(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板（１）に形成された第１の光学部品（１ａ）と、第２の光学部品（２）とが結合されている半導体光学装置の製造方法において、
半導体基板（１）をエッチングすることで、前記半導体基板（１）における前記第１の光学部品の形成予定領域（３０）を前記第１の光学部品（１ａ）の輪郭形状に加工すると同時に、前記第２の光学部品（２）の位置を決めるための位置決め用構造部（１ｃ）を前記半導体基板（１）に形成する第１の工程と、
前記第１の光学部品の形成予定領域（３０）に前記第１の光学部品（１ａ）を形成する第２の工程と、
前記位置決め用構造部（１ｃ）に前記第２の光学部品（２）を接触させて、前記半導体基板（１）に前記第２の光学部品（２）を搭載する第３の工程とを有し、
前記第１の工程では、前記半導体基板（１）のうち、前記第１の光学部品の形成予定領域（３０）に複数のトレンチ（３３）を形成し、
前記第２の工程では、前記トレンチ（３３）の内部を前記半導体基板（１）を構成する材料の酸化物（３７）で充填し、かつ、前記トレンチ（３３）間に位置するトレンチ側壁部（３６）を前記酸化物（３７）に置き換えることで、前記第１の光学部品（１ａ）を形成することを特徴とする半導体光学装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１の工程では、前記第１の光学部品（１ａ）の形成予定領域（３０）の加工と同時に、前記半導体基板における第３の光学部品（３）の形成予定領域（４０）を前記第３の光学部品（３）の輪郭形状に加工するとともに、前記第３の光学部品の形成予定領域（４０）においても前記複数のトレンチ（３３）を形成し、
前記第２の工程では、前記トレンチ（３３）の内部を、前記半導体基板を構成する材料の酸化物で充填し、かつ、前記トレンチ（３３）間に位置するトレンチ側壁部（３６）を前記酸化物に置き換えることで、前記第３の光学部品（３）を形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体光学装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１の工程では、前記第１の光学部品（１ａ）の光軸と前記第２の光学部品（２）の光軸とを一致させるために、前記第１の光学部品の形成予定領域（３０）に、所定深さの前記複数のトレンチ（３３）を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体光学装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１の工程では、前記位置決め用構造部（１ｃ）のうち、前記第２の光学部品（２）との接触面（２３ａ）が、前記第１の光学部品における前記第２の光学部品に対向する面（２１）よりも、前記第２の光学部品（２）側に位置するように、前記位置決め用構造部（１ｃ）を形成し、
前記第３の工程では、前記位置決め用構造部（１ｃ）に前記第２の光学部品（２）を接触させることで、前記第１の光学部品（１ａ）と前記第２の光学部品（２）との間隔を所定の大きさとすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体光学装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１の工程では、前記第３の工程で前記半導体基板（１）に前記第２の光学部品（２）を搭載したとき、前記第２の光学部品（２）における前記第１の光学部品に対向する面（２ａ）の一部が、前記位置決め用構造部（１ｃ）と接触するように、前記位置決め用構造部（１ｃ）を配置することを特徴とする請求項４に記載の半導体光学装置の製造方法。
【請求項６】
前記第１の光学部品はマイクロレンズ（１ａ）であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体光学装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１の光学部品はマイクロレンズ（１ａ）であり、前記第３の光学部品は光導波路（３）であることを特徴とする請求項２に記載の半導体光学装置の製造方法。
【請求項８】
前記第２の光学部品はレーザダイオード（２）もしくは発光ダイオードであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の半導体光学装置の製造方法。
【請求項９】
前記第３の工程では、前記第１の光学部品（１ａ）の光軸と前記第２の光学部品（２）の光軸とを一致させるために、所定厚さの基板上に形成された前記第２の光学部品（２）を用意し、前記第２の光学部品（２）を前記半導体基板（１）に搭載することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の半導体光学装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第３の工程では、前記第１の光学部品（１ａ）の光軸と前記第２の光学部品（２）の光軸とを一致させるために、所定厚さのサブマウント材（７）を介して、前記半導体基板（１）に前記第２の光学部品（２）を搭載することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の半導体光学装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光学装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体光学装置として、例えば、半導体レーザと、半導体基板と一体的に形成されたマイクロレンズとを備え、その半導体基板上に形成された半導体レーザ用ガイド溝に、半導体レーザが配置されているものがある（例えば、特許文献１参照）。    
【０００３】
これは、次のようにして製造される。まず、半導体基板のエッチング加工された部分に、スパッタリング法によりＳｉＯ２膜を成膜した後、そのＳｉＯ２膜をエッチング加工することでマイクロレンズを形成する。さらに、半導体基板をエッチング加工することで、半導体レーザ用ガイド溝を形成する。最後に、その半導体レーザ用ガイド溝に半導体レーザを配置する。
【０００４】
このように半導体レーザ用ガイド溝に半導体レーザを配置することで、マイクロレンズと半導体レーザとの間隔を容易に制御することができる。したがって、この製造方法によれば、マイクロレンズと半導体レーザとの位置決めを容易にし、これらの光結合効率を高めることができる。
【特許文献１】特開平５−２４１０４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記した半導体光学装置の製造方法では、マイクロレンズと半導体レーザ用ガイド溝とを別々のエッチング工程で形成しているため、エッチング工程で用いるマスクのズレ等により、マイクロレンズと半導体レーザとの位置決めにばらつきが生じる。なお、このような問題は、マイクロレンズと半導体レンズとの位置決めのみに限らず、他の光学部品同士の位置決めにおいても同様に発生する。  
