(57)【要約】【課題】接合時の過剰な加熱プロセスに起因して、半導体レーザ素子の発光特性の低下および半導体レーザ素子の寿命が短くなることを抑制することが可能な半導体レーザ装置の製造方法を提供する。【解決手段】この２波長半導体レーザ装置１００（半導体レーザ装置）の製造方法は、放熱基台１０の電極１１上にバリア層５を介して融点Ｔ１を有する半田層１３ａを形成する工程と、放熱基台１０の電極１２上にバリア層６を介して融点Ｔ２を有する半田層１４ａを形成する工程と、半田層１３ａを融解して電極１１と半田層１３ａとの反応により融点Ｔ１よりも高い融点Ｔ３を有する反応半田層１３を形成して放熱基台１０に赤色半導体レーザ素子２０を接合する工程と、その後に、加熱温度Ｔ２で加熱して半田層１４ａを融解させることにより放熱基台１０に青紫色半導体レーザ素子３０を接合する工程とを備える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極を有する第１半導体レーザ素子を形成する工程と、
第２電極を有する第２半導体レーザ素子を形成する工程と、
第３電極および第４電極が表面上に形成された基台の前記第３電極上に、第１バリア層を介して第１融点を有する第１半田層を形成する工程と、
前記基台の第４電極上に、第２バリア層を介して第２融点を有する第２半田層を形成する工程と、
前記第１融点を有する前記第１半田層を融解させることにより、前記第１電極と前記第１半田層とを反応させて前記第２融点よりも高い第３融点を有する反応半田層を形成するとともに、前記反応半田層を介して前記第１半導体レーザ素子の前記第１電極と前記基台の前記第３電極とを接合する工程と、
前記反応半田層を介して前記第１電極と前記第３電極とを接合する工程の後に、所定の加熱温度で加熱して前記第３融点よりも低い前記第２融点を有する前記第２半田層を融解させることにより、前記第２半田層を介して前記第２半導体レーザ素子の前記第２電極と前記基台の前記第４電極とを接合する工程とを備える、半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２】
前記所定の加熱温度は、前記第２融点以上前記第３融点未満の温度である、請求項１に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項３】
少なくとも前記第１電極は、Ａｕを含み、
前記第１融点を有する前記第１半田層と、前記第２融点を有する前記第２半田層とは、共に、ＡｕおよびＳｎを含むＡｕ−Ｓｎ合金半田層からなり、
前記第１半導体レーザ素子の前記第１電極と前記基台の前記第３電極とを接合する工程は、前記第１電極に含まれるＡｕと前記第１半田層のＡｕ−Ｓｎ合金半田層とを反応させて前記第２融点よりも高い前記第３融点を有する前記反応半田層を形成する工程を含む、請求項１または２に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項４】
前記第１電極に含まれるＡｕと前記第１半田層のＡｕ−Ｓｎ合金とを反応させて形成した前記反応半田層は、前記第１半田層のＡｕ−Ｓｎ合金半田層よりもＡｕの含有率が大きいとともに、前記第１半田層の第１融点よりも高い前記第３融点を有するＡｕ−Ｓｎ合金反応半田層からなる、請求項３に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１バリア層および前記第２バリア層は、それぞれ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ、ＭｏおよびＨｆのうちのいずれか１つ以上の材料からなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項６】
第１電極を有する第１半導体レーザ素子と、
第２電極を有する第２半導体レーザ素子と、
表面上に形成された第３電極および第４電極と、前記第３電極上に形成された第１バリア層と、前記第４電極上に形成された第２バリア層とを含む基台とを備え、
前記第１半導体レーザ素子の前記第１電極は、第１融点を有する第１半田層と前記第１電極とが反応することにより前記第１バリア層上に形成された反応半田層を介して前記基台の前記第３電極に接合されるとともに、
前記第２半導体レーザ素子の前記第２電極は、接合時に第２融点で融解する第２半田層を介して前記基台の前記第４電極に接合されており、
前記反応半田層の第３融点は、前記第２半田層の第２融点よりも高い、半導体レーザ装置。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体レーザ装置と、
前記半導体レーザ装置の出射光を制御する光学系とを備える、光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置の製造方法、半導体レーザ装置および光装置に関し、特に、基台に第１半導体レーザ素子および第２半導体レーザ素子が接合される半導体レーザ装置の製造方法、半導体レーザ装置および光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基台に第１半導体レーザ素子および第２半導体レーザ素子が接合された半導体レーザ装置の製造方法などが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、シリコン基板の上面上に異なる融点を有する半田を用いて個々の光源チップが接合された半導体光源モジュールが開示されている。この半導体光源モジュールの製造方法では、シリコン基板の上面上に形成されたＡｕなどからなる一対の金属めっき層上に、第１の半田（高融点半田）および第２の半田（低融点半田）をそれぞれ塗布する工程と、第１の半田（高融点半田）上に第１の光源チップを配置した状態で３００℃に加熱することにより、第１の半田を融解させてシリコン基板と第１の光源チップとを接合する工程と、シリコン基板に第１の光源チップを接合した後に、第１の半田よりも融点の低い第２の半田（低融点半田）上に第２の光源チップを配置した状態で２００℃に加熱することにより、第２の半田を融解させてシリコン基板と第２の光源チップとを接合する工程とを備えている。