原子の結合手（不整合結合手）が極めて少ないものなどである。当該連続粒界結晶は、ＨＲ−ＴＥＭを用いて確認することができ、結晶格子の配列状態を格子縞として分析すると、結晶粒界を横切るようにして異なる結晶粒の格子縞がほぼ直線的につながっている。
【００２５】
連続粒界結晶シリコン薄膜は、アモルファスシリコン薄膜を成膜し、結晶化を行う方法により形成することができる。アモルファスシリコン薄膜の成膜は、公知の方法、例えば、スパッタリング法、減圧熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等が挙げられる。
【００２６】
本発明において、連続粒界結晶シリコン３上の回路パターン９は、レーザドライバ回路を形成する為にトランジスタ、抵抗などの素子間を電気的に接続する為のもので、アルミニウムなどで出来ている。また、当該回路パターン９には、半導体レーザ素子の外部からの信号を取り入れる端子も形成される。本端子は回路パターン９作製時に所定の大きさの端子パターンを作っておき、配線保護膜８を作製時に端子部分のみ膜を欠落させることで形成することができる。
【００２７】
本発明において、ステム１上の回路パターン６は、連続粒界結晶シリコン３上の回路パターン９からの電気信号を一体型半導体レーザチップ１２の外部に取り出し、レーザチップおよびリード線と接続する為のもので、アルミニウムなどの金属で出来ている。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の半導体レーザ素子およびその製造方法によれば、レーザドライバ回路および高周波重畳回路などの周辺回路が一体化されているので、機器が小型化され製造工程も簡便である。また、これにより価格も低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体レーザ素子における主要部の概略断面図である。
【図２】従来の半導体レーザ装置の一般的構造を示した一部分解斜視図である。
【図３】従来の半導体レーザ装置の主要部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１  ステム、２  半導体レーザ、３  連続粒界結晶シリコン、４  カソード電極、５  アノード電極、６  ステムの上の回路パターン、７  絶縁膜、８  配線保護膜、９  連続粒界結晶シリコンの上の回路パターン、１０  導電性ペースト、１１  ワイヤ、１２  一体型半導体レーザチップ、１３  ベース部材、１４  ロウ材。
【図１】
2004288678.tif 000003
【図２】
2004288678.tif 000004
【図３】
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