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、光学部品同士の位置決め精度を従来技術よりも向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、半導体基板（１）をエッチングすることで、半導体基板（１）における第１の光学部品の形成予定領域（３０）を第１の光学部品（１ａ）の輪郭形状に加工すると同時に、第２の光学部品（２）の位置を決めるための位置決め用構造部（１ｃ）を半導体基板（１）に形成する第１の工程と、第１の光学部品の形成予定領域（３０）に第１の光学部品（１ａ）を形成する第２の工程と、位置決め用構造部（１ｃ）に第２の光学部品（２）を接触させて、半導体基板（１）に第２の光学部品（２）を搭載する第３の工程とを有し、
第１の工程では、半導体基板（１）のうち、第１の光学部品の形成予定領域（３０）に複数のトレンチ（３３）を形成し、
第２の工程では、トレンチ（３３）の内部を半導体基板（１）を構成する材料の酸化物（３７）で充填し、かつ、トレンチ（３３）間に位置するトレンチ側壁部（３６）を酸化物（３７）に置き換えることで、第１の光学部品（１ａ）を形成することを特徴としている。
【０００８】
本発明では、第１の工程で、一回のエッチングにより、半導体基板の第１の光学部品の形成予定領域を加工するとともに、同一の半導体基板に位置決め用構造部を形成し、第２に工程で、第１の光学部品の形成予定領域に第１の光学部品を形成している。
【０００９】
このため、第１の光学部品と位置決め用構造部との相対的な位置は、エッチングの精度により決まる。これにより、上記した従来技術のように、第１の光学部品と位置決め用構造部とを別々に形成する場合と比較して、第１の光学部品と位置決め用構造部との位置決めを高精度に行うことができる。
【００１０】
そして、本発明では、第３の工程で、第２の光学部品を位置決め用構造部に接触させて、半導体基板に搭載しているので、第１の光学部品と第２の光学部品との位置決め精度を従来技術よりも向上させることができ、光学部品同士の光結合効率を従来よりも向上させることができる。
【００１１】
具体的には、請求項４に示すように、第１の工程では、位置決め用構造部（１ｃ）のうち、第２の光学部品（２）との接触面（２ａ）が、第１の光学部品における第２の光学部品に対向する面（２１）よりも第２の光学部品側に位置するように、位置決め用構造部（１ｃ）を形成する。そして、第３の工程では、位置決め用構造部（１ｃ）に第２の光学部品（２）を接触させることで、第１の光学部品（１ａ）と第２の光学部品（２）の間隔を所定の大きさとすることができる。
【００１２】
これにより、第１の光学部品と第２の光学部品との必要な距離を確保することができる。すなわち、第１の光学部品と第２の光学部品との間隔を従来技術よりも高精度に制御することができる。
【００１３】
また、請求項５に示すように、第１の工程では、第３の工程で半導体基板（１）に第２の光学部品（２）を搭載したとき、第２の光学部品（２）における第１の光学部品に対向する面の一部（２ａ）が、位置決め用構造部（１ｃ）と接触するように、位置決め用構造部（１ｃ）を配置することができる。
【００１４】
仮に、第２の光学部品における第１の光学部品に対向する面の全領域を、位置決め用構造部と接触させた場合では、これらの接触している領域のどこかに異物が入ると、第１の光学部品と第２の光学部品との間隔が変わってしまうという問題が発生する。
【００１５】
そこで、請求項５に記載の発明では、第２の光学部品における第１の光学部品に対向する面の全領域ではなく、その面の一部を位置決め用構造部と接触させることで、第２の光学部品における第１の光学部品に対向する面の全領域を位置決め用構造部と接触させる場合と比較して、接触面積を小さくしている。
【００１６】
これにより、第２の光学部品における第１の光学部品に対向する面の全領域を位置決め用構造部と接触させる場合と比較して、接触領域に異物が入る確率を低減できる。
【００１７】
なお、第１の光学部品として、例えば、請求項６に示すように、マイクロレンズを形成することができる。
【００１８】
また、請求項２に示すように、第１の工程で、さらに、半導体基板における第３の光学部品（３）の形成予定領域（４０）を第３の光学部品（３）の輪郭形状に加工するとともに、第３の光学部品の形成予定領域（４０）においても複数のトレンチ（３３）を形成し、第２の工程で、トレンチ（３３）の内部を、半導体基板を構成する材料の酸化物で充填し、かつ、トレンチ（３３）間に位置するトレンチ側壁部（３６）を酸化物に置き換えることで、第３の光学部品（３）を形成することもできる。
【００１９】
これにより、第１の光学部品と第３の光学部品との相対的な位置も、エッチングの精度のみにより決まる。したがって、第１の光学部品と第３の光学部品とを異なる半導体基板に形成する場合と比較して、第１の光学部品と第３の光学部品との位置決めを高精度に行うことができる。この結果、半導体光学装置全体の光軸を高精度で合わせることができる。
【００２０】
なお、第１の光学部品、第３の光学部品としては、例えば、請求項７に示すように、それぞれ、マイクロレンズ（１ａ）、光導波路（３）を形成することができる。
【００２１】
また、請求項８に示すように、第２の光学部品として、例えば、レーザダイオード（２）もしくは発光ダイオードを形成することができる。
【００２２】
請求項３に記載の発明では、第１の工程で、第１の光学部品（１ａ）の光軸と第２の光学部品（２）の光軸とを一致させるために、第１の光学部品の形成予定領域（３０）に、所定深さの複数のトレンチ（３３）を形成することを特徴としている。
【００２３】
請求項１に記載の方法で第１の光学部品を形成する場合、半導体基板上における第１の光学部品の光軸の位置は、第１の光学部品の形成予定領域に形成されるトレンチの深さで決まる。したがって、このように第１の光学部品の形成予定領域でのトレンチの深さを調整することで、第１の光学部品の光軸と第２の光学部品の光軸とを一致させることができる。
【００２４】
また、請求項９に記載の発明では、第３の工程では、第１の光学部品（１ａ）の光軸と第２の光学部品（２）の光軸とを一致させるために、所定厚さの基板上に形成された第２の光学部品（２）を用意し、第２の光学部品（２）を半導体基板（１）に搭載することを特徴としている。
【００２５】
第２の光学部品の光軸の高さは、第２の光学部品が形成されている基板の厚さによって決まる。したがって、第２の光学部品が形成されている基板の厚さを調整することで、第１の光学部品の光軸と第２の光学部品の光軸とを一致させることができる。
【００２６】
また、請求項１０に示すように、サブマウント材（７）を介して、半導体基板（１）に第２の光学部品（２）を搭載し、このサブマウント材の厚さを調整することで、第１の光学部品の光軸と第２の光学部品の光軸とを一致させることもできる。
【００４０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
（第１実施形態）
図１に本発明の第１実施形態における半導体光学装置の斜視図を示す。また、図２に図１中の半導体光学装置のＡ−Ａ’線断面図を示し、図３に図１、２中の破線で示す領域Ｂの斜視図を示す。なお、図１ではヒートシンクを省略している。
【００４２】
本実施形態の半導体光学装置は第１の光学部品としての第１のマイクロレンズ１ａと、該マイクロレンズ１ａと独立して搭載される第２のマイクロレンズ基板４、第２の光学部品としてのレーザダイオード基板２と、第３の光学部品としての光導波路３と、ヒートシンク６とを備えている。
【００４３】
第１のマイクロレンズ１ａは平凸型のシリンドリカルレンズであり、図３に示すように、平坦な入射面２１と凸面よりなる出射面２２を有している。第１のマイクロレンズ１ａは、第１のマイクロレンズ基板１と一体形成されたマイクロレンズ台座部１ｂの上に配置されている。ここで、本明細書で言う一体とは、別々の部材が接合等されているのではなく、同一材料が連続している状態を意味する。また、マイクロレンズ台座部１ｂは、マイクロレンズ１ａの輪郭と同一形状となっている。