また、この半導体光源モジュールの製造方法では、シリコン基板に第１の光源チップを接合する際、第１の半田のみならず後の接合工程で用いられる第２の半田も融解する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２６８３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示された半導体光源モジュールの製造方法では、シリコン基板に第１の光源チップを接合する際に、第１の半田（高融点半田）のみならず第２の半田（低融点半田）も融解するため、融解した第２の半田と、第２の半田の下部の金属めっき層とが反応して合金化する場合があると考えられる。このように、２種類以上の材料からなる金属層（合金層）を構成する個々の金属材料の組成が金属層の合金化に伴って変化する場合、合金化後の金属層の融点が合金化前の金属層の融点よりも高くなる場合がある。この場合、シリコン基板に第２の光源チップを接合する際には、より高い温度で第２の半田を加熱および融解させる必要があるため、過剰な加熱に伴って、第２の光源チップ内に生じる熱応力が増大してしまう。この結果、第２の光源チップの発光特性が低下したり寿命が短くなったりするという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、接合時の過剰な加熱プロセスに起因して、半導体レーザ素子の発光特性の低下および半導体レーザ素子の寿命が短くなることを抑制することが可能な半導体レーザ装置の製造方法、半導体レーザ装置および光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による半導体レーザ装置の製造方法は、第１電極を有する第１半導体レーザ素子を形成する工程と、第２電極を有する第２半導体レーザ素子を形成する工程と、第３電極および第４電極が表面上に形成された基台の第３電極上に、第１バリア層を介して第１融点を有する第１半田層を形成する工程と、基台の第４電極上に、第２バリア層を介して第２融点を有する第２半田層を形成する工程と、第１融点を有する第１半田層を融解させることにより、第１電極と第１半田層とを反応させて第２融点よりも高い第３融点を有する反応半田層を形成するとともに、反応半田層を介して第１半導体レーザ素子の第１電極と基台の第３電極とを接合する工程と、反応半田層を介して第１電極と第３電極とを接合する工程の後に、所定の加熱温度で加熱して第３融点よりも低い第２融点を有する第２半田層を融解させることにより、第２半田層を介して第２半導体レーザ素子の第２電極と基台の第４電極とを接合する工程とを備える。
【０００８】
この発明の第１の局面による半導体レーザ装置の製造方法では、上記のように、基台の第４電極上に、第２バリア層を介して第２融点を有する第２半田層を形成する工程を備えることによって、第１半導体レーザ素子の第１電極と基台の第３電極とを接合する際に、第１融点を有する第１半田層を融解させる熱が第２半田層に加えられたとしても、第２半田層と基台の第４電極との間に第２バリア層が介在するので第２半田層と第４電極とが直接接触するのが抑制される。これにより、たとえば、第１半導体レーザ素子の第１電極と基台の第３電極とを接合する際に、第２半田層と第４電極とが直接接触した状態で加熱されることに起因して第２半田層と第４電極との合金化が進み第２半田層の融点が上昇する場合と異なり、第２半田層の融点が上昇することが防止される。この結果、第２半導体レーザ素子の第２電極と基台の第４電極とを接合する際に、加熱温度をより高い温度に設定することなく第２半田層を第２融点で再溶融させて第２電極と第４電極とを接合することができる。したがって、基台に第２半導体レーザ素子を接合する際に過剰な加熱を行う必要がないので、第２半導体レーザ素子内に生じる熱応力が増大するのを抑制することができる。その結果、第２半導体レーザ素子の発光特性の低下および第２半導体レーザ素子の寿命が短くなることを抑制することができる。
【０００９】
また、第１の局面による半導体レーザ装置の製造方法では、上記のように、基台の第３電極上に、第１バリア層を介して第１融点を有する第１半田層を形成する工程を備えることによって、第１半導体レーザ素子の第１電極と基台の第３電極とを接合する際に、第１半田層と基台の第３電極との間に第１バリア層が介在するので第１半田層と第３電極とが直接接触するのが抑制される。これにより、たとえば、第１半導体レーザ素子を基台に接合する前に基台側の第１半田層を加熱する際には、第１半田層と第３電極との反応（合金化）を防止することができるので、第１半田層の第１融点を加熱プロセス中に亘って維持することができる。したがって、第１融点が維持される分、製造プロセス上での時間的な制約に過度に拘束されることなく、後の工程において第１半導体レーザ素子の第１電極と基台の第３電極とを容易に接合することができる。また、第１バリア層が介在する分、溶融した第１半田層が第１バリア層を越えて第３電極側にまではみ出すことが抑制されるので、はみ出した第１半田層を介して第３電極と第４電極とが短絡するのを抑制することができる。
【００１０】
上記第１の局面による半導体レーザ装置の製造方法において、好ましくは、所定の加熱温度は、第２融点以上第３融点未満の温度である。このように構成すれば、基台に第２半導体レーザ素子を接合する際に、第２半田層を第２融点以上の加熱温度で容易に融解させることができる。さらに、この際、第２半田層を融解させる際に生じる熱が反応半田層に加えられても、加熱温度は第３融点未満であることから、反応半田層が融解するのを抑制することができる。これにより、反応半田層を介して基台に接合された第１半導体レーザ素子が所定の接合位置からずれることを抑制することができる。