【００４４】
独立して搭載される第２のマイクロレンズ基板４は、図３には図示していないが、平凸型のシリンドリカルレンズが形成された基板である。この第２のマイクロレンズ基板４は、第１のマイクロレンズ１ａとレーザダイオード基板２との間に配置されており、レーザダイオードからの速軸方向の拡がり光をコリメートして、第１のマイクロレンズ１ａに入射させる機能を持つ。レーザダイオードからの光は、さらに、第１のマイクロレンズ１ａによって、遅軸方向の拡がり光がコリメートされ、第１のマイクロレンズ１ａより出射される。なお、図示していないが、コリメートされた光はポリゴンミラー等に入射させ、レーザ光をスキャニングして対象物までの距離を計測する装置としての応用が可能である。
【００４５】
なお、本実施形態では、第１のマイクロレンズ基板１は例えばシリコンにより構成されており、第１のマイクロレンズ１ａは例えばシリコン酸化膜により構成されている。また、第１のマイクロレンズ１ａは、図３に示すように、上下方向の厚さ（高さ）２４が１０μｍ以上、具体的には１００μｍ程度である。また、第１のマイクロレンズ１ａの水平方向の幅２５は５００μｍ程度である。
【００４６】
第１のマイクロレンズ基板１には、第１のマイクロレンズ１ａの他に位置決め用構造部１ｃが形成されている。位置決め用構造部１ｃは、第１のマイクロレンズ基板１の面のうち、第１のマイクロレンズ１ａが形成されている側の面上に形成されている。位置決め用構造部１ｃも第１のマイクロレンズ基板１と一体となっている。また、位置決め用構造部１ｃは、第１のマイクロレンズ基板１のうち、第１のマイクロレンズ１ａの外側の領域に配置されている。
【００４７】
本実施形態では、図３に示すように、第１のマイクロレンズ１ａの両端に位置決め用構造部１ｃが配置されている。また、位置決め用構造部１ｃは第１のマイクロレンズ１ａとレーザダイオード基板２および第２のマイクロレンズ４とレーザダイオード基板２との位置合わせをするための基準面２３ａおよび２３ｂを有している。この基準面２３ａおよび２３ｂはマイクロレンズ１ａの入射面２１と平行である。なお、第２のマイクロレンズは基準面２３ｂに接触している。
【００４８】
レーザダイオード基板２はレーザダイオード基板２の発光面２ａと第１のマイクロレンズ１ａの入射面２１とは位置決め用構造体１ｃを介して向かい合っており、レーザダイオード基板２のレーザダイオードは第１のマイクロレンズ１ａと結合されている。
【００４９】
具体的には、レーザダイオード基板２は、第１のマイクロレンズ基板１の第１のマイクロレンズ１ａが形成されている側の面上に、サブマウント材７を介して、搭載されている。そして、レーザダイオード基板２の側面のうち、発光面２ａである側面の一部が、基準面２３ａである位置決め用構造部１ｃの側面と接触している。
【００５０】
なお、本実施形態では、図３に示すように、第１のマイクロレンズ基板１の表面上での位置合わせ用構造部１ｃの上下方向の厚さ（高さ）２６は、第１のマイクロレンズ１ａの高さとマイクロレンズ台座部１ｂの高さの合計と同じである。位置決め用構造部１ｃの水平方向の幅２７は、レーザダイオード基板２を基準面に突き合わせて保持できればよいことから、５００μｍ程度となっている。
【００５１】
また、位置決め用構造部１ｃの基準面２３ａと、第１のマイクロレンズ１ａの入射面２１との光軸方向での間隔２８ａは、レーザダイオード基板２の発光面２ａからのレーザ光をコリメートすることができる位置に第１のマイクロレンズ１ａが置かれるように設定されている。また、第１のマイクロレンズ１ａとレーザ２の発光面２ａの光軸の高さが一致するように、レーザダイオード基板２の厚さおよびサブマウント材７の厚さが設定されている。
【００５２】
また、第２のマイクロレンズ基板４と接触している基準面２３ｂと、レーザダイオード基板２と接触している基準面２３ａとの間隔２８ｂは、第２のマイクロレンズ基板４とレーザダイオード基板２との距離や、第２のマイクロレンズ基板４と第１のマイクロレンズ１ａとの距離が所定の大きさとなるように、設定されている。
【００５３】
サブマウント材７は、レーザダイオード基板の残留応力を低減するために熱膨張係数がレーザダイオード基板２と同一の材質により構成されている。なお、レーザダイオード基板２と異なる材質により構成されたサブマウント材７を用いることもできる。そして、図３に示すように、サブマウント材７と第１のマイクロレンズ基板１は第１の接合材８で接合されている。また、サブマウント材７とレーザダイオード基板２は第２の接合材９で接合されている。
【００５４】
このようにして、本実施形態の半導体光学装置では、レーザダイオード基板２のレーザダイオードから出射された光が第１のマイクロレンズ１ａによってコリメートされている。
【００５５】
なお、本実施形態では、サブマウント材７をレーザダイオード基板２と第１のマイクロレンズ基板１ｂとの間に配置しているが、レーザダイオード基板２を製造する際にレーザダイオード基板２の厚さに制約がない、もしくは、サブマウント材７を設けなくても、レーザダイオード基板２の厚さで光軸を一致させることができれ、サブマウント材７を設けないようにすることもできる。
【００５６】
ヒートシンク６は、第３の接合材１０により、レーザダイオード基板２と接合されている。ヒートシンク６は、レーザダイオード基板２の発光時の発熱を放出させるため、例えば、Ｃｕ、ＣｕＷ、ＣｕＭｏ、Ｍｏ、ＷＣ等の熱伝導率が大きな材料により構成されている。また、図３に示すように、ヒートシンク材７にはレーザダイオードを駆動するための電位取り出しパッド１１が形成されている。そして、その電位取り出しパッド１１とレーザ基板２の表面とが配線ワイヤ１２により電気的に接続されている。
【００５７】
光導波路３はマイクロレンズ基板１に形成されており、第１のマイクロレンズ１ａと一対一で対応するように配置され、第１のマイクロレンズ１ａと光導波路３とが結合されている。光導波路３は、図２に示すように、第１のマイクロレンズ基板１と一体形成された光導波路台座部１ｄ上に形成されており、下側から順に、第１のシリコン酸化膜１３、高濃度の不純物を含む第２のシリコン酸化膜１４、第３のシリコン酸化膜１５により構成されている。また、光導波路３は、第４の接合材１７により、ヒートシンク６と接合されている。
【００５８】
なお、図１〜３では、第１のマイクロレンズ１ａは、１つであったが、複数とすることもできる。この場合、レーザダイオードの数は、第１のマイクロレンズ１ａと同じである第１のマイクロレンズ１ａを複数とすることで、距離計測用としてのレーザ出力を向上させることができる。
【００５９】
次に、本実施形態における半導体光学装置の製造方法について説明する。以下では、第１のマイクロレンズ１ａの数が２つである場合を説明する。図４〜８に半導体光学装置の製造工程を示す。なお、図４〜６では、便宜上、第１のマイクロレンズ１ａの数を１つとしている。
【００６０】
まず、図４に示す工程で、第１のマイクロレンズ基板１上に第１のマイクロレンズ１ａ、光導波路３および位置決め用構造部１ｃを形成する。具体的には、例えば、図９〜図１１に示す工程を行う。なお、図９、１０において、図（ａ）は基板の上面図を示しており、図（ｂ）は図（ａ）中の半導体基板のＣ−Ｃ’線断面図を示しており、図（ｃ）は図（ａ）中の半導体基板のＤ−Ｄ’線断面図を示している。図１１は基板の上面図を示している。
【００６１】
図９に示す工程では、図示しないが、第１のマイクロレンズ基板１となるシリコンウェハを用意し、第１のマイクロレンズ基板１の上に酸化膜を形成する。その後、この酸化膜をパターニングする。そして、パターニングされた酸化膜をマスクとして、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、第１のマイクロレンズ１ａの形成予定領域３０と位置決め用構造部１ｃの形成予定領域３１を残すように第１のマイクロレンズ基板１をエッチングし、第１のトレンチ３２を形成する。
【００６２】
これにより、第１のマイクロレンズ基板１のうち、第１のマイクロレンズ１ａの形成予定領域３０を第１のマイクロレンズ１ａの輪郭と同様の形状に加工すると同時に、第１のマイクロレンズ基板１に位置決め用構造部１ｃを形成する。なお、この工程が本発明の第１の工程に相当する。
【００６３】
このとき、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、第１のマイクロレンズ１ａの形成予定領域３０内に、一定の幅である第２のトレンチ３３を一定の間隔で多数並設する。なお、複数の第２のトレンチ３３の開口形状は、図９（ａ）に示すように、同一方向に、かつ、光軸に対して平行な状態で延びている形状とする。
【００６４】
具体的には、トレンチ幅（以下では、抜き幅と呼ぶ）３４とトレンチ間に位置し、側壁となるシリコンの幅（以下では、残し幅と呼ぶ）３５の比率は、０．５５：０．４５となるようにマスクの開口部の幅および開口部の間隔を調整する。例えば、抜き幅３４が１．１μｍなら、残し幅３５は０．９μｍ、抜き幅が２．２μｍなら、残し幅は１．８μｍとする。なお、この第２のトレンチ３３の下側で、エッチングされずに残された部分がマイクロレンズ台座部１ｂとなる。
【００６５】
このように、第１のマイクロレンズ基板１に第１のトレンチ３２と第２のトレンチ３３とを形成することで、第１のマイクロレンズ１ａの輪郭形状とされたマイクロレンズ台座部１ｂを形成すると同時に、位置決め用構造部１ｃを形成する。
【００６６】
なお、第１のマイクロレンズ基板１上での第１のマイクロレンズ１ａの光軸の高さは、マイクロレンズ台座部１ｂの高さによって決まる。また、マイクロレンズ台座部１ｂの高さは、第２のトレンチ３３の深さにより決まることから、第２のトレンチ３３の深さにより、第１のマイクロレンズ１ａの光軸の高さが決まる。このため、第２のトレンチ３３を形成するとき、第１のマイクロレンズ１ａの光軸とレーザダイオード基板２の光軸とを一致させるように、第２のトレンチ３３の深さを設定する。
【００６７】
また、位置決め用構造部１ｃを形成するとき、位置決め用構造部１ｃの基準面２３ａおよび２３ｂが、後の工程で第１のマイクロレンズ基板１に搭載するレーザダイオード基板２の発光面２ａと平行となるように、位置決め用構造部１ｃを形成する。本実施形態では、基準面２３ａが第１のマイクロレンズ１ａの入射面と平行となるように、位置決め用構造部１ｃを形成する。これは、後の工程で、レーザダイオード基板２の発光面２ａと、第１のマイクロレンズ１ａの入射面２１とを平行に向かい合わせ、レーザダイオード基板２と第１のマイクロレンズ１ａとを結合させるためである。
【００６８】
また、位置決め用構造部１ｃを形成するとき、図３に示すように、位置決め用構造部１ｃの基準面２３ａと第１のマイクロレンズ１ａの入射面２１とが、同一平面上に位置せず、これらの面の位置がずれている状態となるように、基準面２３ａの位置を設定する。すなわち、基準面２３ａが第１のマイクロレンズ１ａの入射面２１よりもレーザダイオード基板２側に位置するように、基準面２３ａの位置を設定する。
【００６９】
具体的には、位置決め用構造部１ｃの基準面２３ａの第１のマイクロレンズ１ａに対する位置を、レーザダイオードからの光をコリメートできるように、第１のマイクロレンズ１ａの焦点距離を考慮した位置となるように設定する。例えば、半導体レーザのコリメート用に用いる場合を想定すると、レーザの広がり角を９０°とした場合、半導体レーザの発光端と第１のマイクロレンズ１ａの距離２８を例えば１０００μｍ程度とする。すなわち、半導体レーザの発光端に第１のマイクロレンズ１ａの入射面２１を１０００μｍ程度まで近づけたとき、その位置でレーザダイオード基板２の側面２ａと位置決め用構造部１ｃの基準面２３ａとが接触するように、位置決め用構造部１ｃを形成する。
【００７０】
また、第２のマイクロレンズ基板４と接触させるための基準面２３ｂが、レーザダイオード基板２と接触させるための基準面２３ａと、第１のマイクロレンズ１ａとの間に位置するように、基準面２３ｂの位置を設定する。
【００７１】
また、図９（ａ）、（ｃ）に示すように、図９に示す工程では、第１のマイクロレンズ基板１に第１のトレンチ３２を形成することで、第１のマイクロレンズ１ａの形成予定領域３０を第１のマイクロレンズ１ａの輪郭形状に加工し、かつ、位置決め用構造部１ｃを形成すると同時に、第１のマイクロレンズ基板１のうち、光導波路３の形成予定領域４０を光導波路３の輪郭形状に加工する。なお、光導波路３の形成予定領域４０においても、第１のマイクロレンズ１ａの形成予定領域３０と同様に第２のトレンチ３３を形成する。これにより、光導波路３の形成予定領域４０に光導波路３と同様の輪郭形状の光導波路台座部１ｄを形成する。
【００７２】
エッチング後の第１のトレンチ３２の側壁表面、特に第１のマイクロレンズ１ａの形成予定領域３０の最外周部を規定する側壁表面の平坦性は、この面が光の入射あるいは出射する面２１、２２となるため重要である。このため、第１のマイクロレンズ基板１をエッチングした後、図示しないが、基板１の全体を水素雰囲気中でアニール処理してトレンチ側壁での表面粗さを小さくする。この後、いわゆる犠牲酸化を行うことで平滑な表面を持つレンズ面を得ることができる。なお、この技術に関しては特開２００２−２３１９４５号公報に開示されている。さらに、エッチングの際に用いた酸化膜マスクをフッ酸溶液への浸漬等により除去する。
【００７３】
続いて、図１０に示す工程では、第１のマイクロレンズ１ａの形成予定領域３０に第１のマイクロレンズ１ａを形成し、光導波路３の形成予定領域４０の形成予定領域に光導波路３を形成する。より具体的には、熱酸化により第２のトレンチ３３内をシリコン酸化物３７で充填するとともに、第２のトレンチ３３間のシリコン層であるトレンチ側壁部３６をシリコン酸化物３７で置き換える。このようにして、第１のマイクロレンズ基板１と一体的な第１のマイクロレンズ１ａを形成する。なお、この工程が本発明の第２の工程に相当する。
【００７４】
このときの酸化膜３７の厚さは、抜き幅３４と残し幅３５との合計と同じか、それ以上に設定する。通常、熱酸化膜はシリコン表面の内側と外側に０．４５：０．５５の割合で進行する。本実施形態では、この比率に合わせて抜き幅３４と残し幅３５を設定しており、すなわち、熱酸化において第２のトレンチ３３内がシリコン酸化物で充填されると同時にトレンチ間のシリコン層３６がシリコン酸化物になる寸法となっている。
【００７５】
したがって、第２のトレンチ３３の内部が全て熱酸化膜で埋まった時点でトレンチ間のシリコン層３６も全て酸化される。すなわち、図１０（ａ）に示すように、この時点で第１のマイクロレンズ１ａの形成予定領域３０全体が一塊りのシリコン酸化物（ＳｉＯ２）３７となり、第１のマイクロレンズ１ａができる。このとき、第１のトレンチ３２を構成する側壁面から位置決め用構造部１ｃの表面にかけて酸化膜３８が形成される。すなわち、第１のマイクロレンズ１ａの形成と同時に位置決め用構造部１ｃも形成される。  