【００１１】
上記第１の局面による半導体レーザ装置の製造方法において、好ましくは、少なくとも第１電極は、Ａｕを含み、第１融点を有する第１半田層と、第２融点を有する第２半田層とは、共に、ＡｕおよびＳｎを含むＡｕ−Ｓｎ合金半田層からなり、第１半導体レーザ素子の第１電極と基台の第３電極とを接合する工程は、第１電極に含まれるＡｕと第１半田層のＡｕ−Ｓｎ合金半田層とを反応させて第２融点よりも高い第３融点を有する反応半田層を形成する工程を含む。このように構成すれば、基台に第１半導体レーザ素子を接合する際に、第１電極に含まれるＡｕと第１半田層のＡｕ−Ｓｎ合金とが容易に合金化されるので、反応半田層の融点を第２半田層の第２融点よりも高い第３融点に容易に引き上げることができる。一方、第２バリア層によって第２半田層の第２融点は変化しないので、反応半田層の第３融点と第２半田層の第２融点との差を容易に生じさせることができる。
【００１２】
上記第１電極が少なくともＡｕを含む構成において、好ましくは、第１電極に含まれるＡｕと第１半田層のＡｕ−Ｓｎ合金とを反応させて形成した反応半田層は、第１半田層のＡｕ−Ｓｎ合金半田層よりもＡｕの含有率が大きいとともに、第１半田層の第１融点よりも高い第３融点を有するＡｕ−Ｓｎ合金反応半田層からなる。このように構成すれば、第１電極に含まれるＡｕを第１半田層のＡｕ−Ｓｎ合金中に拡散させることにより、第１半田層の第１融点よりも高い第３融点を有するＡｕ−Ｓｎ合金反応半田層からなる反応半田層を容易に形成することができる。
【００１３】
上記第１の局面による半導体レーザ装置の製造方法において、好ましくは、第１バリア層および第２バリア層は、それぞれ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ、ＭｏおよびＨｆのうちのいずれか１つ以上の材料からなる。このように構成すれば、第１半導体レーザ素子の第１電極と基台の第３電極とを接合する際に、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ、ＭｏおよびＨｆのうちのいずれか１つ以上の材料からなる第１バリア層により、第３電極を構成する材料が第１半田層中に拡散するのが防止される。これにより、たとえば、第１半導体レーザ素子を基台に接合する前に基台側の第１半田層を加熱する際には、第１半田層と第３電極との反応（合金化）を確実に防止することができるので、第１半田層の第１融点を加熱プロセス中に亘って確実に維持することができる。また、第２半導体レーザ素子の第２電極と基台の第４電極とを接合する際に、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ、ＭｏおよびＨｆのうちのいずれか１つ以上の材料からなる第２バリア層により、第４電極を構成する材料が第２半田層中に拡散するのが防止される。その結果、第２半田層の第２融点が上昇することを確実に防止することができる。
【００１４】
この発明の第２の局面による半導体レーザ装置は、第１電極を有する第１半導体レーザ素子と、第２電極を有する第２半導体レーザ素子と、表面上に形成された第３電極および第４電極と、第３電極上に形成された第１バリア層と、第４電極上に形成された第２バリア層とを含む基台とを備え、第１半導体レーザ素子の第１電極は、第１融点を有する第１半田層と第１電極とが反応することにより第１バリア層上に形成された反応半田層を介して基台の第３電極に接合されるとともに、第２半導体レーザ素子の第２電極は、接合時に第２融点で融解する第２半田層を介して基台の第４電極に接合されており、反応半田層の第３融点は、第２半田層の第２融点よりも高い。
【００１５】
この発明の第２の局面による半導体レーザ装置では、上記のように、第４電極上に形成された第２バリア層を含む基台を備え、第２半導体レーザ素子の第２電極は、接合時に第２融点で融解する第２半田層を介して基台の第４電極に接合されている。これにより、第１半導体レーザ素子の第１電極と基台の第３電極とを接合する際に、第１融点を有する第１半田層を融解させる熱が第２半田層に加えられたとしても、第２半田層と基台の第４電極との間に第２バリア層が介在するので第２半田層と第４電極とが直接接触するのが抑制される。これにより、たとえば、第１半導体レーザ素子の第１電極と基台の第３電極とを接合する際に、第２半田層と第４電極とが直接接触した状態で加熱されることに起因して第２半田層と第４電極の合金化が進み第２半田層の融点が上昇する場合と異なり、第２半田層の融点が上昇することが防止される。この結果、第２半導体レーザ素子の第２電極と基台の第４電極とを接合する際に、加熱温度をより高い温度に設定することなく、第２半田層を第２融点で再溶融させて第２電極と第４電極とを接合することができる。したがって、基台に第２半導体レーザ素子を接合する際に過剰な加熱を行う必要がないので、第２半導体レーザ素子内に生じる熱応力が増大するのを抑制することができる。その結果、第２半導体レーザ素子の発光特性の低下および第２半導体レーザ素子の寿命が短くなることを抑制することができる。
【００１６】
また、第２の局面による半導体レーザ装置では、上記のように、第３電極上に形成された第１バリア層を含む基台を備え、第１半導体レーザ素子の第１電極は、第１融点を有する第１半田層と第１電極とが反応することにより第１バリア層上に形成された反応半田層を介して基台の第３電極に接合されている。これにより、第１半導体レーザ素子の第１電極と基台の第３電極とを接合する際に、第１半田層と基台の第３電極との間に第１バリア層が介在するので第１半田層と第３電極とが直接接触するのが抑制される。これにより、たとえば、第１半導体レーザ素子を基台に接合する前に基台側の第１半田層を加熱する際には、第１半田層と第３電極との反応（合金化）を防止することができるので、第１半田層の第１融点を加熱プロセス中に亘って維持することができる。したがって、第１融点が維持される分、製造プロセス上での時間的な制約に過度に拘束されることなく、後の工程において第１半導体レーザ素子の第１電極と基台の第３電極とを容易に接合することができる。また、第１バリア層が介在する分、溶融した第１半田層が第１バリア層を越えて第３電極側にまではみ出すことが抑制されるので、はみ出した第１半田層を介して第３電極と第４電極とが短絡するのを抑制することができる。