【００７６】
なお、この熱酸化工程の後に、第１のマイクロレンズ１ａの光透過率向上のために、必要に応じて基板全体に反射防止膜をコーティングすることができる。
【００７７】
また、光導波路３の形成予定領域４０においても、第１のマイクロレンズ１ａの形成予定領域３０と同様に、図１０に示す工程で、熱酸化により第２のトレンチ３３内をシリコン酸化物３７で充填するとともに、第２のトレンチ３３間のシリコン層３６をシリコン酸化物３７で置き換える。このように本実施形態では、第１のマイクロレンズ１ａの形成と同時に、光導波路台座部１ｄの上にシリコン酸化物層を形成する。
【００７８】
さらに、このシリコン酸化物層に不純物を注入することで、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１のシリコン酸化膜１３、第２のシリコン酸化膜１４、第３のシリコン酸化膜１５から構成された第１のマイクロレンズ１ａおよび光導波路３を形成する。
【００７９】
なお、本実施形態では、第１のマイクロレンズ１ａと光導波路３とを同一の半導体基板１に形成する場合を説明したが、光導波路３と第１のマイクロレンズ１ａとを別々の半導体基板に形成し、これらを接合することもできる。
【００８０】
次に、図１１に示す工程では、メタルマスクを用いて、第１のマイクロレンズ１ａが形成されたウェハ１の表面に対し、レーザダイオード基板２の搭載予定領域４１のみにＡｕ／Ｔｉ膜４２を成膜する。なお、図１１では光導波路３を省略している。
【００８１】
ここで、Ａｕ／Ｔｉ膜４２におけるＴｉは第１のマイクロレンズ基板１表面の酸化膜３８とＡｕとの密着性を良好にするためのものであり、Ａｕ／Ｔｉ膜４２におけるＡｕは、あらかじめサブマウント材７の裏面に成膜されたＡｕＳｎ共晶はんだと共晶接合するためと、後の工程でＡｕ配線と接続させるためのものである。
【００８２】
その後、第１のマイクロレンズ１ａが形成されたウェハ１をダイシングカットする。ダイシングカットは、図示していない領域に対して行う。これにより、ウェハ１を所望の大きさとする。ダイシングカットする際では、Ｓｉの切り屑が第１のマイクロレンズ表面に付着するため、レジスト等の保護膜をウェハ表面に塗布してカットする。あるいは、ウェハ裏面からハーフカットして劈開する。これにより、マイクロレンズを汚損することなくチップ状にすることができる。
【００８３】
このようにして、図４に示すように、第１のマイクロレンズ基板１にマイクロレンズ１ａ、位置決め用構造部１ｃを形成する。なお、図４（ａ）は図１１中のＥ−Ｅ’断面図であり、図４（ｂ）は図１１中のＦ−Ｆ’断面図である。また、図４（ｃ）は第１のマイクロレンズ１ａと位置決め用構造部１ｃが形成されている部分の斜視図である。
【００８４】
次に、図５に示す工程では、図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、第２のマイクロレンズ基板４を、基準面２３ｂに接触させて、第１のマイクロレンズ基板１に搭載する。そして、マイクロレンズ基板１上に、サブマウント材７を位置決め用構造部１ｃの基準面２３ａに接触させてマウントする。サブマウント材７は、レーザダイオードの光軸と第１のマイクロレンズ１ａの光軸とを一致させるためのものである。なお、サブマウント材７の表裏面にはあらかじめ、ＡｕとＳｎからなる共晶合金層等の接合材４３、４４が成膜されている。これらの接合材４３、４４におけるサブマウント材７の裏面側の接合材４３と、Ａｕ／Ｔｉ膜４２とが第１の接合材８である。
【００８５】
続いて、図６に示す工程では、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、レーザダイオード基板２の側面２ａを位置決め用構造部１ｃの基準面２３ａに接触させて、サブマウント材７の上にマウントする。これにより、レーザダイオードの発光面２ａと第１のマイクロレンズ１ａとの必要な距離が確保される。このようにして、レーザダイオード基板２の発光面２ａと第１のマイクロレンズ１ａの入射面２１とを向かい合わせ、レーザダイオード基板２と第１のマイクロレンズ１ａとを結合させる。
【００８６】
なお、この工程が本発明の第３の工程に相当する。また、レーザダイオード基板２の表裏面にはあらかじめＡｕ膜４５、４６が成膜されている。これらのＡｕ膜４５、４６におけるレーザダイオード基板２の裏面側のＡｕ膜４５と、サブマウント材７の表面側の接合材４４とが第２の接合材９である。
【００８７】
なお、レーザダイオード基板２の厚さにより、レーザダイオード基板２の光軸の位置を調整することができる。したがって、第１のマイクロレンズ１ａの光軸とレーザダイオード基板２の光軸とを一致させるために、レーザダイオード基板２の厚さが所定厚さに設定されたものを用意する。
【００８８】
その後、加熱加圧してレーザダイオード基板２、サブマウント材７、および第１のマイクロレンズ基板１を接合する。このとき、Ａｕ−Ｓｎ共晶合金の共晶点以上の温度、例えば３００℃程度で加熱する。なお、ここでは、接合材としてＡｕ−Ｓｎ共晶合金を用いたが、これに限らず、例えば、Ａｕ−Ｓｉ共晶合金、ＡｕとＧｅからなる合金層あるいはＳｎＰｂはんだを用いることもできる。
【００８９】
次に、図７に示す工程では、図６に示されている基板１を上下反転させ、レーザダイオード発光時の熱を放熱するためのヒートシンク材６を第３の接合材１０となるＩｎを介して熱圧着する。なお、図７は図６（ａ）と同じ断面を示している。Ｉｎはあらかじめヒートシンク材６での接合領域のみにマスク蒸着等により成膜しておく。また、ヒートシンク材６の表面には、電位取り出しパッド１１として、ポリイミド等の絶縁膜１１ａ、Ａｕ膜１１ｂを順に接合前にあらかじめ成膜しておく。
【００９０】
なお、第３の接合材１０としては、Ｉｎの他に、例えば、Ａｕ−Ｓｉ共晶合金、ＡｕとＳｎからなる共晶合金、ＡｕとＧｅからなる合金層あるいはＳｎＰｂはんだを用いることができる。
【００９１】
このとき、第２のマイクロレンズ基板４は、ヒートシンク６とマイクロレンズ基板１とにより挟み込むことで固定される。
【００９２】
続いて、図８に示す工程で、ワイヤボンディングを行い、レーザダイオード基板２とヒートシンク６上に形成された電位取り出しパッド１１とを、配線ワイヤ１２により電気的に接続する。配線ワイヤ１２としては、図８（ｂ）に示すように、例えば、幅広のＡｕリボンを用いることができる。幅広のＡｕリボンを使用する目的は、レーザダイオードの発光時に放熱するためである。なお、Ａｕリボンをボンディングする位置や、Ａｕリボンの本数はデイスの特性に応じて変更可能である。
【００９３】
以上のようにして、図１、２、３に示す半導体光学装置を製造することができる。
【００９４】
本実施形態では、図９に示す工程で、第１のマイクロレンズ基板１に対して一回のエッチングを行うことで、第１のマイクロレンズ基板１の第１のマイクロレンズ１ａの形成予定領域３０を第１のマイクロレンズ１ａの形状に加工すると同時に、位置決め用構造部１ｃを形成している。そして、第１のマイクロレンズ１ａの形成予定領域３０に第１のマイクロレンズ１ａを形成している。
【００９５】
このため、第１のマイクロレンズ１ａと位置決め用構造部１ｃとの相対的な位置は、エッチングの精度のみにより決まる。これにより、第１のマイクロレンズと位置決め用構造部とを別々に形成する場合と比較して、第１のマイクロレンズ１ａと位置決め用構造部１ｃとの位置決めを高精度に行うことができる。
【００９６】
また、位置決め用構造部１ｃの基準面２３ａの位置は、第１のマイクロレンズ１ａの入射面２１とレーザダイオード基板２の発光面２ａとの間における必要な距離が確保できるように設定されている。そして、図６に示す工程で、レーザダイオード基板２の側面のうち、発光面２ａとなる側面の一部を、位置決め用構造部１ｃの基準面２３ａに接触させて、第１のマイクロレンズ基板１にレーザダイオード基板２を搭載している。
【００９７】
このことから、レーザダイオード基板２の発光面２ａと第１のマイクロレンズ１ａの入射面２１との間隔を所定の大きさとすることができる。すなわち、第１のマイクロレンズ１ａとレーザダイオード基板２との位置決め精度を従来技術よりも向上させることができ、第１のマイクロレンズ１ａとレーザダイオード基板２との光結合効率を従来よりも向上させることができる。
【００９８】
また、位置決め用構造部１ｃの基準面２３ｂに接触させて、第１のマイクロレンズ基板１に第２のマイクロレンズ基板４を搭載している。これにより、レーザダイオード基板２の発光面２ａと第２のマイクロレンズ基板４との間隔や、第２のマイクロレンズ基板４と第１のマイクロレンズ１ａとの間隔を、容易に所望の大きさとすることができる。
【００９９】
さらに、本実施形態では、図９に示す工程で、第１のマイクロレンズ１ａの形成予定領域３０の加工と同時に、光導波路３の形成予定領域４０を光導波路３の形状に加工している。そして、その光導波路３の形成予定領域４０に光導波路３を形成している。
【０１００】
このため、第１のマイクロレンズ１ａと光導波路３との相対的な位置も、エッチングの精度のみにより決まる。これにより、第１のマイクロレンズ１ａと光導波路３とを異なる半導体基板に形成する場合と比較して、第１のマイクロレンズ１ａと光導波路３との位置決めを高精度に行うことができる。
【０１０１】
また、上記背景技術の欄で説明したように、スパッタリング法により半導体基板上に酸化膜を堆積させてレンズを製造する場合、スパッタリング法ではレンズの高さを５μｍ以上とすることが困難であった。また、仮に上記背景技術の欄で説明した技術により、例えば、１０μｍ程度の厚さの酸化膜が形成できたとしても、この技術では、基板の全面上に酸化膜を形成するため、基板を構成するシリコンと酸化膜の熱膨張係数差により、基板が反ることが予想される。このため、エッチング工程でのウェハチャッキング時にウェハが割れる不具合が多発する恐れがある。
【０１０２】
これに対して、本実施形態では、図９に示す工程で、第１のマイクロレンズ基板１のうち、第１のマイクロレンズ１ａの形成予定領域３０を第１のマイクロレンズ１ａの輪郭形状とするとともに、第１のマイクロレンズ１ａの形成予定領域３０内に複数の第２のトレンチ３３を形成している。そして、図１０に示す工程で、熱酸化により、第２のトレンチ３３を酸化膜３７で充填し、第２のトレンチ３３間のシリコン層３６を酸化膜３７に置換することで、マイクロレンズ台座部１ｂの上に第１のマイクロレンズ１ａを形成している。
【０１０３】
このような方法により第１のマイクロレンズ１ａを形成するため、本実施形態では高さ２４が５μｍ以上である第１のマイクロレンズ１ａを形成することが容易である。また、第１のマイクロレンズ１ａの形成予定領域３０のみに厚い酸化膜を形成していることから、高さ２４が５μｍ以上である第１のマイクロレンズ１ａを形成しても、第１のマイクロレンズ基板１に反りが発生するのを抑制することができる。
【０１０４】
また、上記背景技術の欄で説明した従来技術では、マイクロレンズ設置面とガイド溝との段差に、レーザダイオード基板を引っかけて固定することで、レーザダイオード基板とマイクロレンズとの相対的な位置が決定されていた。一方、上記した従来技術では、基板上にマイクロレンズを形成した後、フォトリソグラフィおよびエッチング技術により、同一の基板上にガイド溝を形成していた。したがって、基板の凹凸部では、フォトレジストの被覆性が悪く、また、それを回避するためにフォトレジストを厚くすると露光が困難となる。
【０１０５】
このことから、上記背景技術の欄で説明した従来技術では、例えば、１００μｍ程度等の深いガイド溝を形成するのは困難であり、マイクロレンズ設置面とガイド溝との段差は小さかった。このため、レーザダイオード基板をその段差に引っかけて十分に固定することができない恐れがあった。
【０１０６】
これに対して、本実施形態では、図９に示す工程で、第１のマイクロレンズ基板１に凹凸部が存在する前に、フォトリソグラフィおよびエッチングを行い、第１のマイクロレンズ基板１に第１のトレンチ３２を形成することで、位置決め用構造部１ｃを形成している。
【０１０７】
このため、上記従来技術でのガイド溝よりも深い第１のトレンチ３２を形成することができる。これにより、位置決め用構造部１ｃの第１のマイクロレンズ基板１上での高さ２６（図３参照）を上記従来技術の段差よりも大きくできる。この結果、レーザダイオード基板２を位置決め用構造部１ｃの基準面２３ａに接触させて、レーザダイオード基板２をマイクロレンズ基板１に搭載したとき、レーザダイオード基板２を位置決め用構造部１ｃに引っかけて十分に固定することができる。
【０１０８】
また、上記した従来技術では、レーザダイオード基板の側面のうち、発光面となる側面の全てを、マイクロレンズ設置面とガイド溝との段差に接触させていた。この場合、レーザダイオード基板の発光面となる側面と段差との間のどこかに異物が入ると、レーザダイオードとマイクロレンズとの相対的な位置がずれてしまうという問題があった。
【０１０９】
これに対して、本実施形態では、図３、図６に示すように、レーザダイオード基板２の発光面２ａとなる側面のうち、位置決め用構造部１ｃに対応する部分を、位置決め用構造部１ｃの基準面２３ａと接触させている。このように本実施形態では、レーザダイオード基板２の発光面２ａとなる側面のうち、必要最小限の領域のみを位置決め用構造部１ｃの基準面２３と接触させている。
【０１１０】
これにより、レーザダイオード基板２の発光面２ａの全てが位置決め用構造部１ｃと接触している場合よりも、異物によるレーザダイオード基板２とマイクロレンズ１ａとの相対的な位置のずれが発生するのを抑制することができる。
【０１１１】
また、上記した従来技術では、台座部を設けず、半導体基板上に直にＳｉＯ２膜からなるマイクロレンズを形成していた。この場合、半導体基板とマイクロレンズとの界面には、マイクロレンズの側面と半導体基板とがなす角部が存在する。このため、半導体基板とマイクロレンズとの熱膨張係数差により、その角部において応力が集中してしまう。これが、マイクロレンズの強度に対する信頼性を低下させる原因であった。
【０１１２】
これに対して、本実施形態では、マイクロレンズ台座部１ｂの形状を第１のマイクロレンズ１ａと同一の形状としている。すなわち、マイクロレンズ台座部１ｂの側面と第１のマイクロレンズ１ａの側面とを一致させている。
【０１１３】
これにより、マイクロレンズ台座部１ｂと第１のマイクロレンズ１ａとの界面に角部が存在しないようにすることができる。また、本実施形態では、マイクロレンズ台座部１ｂと第１のマイクロレンズ基板１との界面に、マイクロレンズ台座部１ｂの側面と第１のマイクロレンズ基板１の上面とがなす角部が存在する。
【０１１４】
このように、本実施形態では、半導体光学装置の構造を、第１のマイクロレンズ１ａから離れたマイクロレンズ台座部１ｂと第１のマイクロレンズ基板１との界面に角部が存在する構造としているので、第１のマイクロレンズ１ａの強度に対する信頼性を向上させることができる。
【０１１５】