【００１７】
この発明の第３の局面による光装置は、第２の局面における半導体レーザ装置と、半導体レーザ装置の出射光を制御する光学系とを備える。
【００１８】
この発明の第３の局面による光装置では、上記第２の局面による半導体レーザ装置を備えているので、第２半導体レーザ素子の発光特性の低下および第２半導体レーザ素子の寿命が短くなることを抑制することができる。その結果、第２半導体レーザ素子を安定的に動作させて長時間の使用にも耐え得る信頼性の高い半導体レーザ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態による２波長半導体レーザ装置の上面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による２波長半導体レーザ装置のレーザ光の出射方向から見た正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による２波長半導体レーザ装置において、赤色半導体レーザ素子および青紫色半導体レーザ素子を放熱基台から取り除いた状態での上面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による２波長半導体レーザ装置に用いられる半田層の組成を説明するためのＡｕ−Ｓｎ合金状態図である。
【図５】本発明の第１実施形態による２波長半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための上面図である。
【図６】本発明の第１実施形態による２波長半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態による２波長半導体レーザ装置の製造プロセスを説明する際の、半田層が有する融点の時間的な変化を説明するための図である。
【図８】本発明の第１実施形態による２波長半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態による３波長半導体レーザ装置のレーザ光の出射方向から見た正面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態による３波長半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による３波長半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による３波長半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態による光ピックアップ装置の構成を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
まず、図１〜図６を参照して、本発明の第１実施形態による２波長半導体レーザ装置１００の構造について説明する。なお、２波長半導体レーザ装置１００は、本発明の「半導体レーザ装置」の一例である。
【００２２】
本発明の第１実施形態による２波長半導体レーザ装置１００は、図１および図２に示すように、所定の厚みを有する平板状の放熱基台１０と、放熱基台１０の上面側（Ｚ１側）に接合された約６５０ｎｍの発振波長を有する赤色半導体レーザ素子２０および約４０５ｎｍの発振波長を有する青紫色半導体レーザ素子３０と、接合層１（図２参照）を介して接合されるとともに放熱基台１０を下面側（Ｚ２側）から支持するベース部４０とを備えている。なお、放熱基台１０は、本発明の「基台」の一例である。また、赤色半導体レーザ素子２０および青紫色半導体レーザ素子３０は、それぞれ、本発明の「第１半導体レーザ素子」および「第２半導体レーザ素子」の一例である。
【００２３】
また、図２に示すように、レーザ光の出射方向（Ｙ１方向）と直交する方向（Ｘ方向）の一方側（Ｘ１側）に配置された電極１１と、Ｘ方向の他方側（Ｘ２側）に配置された電極１２とが、放熱基台１０の上面上に所定の間隔を隔てて形成されている。電極１１および１２は、共にＡｕを含む金属電極であり、図１に示すように、放熱基台１０の前方側（Ｙ１側）から後方側（Ｙ２側）に向かって短冊状に延びている。なお、電極１１および１２は、それぞれ、本発明の「第３電極」および「第４電極」の一例である。
【００２４】
ここで、第１実施形態では、図２に示すように、電極１１および１２の各々の表面上に、Ｐｔからなるバリア層５および６がそれぞれ形成されている。また、バリア層５および６は、約０．３μｍの略等しい厚みを有する。そして、赤色半導体レーザ素子２０のｐ側電極２８と電極１１（バリア層５）とが反応半田層１３を介して電気的に接続されている。また、青紫色半導体レーザ素子３０のｐ側電極３８と電極１２（バリア層６）とが反応半田層１４を介して電気的に接続されている。なお、バリア層５および６は、それぞれ、本発明の「第１バリア層」および「第２バリア層」の一例であり、ｐ側電極２８および３８は、それぞれ、本発明の「第１電極」および「第２電極」の一例である。また、反応半田層１３は、本発明の「反応半田層」の一例である。
【００２５】
反応半田層１３は、Ａｕ含有率が８０質量％よりも大きく、かつ、Ｓｎ含有率が２０質量％未満であるＡｕ−Ｓｎ合金からなる半田層である。詳細に説明すると、反応半田層１３は、後述する製造プロセスにおいて、赤色半導体レーザ素子２０を放熱基台１０に接合する工程の前に電極１１上に予め形成された半田層１３ａ（図５参照）が、接合時に赤色半導体レーザ素子２０のｐ側電極２８に含まれるＡｕと反応（合金化）した後のＡｕ−Ｓｎ合金半田層である。ここで、接合前（加熱前）の半田層１３ａは、Ａｕ含有率が約８０質量％でかつＳｎ含有率が約２０質量％のＡｕ−Ｓｎ合金半田層であり、図４に示すように、約２８０℃の融点Ｔ１を有する。一方、接合後（固化後）の反応半田層１３では、Ａｕ含有率が８０質量％よりも増加する分、反応半田層１３の融点Ｔ３は、半田層１３ａの融点Ｔ１（Ａｕ８０質量％−Ｓｎ２０質量％合金の共晶点Ａでの融点）よりも高い。すなわち、反応半田層１３は、図４の状態線図上を共晶点Ａ（融点Ｔ１）から融点Ｔ３までＡｕ含有率が増加する方向（図４における左方向）に移動した合金半田層である。なお、電極１１と反応半田層１３との間にはバリア層５（図５参照）が設けられているので、赤色半導体レーザ素子２０と放熱基台１０との接合時に、半田層１３ａと電極１１に含まれるＡｕとの合金化はなされない。なお、半田層１３ａは、本発明の「第１半田層」の一例である。また、半田層１３ａの融点Ｔ１は、本発明の「第１融点」であり、接合後（固化後）の反応半田層１３の融点Ｔ３は、本発明の「第３融点」の一例である。
【００２６】
また、反応半田層１４は、Ａｕ含有率が８０質量％よりも大きく、かつ、Ｓｎ含有率が２０質量％未満であるＡｕ−Ｓｎ合金からなる半田層である。詳細に説明すると、反応半田層１４は、製造プロセスにおいて、青紫色半導体レーザ素子３０を放熱基台１０に接合する工程の前に電極１２上に予め形成された半田層１４ａ（図５参照）が、接合時に青紫色半導体レーザ素子３０のｐ側電極３８に含まれるＡｕと反応（合金化）した後のＡｕ−Ｓｎ合金半田層である。また、接合前（加熱前）の半田層１４ａは、Ａｕ含有率が約８０質量％でかつＳｎ含有率が約２０質量％のＡｕ−Ｓｎ合金半田層であり、図４に示すように、半田層１３ａと同じ約２８０℃の融点Ｔ１を有する。一方、接合後（固化後）の反応半田層１４では、Ａｕ含有率が８０質量％よりも増加する分、反応半田層１４の融点Ｔ４は、半田層１４ａの融点Ｔ２（Ａｕ８０質量％−Ｓｎ２０質量％合金の共晶点Ａでの融点（図４参照））よりも高い。すなわち、反応半田層１４は、図４の状態線図上を共晶点Ａ（融点Ｔ１）から融点Ｔ４までＡｕ含有率が増加する方向（図４における左方向）に移動した合金半田層である。ここで、融点Ｔ４は、反応半田層１３の融点Ｔ３と概ね等しい。なお、電極１２と反応半田層１４との間にはバリア層６（図５参照）が設けられているので、青紫色半導体レーザ素子３０と放熱基台１０との接合時に、半田層１４ａと電極１２に含まれるＡｕとの合金化はなされない。なお、半田層１４ａは、本発明の「第２半田層」の一例である。また、半田層１４ａの融点Ｔ１は、本発明の「第２融点」である。
【００２７】
また、図３に示すように、バリア層５の外縁部（Ｘ方向の両端部およびＹ方向の両端部）は、反応半田層１３の外縁部よりも外側の領域に配置されている。同様に、バリア層６の外縁部（Ｘ方向の両端部およびＹ方向の両端部）は、反応半田層１４の外縁部よりも外側の領域に配置されている。すなわち、バリア層５および６の平面積は、それぞれ、反応半田層１３および１４の平面積よりも大きく形成されており、反応半田層１３および１４は、それぞれ、バリア層５および６の形成領域内に配置されている。これにより、図２に示すように、バリア層５は、電極１１と反応半田層１３とが直接接触しないように形成されるとともに、バリア層６は、電極１２と反応半田層１４とが直接接触しないように形成されている。
【００２８】
赤色半導体レーザ素子２０は、図２に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板２１の下面上に、ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層２２が形成されている。ｎ型クラッド層２２の下面上には、ＧａＩｎＰからなる量子井戸層（図示せず）とＡｌＧａＩｎＰからなる障壁層（図示せず）とが交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する活性層２３が形成されている。また、活性層２３の下面上には、ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層２４が形成されている。
【００２９】
また、赤色半導体レーザ素子２０の幅方向（Ｘ方向）の略中央におけるｐ型クラッド層２４には、レーザ光の出射方向（Ｙ１方向）に沿ってストライプ状に延びるリッジ部（凸部）２５が形成されている。また、ｐ型クラッド層２４のリッジ部２５以外の下面上と、リッジ部２５の両側面上とには、ＳｉＯ２からなる電流ブロック層２７が形成されている。
【００３０】
また、リッジ部２５の下面上および電流ブロック層２７の下面上には、Ａｕなどからなるｐ側電極２８が形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板２１の上面上の略全領域には、ｎ型ＧａＡｓ基板２１に近い側から順に、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層およびＡｕ層の順に積層されたｎ側電極２９が形成されている。
【００３１】
また、ｐ側電極２８と放熱基台１０の上面側とが接合されることによって、赤色半導体レーザ素子２０は、活性層２３およびリッジ部２５をｎ型ＧａＡｓ基板２１よりも放熱基台１０側に近づけて、ジャンクションダウン方式で放熱基台１０に接合されている。これにより、放熱基台１０の上面（Ｚ１側）から活性層２３までは、Ｈ１の高さを有する。
【００３２】
青紫色半導体レーザ素子３０は、ｎ型ＧａＮ基板３１の下面上に、ｎ型ＡｌＧａＮからなるｎ型クラッド層３２が形成されている。ｎ型クラッド層３２の下面上には、ＩｎＧａＮからなる量子井戸層（図示せず）とＧａＮからなる障壁層（図示せず）とが交互に積層されたＭＱＷ構造を有する活性層３３が形成されている。また、活性層３３の下面上には、ｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層３４が形成されている。なお、活性層３３は、本発明の「第２発光層」の一例である。