また、本実施形態では、半導体光学装置に温度変化が生じた場合、熱膨張係数差により、マイクロレンズ台座部１ｂと第１のマイクロレンズ１ａとの界面に応力が生じるが、マイクロレンズ台座部１ｂが変形することで、この応力が緩和されるようになっている。このことからも、第１のマイクロレンズ１ａの強度に対する信頼性が向上されていると言える。
【０１１６】
なお、マイクロレンズ台座部１ｂの形状が第１のマイクロレンズ１ａよりも大きな場合、第１のマイクロレンズ１ａとマイクロレンズ台座部１ｂとの界面において、マイクロレンズ台座部１ｂの上面と第１のマイクロレンズ１ａの側面とがなす角部が存在する。このため、単にマイクロレンズ台座部１ｂが存在するだけでは、第１のマイクロレンズ１ａの強度に対する信頼性の向上には、不十分である。
【０１１７】
また、本実施形態のように、マイクロレンズ台座部１ｂの形状を第１のマイクロレンズ１ａと同一の形状とすることで、第１のマイクロレンズ１ａとレーザダイオード基板２の発光面２ａとの距離を任意に設定することができる。すなわち、本実施形態によれば、第１のマイクロレンズ１ａとレーザダイオード基板２の性能、例えば、第１のマイクロレンズ１ａの焦点距離が短い場合、第１のマイクロレンズ１ａとレーザダイオード基板２の発光面２ａとの距離を小さく設定することが容易となる。
【０１１８】
（第２実施形態）
図１２に本実施形態における半導体光学装置の一部を示す。図１２は図２に対応する断面図であり、図１２では光導波路３を省略している。なお、図１２に示す半導体光学装置の構造部のうち、図２に示す半導体光学装置と同様の構造部には同一の符号を付すことで説明を省略する。
【０１１９】
第１実施形態の半導体光学装置では、図２に示すように、第１のマイクロレンズ１ａとレーザダイオード基板２との間に第２のマイクロレンズ基板４を挿入した構造となっていたのに対して、本実施形態の半導体光学装置は、第２のマイクロレンズ１ａをレーザダイオード基板２と光軸方向に対し、反対側に設置した構造例である。ヒートシンク６に衝立部５１を有するレンズ台座基板５２が接合されており、その衝立部５１にレンズ４が接合された構造となっている。
【０１２０】
本実施形態の半導体光学装置は、一部を除いて、第１実施形態と同様の製造工程により製造することができる。第１実施形態での製造工程と異なる点は、図７に示す工程で、例えば共晶はんだによりレンズ台座基板５２が接合されたヒートシンク６を用意する点と、レンズ４を衝立部５１にエポキシ樹脂を主成分とするＵＶ硬化性の接着剤等により接合する点である。
【０１２１】
なお、レンズ４とレーザダイオード発光面２ａからの距離はレンズを保持するレンズ台座基板５２の衝立部５１の厚さ５１ａで調整する。位置精度が要求される場合は、衝立側面を位置合わせ用構造部１ｃの側面のうち、基準面２３ａの反対側の面５３と接触させて位置決めする。また、レンズ台座基板５２とヒートシンク材６との固定は共晶はんだを用いた方法に限らず、他の方法で接合することもできる。例えば、接合温度が他の材料に影響する、あるいは接合強度に問題が出る場合は、銀ロウ付けによって、レンズ台座基板とヒートシンクを一体にしておくこともできる。
【０１２２】
本実施形態のように半導体光学装置を製造しても第１実施形態と同様の効果を有する。
【０１２３】
（第３実施形態）
第１、第２実施形態では、第１の光学部品として、第１のマイクロレンズ１ａを用いる場合を例として説明したが、本実施形態では、第１の光学部品として、光導波路３を用いる場合を説明する。なお、速軸方向の光の拡がりをコリメートするための第２のマイクロレンズ基板の挿入する位置は第１実施形態と同じである。
【０１２４】
図１３に本実施形態における半導体光学装置の断面図を示す。なお、図１３に示す半導体光学装置は、図２に示す半導体光学装置に対して、第１のマイクロレンズ１ａを有していない点が異なり、他の構造部については図２と同様であるため、同一の符号を付すことで説明を一部省略する。
【０１２５】
この半導体光学装置は、光導波路３と、第２の光学部品としてのレーザダイオード基板２と、ヒートシンク６とを備えている。
【０１２６】
光導波路３は、第１実施形態と同様に、半導体基板１と一体形成されており、この半導体基板１には、位置決め用構造部１ｃも半導体基板１と一体形成されている。そして、レーザダイオード基板２の発光面となる側面２ａが位置決め用構造部１ｃの基準面２３ａに接触した状態で、レーザダイオード基板２が半導体基板１に搭載されている。  
【０１２７】
次に、本実施形態の半導体光学装置の製造方法について説明する。ここでは、光導波路３および位置決め用構造部１ｃを形成する工程について主に説明する。図１４、１５（ａ）、（ｂ）に半導体光学装置の製造工程の一部を示す。図１４は半導体基板の上面図であり、図１５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、図１４中のＧ−Ｇ’断面図、Ｈ−Ｈ’断面図である。なお、これらの図では、図９、図１０と同様の構造部については、図９、１０と同一の符号を付している。
【０１２８】
図１４に示す工程では、半導体基板１を用意し、図９に示す工程と同様に、半導体基板１に対してエッチングを行う。なお、この工程が図９と異なるのは、図９中のマイクロレンズ１ａの形成予定領域３０が光導波路３の形成予定領域４０に置き換わっている点である。  
【０１２９】
具体的には、半導体基板１に第１のトレンチ３２を形成することで、半導体基板１のうち、光導波路３の形成予定領域４０を光導波路３の輪郭形状に加工すると同時に、半導体基板１に位置決め用構造部１ｃを形成する。このとき、図９に示す工程と同様に、光導波路３の形成予定領域４０に第２のトレンチ３３を形成する。
【０１３０】
このように、半導体基板１に第１のトレンチ３２と第２のトレンチ３３とを形成することで、光導波路３の輪郭と同様の形状とされた光導波路台座部１ｄを形成すると同時に、位置決め用構造部１ｃを形成する。
【０１３１】
次に、図１５に示す工程では、図１０に示す工程と同様に、熱酸化により、光導波路３の形成予定領域４０において、第２のトレンチ３３内をシリコン酸化物で充填するとともに、第２のトレンチ３３間のシリコン層３６をシリコン酸化物で置き換える。これにより、光導波路台座部１ｄの上にシリコン酸化物層を形成する。さらに、このシリコン酸化物層に不純物を注入することで、第１のシリコン酸化膜１３、第２のシリコン酸化膜１４、第３のシリコン酸化膜１５から構成された光導波路３を形成する。
【０１３２】
その後は、図示しないが、第１実施形態と同様に、位置決め用構造部１ｃに接触させながら、第２のマイクロレンズ基板４を半導体基板に搭載する。さらに、サブマウント材７およびレーザダイオード基板２を半導体基板１に搭載し、レーザダイオード基板２と光導波路３とを結合させる。そして、第２のマイクロレンズ基板４を半導体基板１とヒートシンク６とにより挟み込みながら、レーザダイオード基板２および光導波路３と、ヒートシンク６とを接合する。このようにして、図１３に示す半導体光学装置を製造することができる。
【０１３３】
本実施形態においても、半導体基板１に対して一回のエッチングを行うことで、半導体基板１の光導波路３の形成予定領域４０を光導波路３の形状に加工すると同時に、位置決め用構造部１ｃを形成している。そして、その光導波路台座部１ｄの上に光導波路３を形成している。
【０１３４】
このため、光導波路３と位置決め用構造部１ｃとの相対的な位置は、エッチングの精度のみにより決まる。これにより、光導波路と位置決め用構造部とを別々に形成する場合と比較して、光導波路３と位置決め用構造部１ｃとの位置決めを高精度に行うことができる。