【００３３】
また、青紫色半導体レーザ素子３０のＸ方向の略中央におけるｐ型クラッド層３４には、Ｙ１方向に沿って延びるリッジ部（凸部）３５が形成されている。また、ｐ型クラッド層３４のリッジ部３５の上部には、ｐ型クラッド層３４に近い側から順に、Ｐｔ層、Ｐｄ層およびＡｕ層の順に積層されたｐ側オーミック電極３６が形成されている。また、ｐ型クラッド層３４のリッジ部３５以外の下面上と、リッジ部３５の両側面上とには、ＳｉＯ２からなる電流ブロック層３７が形成されている。
【００３４】
また、リッジ部３５の下面上および電流ブロック層３７の下面上には、Ａｕなどからなるｐ側電極３８が形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板３１の上面上の略全領域には、ｎ型ＧａＮ基板３１に近い側から順に、Ａｌ層、Ｐｔ層およびＡｕ層の順に積層されたｎ側電極３９が形成されている。
【００３５】
また、ｐ側電極３８と放熱基台１０の上面側とが接合されることによって、青紫色半導体レーザ素子３０は、活性層３３およびリッジ部３５をｎ型ＧａＮ基板３１よりも放熱基台１０側に近づけて、ジャンクションダウン方式で放熱基台１０に接合されている。これにより、放熱基台１０の上面（Ｚ１側）から活性層３３までは、Ｈ２の高さを有する。
【００３６】
なお、バリア層５および６が略等しい厚みを有するので、放熱基台１０の上面から赤色半導体レーザ素子２０の活性層２３までの高さＨ１と、放熱基台１０の上面から青紫色半導体レーザ素子３０の活性層３３までの高さＨ２とが略等しい。これにより、赤色半導体レーザ素子２０の発光点と、青紫色半導体レーザ素子３０の発光点とが２波長半導体レーザ装置１００の幅方向（Ｘ方向）に沿って揃えられている。
【００３７】
また、電極１１のバリア層５が形成された領域以外の領域には、金属線６１の一端がワイヤボンディングされており、金属線６１の他端は、図示しないリード端子（正極側）に接続されている。また、電極１２のバリア層６が形成された領域以外の領域には、金属線６２の一端がワイヤボンディングされており、金属線６２の他端は、図示しないリード端子（正極側）に接続されている。また、赤色半導体レーザ素子２０のｎ側電極２９には、金属線６３の一端がワイヤボンディングされており、金属線６３の他端は、ベース部４０に接続されている。また、青紫色半導体レーザ素子３０のｎ側電極３９には、金属線６４の一端がワイヤボンディングされており、金属線６４の他端は、ベース部４０に接続されている。また、ベース部４０は、図示しない負極端子に接続されている。
【００３８】
次に、図１〜図８を参照して、第１実施形態による２波長半導体レーザ装置１００の製造プロセスについて説明する。
【００３９】
まず、図３および図５に示すように、放熱基台１０の上面上のＸ１側およびＸ２側に、それぞれ、電極１１および１２を形成する。その後、真空蒸着法などを用いて電極１１の表面上にバリア層５を形成するとともに、電極１２の表面上にバリア層６を形成する。
【００４０】
その後、バリア層５および６の各々の上面上に、半田層１３ａおよび１４ａをそれぞれ形成する。この際、半田層１３ａおよび１４ａの各々の外縁部が、バリア層５および６の外縁部よりも内側（Ｘ方向およびＹ方向）に位置するように半田層１３ａおよび１４ａを形成する。
【００４１】
その後、図６に示すように、所定の製造プロセスを用いて形成した赤色半導体レーザ素子２０のｐ側電極２８と半田層１３ａとが対向するように、コレット７０を用いて赤色半導体レーザ素子２０のｎ側電極２９側を上方（Ｚ１側）から保持する。そして、コレット７０を下降させながらｐ側電極２８と電極１１とを半田層１３ａを介して接合する。
【００４２】
ここで、第１実施形態の製造プロセスでは、図７に示すように、半田層１３ａに対して融点Ｔ１（約２８０℃）よりも高い加熱温度Ｔ２（約３００℃）を有する熱を加熱開始点Ｒのタイミングで加える。この時点では、半田層１３ａの下方にはバリア層５（図６参照）が設けられているので、半田層１３ａと電極１１との合金化はなされない。したがって、融解した半田層１３ａは、時間経過に関係なく融点Ｔ１を維持する。その後、この状態で、ｐ側電極２８と半田層１３ａとが接触することにより、ｐ側電極２８と電極１１とが半田層１３ａを介して接合される。この際、ｐ側電極２８に含まれるＡｕが半田層１３ａ中に拡散してｐ側電極２８と半田層１３ａとの合金化がなされる。これにより、半田層１３ａは、Ａｕ含有率が８０質量％よりも相対的に増加した状態の反応半田層１３に変化する。すなわち、半田層１３ａの融点は、赤色半導体レーザ素子２０の接合前後において変化線Ｐを矢印方向に沿って融点Ｔ１から融点Ｔ３まで移動する。この結果、反応半田層１３の固化後（接合後）の融点Ｔ３は、半田層１３ａとｐ側電極２８とが合金化する前の融点Ｔ１（約２８０℃）よりも上昇する。また、融点Ｔ３は、接合時に加えた半田層１３ａを融解する加熱温度Ｔ２よりも高くなる。このようにして、赤色半導体レーザ素子２０と放熱基台１０の電極１１とが接合される。
【００４３】
また、第１実施形態の製造プロセスでは、半田層１３ａを融解させる際に、半田層１３ａに隣接する半田層１４ａ（図６参照）にも熱の一部が加えられるので、半田層１４ａも一時的に融解する。しかしながら、バリア層６（図６参照）によって、半田層１４ａと放熱基台１０の電極１２との合金化が防止されるので、半田層１４ａの組成（Ａｕ８０質量％−Ｓｎ２０質量％合金の状態）はほとんど変化しない。したがって、半田層１４ａの融点Ｔ１は、概ね変化しない。これにより、図７に示すように、融解した半田層１４ａは、放熱基台１０への赤色半導体レーザ素子２０の接合の際には、融点Ｔ１が維持される。
【００４４】