【０１３５】
また、本実施形態でも第１実施形態と同様に、レーザダイオード基板２を、位置決め用構造部１ｃの基準面２３ａに接触させて、半導体基板１にレーザダイオード基板２を搭載している。このことから、光導波路３とレーザダイオード基板２との位置決め精度を従来技術よりも向上させることができ、光導波路３とレーザダイオード基板２との光結合効率を従来よりも向上させることができる。
【０１３６】
また、本実施形態によれ、第１実施形態と比較して、第１のマイクロレンズ１ａを省略している分、部品点数を少なくできるため、低コストで半導体光学装置を製造することができる。
【０１３７】
また、本実施形態においても、第１実施形態におけるマイクロレンズ台座部１ｂと同様に、光導波路台座部１ｄが光導波路３の輪郭と同様の形状となっている。これにより、光導波路３の強度に対する信頼性を向上させることができる。
【０１３８】
（他の実施形態）
（１）第１から第３実施形態では、基板１のうち、光導波路３の形成予定領域を光導波路３の形状に加工し、その領域に酸化膜を形成した後、その領域に不純物を注入することで、光導波路３を形成していたが、他の方法で光導波路３を形成することもできる。
【０１３９】
例えば、次のように光導波路３を形成することもできる。図１６に光導波路３の製造工程を示す。図１６（ａ）に示すように、シリコン基板６１を用意する。続いて、図１６（ｂ）に示すように、シリコン基板６１の表面に高濃度不純物を含むシリコン層６２をエピタキシャル成長法により形成する。さらに、図１６（ｃ）に示すように、シリコン層６２の上に、エピタキシャル成長法により不純物を含まないノンドープシリコン層６３を形成する。このようにして、高濃度不純物を含むシリコン層６２を有する基板１を形成する。
【０１４０】
続いて、図１６（ｄ）に示すように、第１、第２実施形態の図９に示す工程や第３実施形態の図１４に示す工程で、第１のトレンチ３２、第２のトレンチ３３を形成する。
その後、図１０に示す工程、図１５に示す工程と同様に熱酸化を行うことで、光導波路３を形成することができる。
【０１４１】
（２）上記した各実施形態では、図９、１０に示す工程により、第１のマイクロレンズ１ａを形成する場合を説明したが、他の方法により、第１のマイクロレンズ１ａを形成することもできる。例えば、図９に示す工程に対して、第１のマイクロレンズ１ａの形成予定領域３０に第２のトレンチ３３を形成せず、第１のマイクロレンズ１ａの形成予定領域３０を第１のマイクロレンズ１ａの形状に加工する。その後、ＳＯＧ（Spin-On Glass）により、第１のマイクロレンズ１ａの形成予定領域３０の上にガラス膜を塗布することで、第１のマイクロレンズ１ａを形成することもできる。
【０１４２】
（３）上記した各実施形態では、図３に示すように、レーザダイオード基板２とヒートシンク６とを第３の接合材１０により接続していたが、低出力での発光で、レーザダイオード基板２とヒートシンク６との間に、シリコン基板を挿入しても特性劣化を生じない場合には、図１７に示す構造とすることもできる。
【０１４３】
図１７に他の実施形態における半導体光学装置の一部を示す。なお、図１７では、半導体光学装置の構造部のうち、図３と同様の構造部には同一の符号を付している。図１７に示す半導体光学装置は、第１のマイクロレンズ１ａが形成された第１のマイクロレンズ基板１にレーザダイオード基板２を搭載した後、第３の接合材１０により、第１のマイクロレンズ基板１をヒートシンク６に接合した構造となっている。
【０１４４】
（４）半導体光学装置を図１８に示す構造とすることもできる。図１８に示す半導体光学装置では、図３に示しているマイクロレンズ基板１とレーザダイオード基板２とが結合されている部分を１つの光学部品ユニット７１として、その光学部品ユニット７１を２つ用いた構造となっている。
【０１４５】
このように、レーザダイオード基板２を２つ用いることで、上記した各実施形態よりも大出力化することができる。なお、レーザの出力を大きくする方法としては、１つのレーザダイオード基板２中の発光層数を増加させることが考えられるが、レーザダイオード基板２が長くなる程、レーザダイオード基板２に反りが発生し易くなり、製造歩留まりが低下してしまう。これに対して、図１８に示す半導体光学装置では、レーザダイオード基板２を複数用いるため、レーザダイオード基板２を長くしなくてもよい。これにより、レーザダイオード２の反りによる製造歩留まりを向上することができる。
【０１４６】
（５）上記した各実施形態では、レーザダイオード基板２を用いる場合を例として説明したが、レーザダイオードの代わりに発光ダイオードを用いることもできる。
【０１４７】
（６）第１、第２実施形態では、第１の光学部品として、マイクロレンズ１ａを用いる場合を例として説明したが、第１の光学部品として、プリズム、ミラーとしての機能を持つ光学素子や、格子などの偏光素子を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】第１実施形態における半導体光学装置の斜視図である。
【図２】図１中の半導体光学装置のＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】図２中の領域Ｂの斜視図である。
【図４】第１実施形態における半導体光学装置の製造工程を示す図である。
【図５】図４に続く半導体光学装置の製造工程を示す図である。
【図６】図５に続く半導体光学装置の製造工程を示す図である。
【図７】図６に続く半導体光学装置の製造工程を示す図である。
【図８】図７に続く半導体光学装置の製造工程を示す図である。
【図９】図４に示す工程をさらに詳細に説明するための図であり、（ａ）は半導体基板の上面図であり、（ｂ）は（ａ）中における基板のＣ−Ｃ’線断面図、（ｃ）はＤ−Ｄ’線断面図である。
【図１０】図９に続く製造工程を示す図であり、（ａ）は半導体基板の上面図であり、（ｂ）は（ａ）中における基板のＣ−Ｃ’線断面図、（ｃ）はＤ−Ｄ’線断面図である。
【図１１】図１０に続く製造工程を示しており、半導体基板の上面図である。
【図１２】第２実施形態における半導体光学装置の断面図である。
【図１３】第３実施形態における半導体光学装置の断面図である。
【図１４】第３実施形態における半導体光学装置の製造工程を示す図である。
【図１５】図１４に続く製造工程を示す図であり、（ａ）は図１４中の基板のＧ−Ｇ’線断面図、（ｂ）はＨ−Ｈ’線断面図である。
【図１６】他の実施形態における半導体光学装置の製造工程の一部を示す断面図である。
【図１７】他の実施形態の第１の例における半導体光学装置の断面図である。
【図１８】他の実施形態の第２の例における半導体光学装置の断面図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１…マイクロレンズ基板（半導体基板）、１ａ…第１のマイクロレンズ、
１ｂ…マイクロレンズ台座部、１ｃ…位置決め用構造部、１ｄ…光導波路台座部、
２…レーザダイオード基板、３…光導波路、４…第２のマイクロレンズ、
６…ヒートシンク、７…サブマウント材、８…第１の接合材、９…第２の接合材、
１０…第３の接合材、１１…電位取り出しパッド、１２…配線ワイヤ、２１…入射面、
２２…出射面、２３…位置決め用構造部の基準面。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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