その後、図８に示すように、所定の製造プロセスを用いて形成した青紫色半導体レーザ素子３０のｐ側電極３８と半田層１４ａとが対向するように、コレット７０を用いて青紫色半導体レーザ素子３０のｎ側電極３９側を上方（Ｚ１側）から保持する。そして、コレット７０を下降させながら、ｐ側電極３８と電極１２とを半田層１４ａを介して接合する。
【００４５】
ここで、第１実施形態の製造プロセスでは、図７に示すように、半田層１４ａに対して、融点Ｔ１（約２８０℃）よりも高い温度で、かつ、固化後の反応半田層１３が有する融点Ｔ３（Ｔ３＞３００℃）よりも低い温度に設定された加熱温度Ｔ２（約３００℃）を有する熱を加熱開始点Ｓのタイミングで加える。
【００４６】
これにより、放熱基台１０に赤色半導体レーザ素子２０を接合した際（半田層１３ａの融解時）に、半田層１４ａが有する融点Ｔ１は概ね変化していないので、半田層１４ａは加熱温度Ｔ２で再溶融する。また、この時点では、半田層１４ａの下方にはバリア層６（図８参照）が設けられているので、半田層１４ａと電極１２との合金化はなされない。したがって、融解した半田層１４ａは、時間経過に関係なく融点Ｔ１を維持する。その後、この状態で、ｐ側電極３８と半田層１４ａとが接触することにより、ｐ側電極３８と電極１２とが半田層１４ａを介して接合される。この際、ｐ側電極３８に含まれるＡｕが半田層１４ａ中に拡散してｐ側電極３８と半田層１４ａとの合金化がなされる。これにより、半田層１４ａは、Ａｕ含有率が８０質量％よりも相対的に増加した状態の反応半田層１４に変化する。すなわち、半田層１４ａの融点は、青紫色半導体レーザ素子３０の接合前後において変化線Ｑを矢印方向に沿って融点Ｔ１から融点Ｔ４まで移動する。この結果、反応半田層１４の固化後の融点Ｔ４は、半田層１４ａとｐ側電極３８とが合金化する前の融点Ｔ１（約２８０℃）よりも上昇する。また、融点Ｔ４は、接合時に加えた半田層１４ａを融解する加熱温度Ｔ２よりも高くなる。また、この場合、融点Ｔ４は、固化後の反応半田層１３の融点Ｔ３と概ね等しくなる。このようにして、青紫色半導体レーザ素子３０と放熱基台１０の電極１２とが接合される。
【００４７】
また、第１実施形態の製造プロセスでは、合金化後（固化後）の反応半田層１３が有する融点Ｔ３は、半田層１４ａを融解する加熱温度Ｔ２よりも高い（Ｔ３＞Ｔ２）ので、半田層１４ａを再溶融させる際に、半田層１４ａに隣接する反応半田層１３に熱の一部が加えられても反応半田層１３は再溶融しない。これにより、先に放熱基台１０の電極１１に接合されている赤色半導体レーザ素子２０の接合位置は、変化しない。
【００４８】
その後、図２に示すように、接合層１によって、ベース部４０の上面と放熱基台１０の下面とを接合する。その後、図１に示すように、金属線６１を用いて電極１１とリード端子（正極側）とを接続する。また、金属線６２を用いて電極１２とリード端子（正極側）とを接続する。また、金属線６３を用いて赤色半導体レーザ素子２０のｎ側電極２９とベース部４０とを接続する。また、金属線６４を用いて青紫色半導体レーザ素子３０のｎ側電極３９とベース部４０とを接続する。このようにして、２波長半導体レーザ装置１００が形成される。
【００４９】
第１実施形態では、上記のように、放熱基台１０の電極１２の表面上（Ｚ１側）に、Ｐｔからなるバリア層６を予め形成し、バリア層６の上面上に半田層１４ａを形成することによって、放熱基台１０の電極１１に赤色半導体レーザ素子２０のｐ側電極２８を接合する際に、融点Ｔ１を有する半田層１３ａを加熱開始点Ｒ（図７参照）で融解させる熱が隣接する半田層１４ａに加えられたとしても、半田層１４ａと電極１２との間にバリア層６が介在するので半田層１４ａと電極１２とが直接接触するのが抑制される。これにより、赤色半導体レーザ素子２０のｐ側電極２８と放熱基台１０の電極１１とを接合する際に、半田層１４ａと電極１２とが直接接触した状態で加熱されることに起因して半田層１４ａと電極１２との合金化が進み半田層１４ａの融点が上昇する場合と異なり、半田層１４ａの融点Ｔ１が上昇することが防止される。この結果、赤色半導体レーザ素子２０が先に接合されている放熱基台１０の電極１２に青紫色半導体レーザ素子３０のｐ側電極３８を接合する際に、加熱温度Ｔ２をより高い温度に設定することなく半田層１４ａを融点Ｔ１で再溶融させて電極１２とｐ側電極３８とを接合することができる。したがって、過剰な加熱を行う必要がないので、青紫色半導体レーザ素子３０内に生じる熱応力が増大するのを抑制することができる。その結果、放熱基台１０に青紫色半導体レーザ素子３０を接合する際に青紫色半導体レーザ素子３０の発光特性の低下および青紫色半導体レーザ素子３０の寿命が短くなることを抑制することができる。なお、バリア層６にＰｔを用いているので、電極１２と半田層１４ａとの合金化反応を確実に防止することができる。これにより、赤色半導体レーザ素子２０を放熱基台１０に接合する際に、半田層１４ａの融点Ｔ１が上昇することを確実に防止することができる。
【００５０】
また、第１実施形態では、放熱基台１０の電極１１の表面上（Ｚ１側）に、Ｐｔからなるバリア層５を予め形成し、バリア層５の上面上に半田層１３ａを形成することによって、放熱基台１０の電極１１に赤色半導体レーザ素子２０のｐ側電極２８を接合する際に、半田層１３ａと電極１１との間にバリア層５が介在するので半田層１３ａと電極１１とが直接接触するのが抑制される。これにより、赤色半導体レーザ素子２０を放熱基台１０に接合する前に放熱基台１０側の半田層１３ａを加熱する際（図７の加熱開始点Ｒ）には、半田層１３ａと電極１１との反応（合金化）を防止することができるので、半田層１３ａの融点Ｔ１を加熱プロセス中に亘って維持することができる。したがって、融点Ｔ１が維持される分、製造プロセス上での時間的な制約に過度に拘束されることなく後の工程において赤色半導体レーザ素子２０のｐ側電極２８と電極１１とを容易に接合することができる。また、バリア層５が介在する分、溶融した半田層１３ａがバリア層５を越えて電極１１側にまではみ出すことが抑制されるので、はみ出した半田層１３ａを介して互いに隣接する電極１１と電極１２とが短絡するのを抑制することができる。なお、バリア層５にＰｔを用いているので、加熱開始点Ｒにおいては電極１１と半田層１３ａとの合金化反応を確実に防止することができる。これにより、加熱温度Ｔ２で半田層１３ａを溶融する際に、半田層１３ａの融点Ｔ１が上昇することを確実に防止することができる。
【００５１】
また、第１実施形態では、半田層１４ａを再溶融させるための加熱温度Ｔ２（約３００℃）を半田層１４ａが有する融点Ｔ１（約２８０℃）よりも高い温度に設定することによって、半田層１４ａを容易に融解させることができる。
【００５２】
また、第１実施形態では、加熱温度Ｔ２（約３００℃）を反応半田層１３が有する融点Ｔ３未満に設定することによって、半田層１４ａを融解させる際に生じる熱が固化後の反応半田層１３に加えられても、Ｔ２＜Ｔ３であることから、反応半田層１３が再び融解するのを抑制することができる。これにより、反応半田層１３の再溶融に起因して、反応半田層１３を介して放熱基台１０に接合された赤色半導体レーザ素子２０が所定の接合位置からずれることを抑制することができる。
【００５３】
また、第１実施形態では、半田層１３ａと半田層１４ａとを同一の融点Ｔ１（約２８０℃）を有するように構成することによって、半田層１３ａを融解させて放熱基台１０に赤色半導体レーザ素子２０を接合する際に、隣接する半田層１４ａが融解した場合にも、半田層１４ａと電極１２との間に介在するバリア層６によって、半田層１４ａの融点Ｔ１が上昇するのを容易に抑制することができる。
【００５４】
また、第１実施形態では、ｐ側電極２８に含まれるＡｕと半田層１３ａのＡｕ−Ｓｎ合金半田層とを反応させて半田層１４ａが有する融点Ｔ１（約２８０℃）よりも高い融点Ｔ３を有する反応半田層１３を形成している。これにより、放熱基台１０に赤色半導体レーザ素子２０を接合する際に、ｐ側電極２８に含まれるＡｕと半田層１３ａのＡｕ−Ｓｎ合金とが合金化されるので、反応半田層１３の固化後の融点Ｔ３を半田層１４ａの融点Ｔ１よりも容易に引き上げることができる。一方、バリア層６によって半田層１４ａの融点Ｔ１は変化しないので、反応半田層１３の融点Ｔ３と半田層１４ａの融点Ｔ１との差を容易に生じさせることができる。
【００５５】
また、第１実施形態では、半田層１３ａおよび１４ａを、共に、Ａｕ−Ｓｎ合金の共晶点（融点：約２８０℃）における組成（Ａｕ含有率が約８０質量％でかつＳｎ含有率が約２０質量％）と略同一の組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金半田層により構成している。これにより、半田層１３ａを形成する工程と半田層１４ａを形成する工程とを１つの工程で行うことができるので、２波長半導体レーザ装置１００の製造プロセスをより簡素化することができる。また、共晶点における融点は、Ａｕ−Ｓｎ合金が有する他の組成での融点よりも低いので、半田層１３ａの融点と半田層１４ａの融点とを、Ａｕ−Ｓｎ合金が有する他の組成における融点よりも共に低くすることができる。これにより、半田層１３ａおよび１４ａをそれぞれ融解させる加熱温度Ｔ２をより低く抑えることができるので、放熱基台１０に赤色半導体レーザ素子２０を接合する際、および、放熱基台１０に青紫色半導体レーザ素子３０を接合する際に、赤色半導体レーザ素子２０および青紫色半導体レーザ素子３０内に生じる熱応力が増大するのを容易に抑制することができる。
【００５６】
また、第１実施形態では、ｐ側電極２８に含まれるＡｕが半田層１３ａ側に拡散して半田層１３ａのＡｕ−Ｓｎ合金と合金化することによって、半田層１３ａが有する融点Ｔ１よりも高い融点Ｔ３を有するＡｕ−Ｓｎ合金反応半田層からなる反応半田層１３を容易に形成することができる。
【００５７】
また、第１実施形態では、赤色半導体レーザ素子２０を放熱基台１０に接合した後に青紫色半導体レーザ素子３０を放熱基台１０に接合することによって、赤色半導体レーザ素子２０と青紫色半導体レーザ素子３０とを放熱基台１０に同時に接合する場合と比べて、赤色半導体レーザ素子２０および青紫色半導体レーザ素子３０を、それぞれ、放熱基台１０の所定の接合位置により正確に接合することができる。
【００５８】
（第２実施形態）
次に、図４、図７および図９〜図１２を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態による３波長半導体レーザ装置２００では、上記第１実施形態の赤色半導体レーザ素子２０の代わりに、赤色半導体レーザ素子２２０および赤外半導体レーザ素子２９０からなる２波長半導体レーザ素子２８０を用いている。なお、３波長半導体レーザ装置２００は、本発明の「半導体レーザ装置」の一例である。図中において、上記第１実施形態と同様の構成には同じ符号を付している。
【００５９】
まず、図９を参照して、本発明の第２実施形態による３波長半導体レーザ装置２００の構造について説明する。
【００６０】
第２実施形態による３波長半導体レーザ装置２００は、図９に示すように、放熱基台１０と、約６５０ｎｍの発振波長を有する赤色半導体レーザ素子２２０および約７８０ｎｍの発振波長を有する赤外半導体レーザ素子２９０が共通のＧａＡｓ基板２８１上にモノリシックに形成された２波長半導体レーザ素子２８０と、青紫色半導体レーザ素子２３０と、ベース部４０とを備えている。なお、２波長半導体レーザ素子２８０および青紫色半導体レーザ素子２３０は、それぞれ、本発明の「第１半導体レーザ素子」および「第２半導体レーザ素子」の一例である。
【００６１】
また、放熱基台１０の上面上に、Ｘ１側からＸ２側に向かって、電極２１１、２１２および２１３がこの順に形成されている。電極２１１〜２１３は、共にＡｕを含む金属電極であり、放熱基台１０の前方側（Ｙ１側）から後方側（Ｙ２側）に向かって短冊状に延びている。電極２１１上および電極２１２上には、それぞれ、２波長半導体レーザ素子２８０の赤外半導体レーザ素子２９０および赤色半導体レーザ素子２２０が反応半田層１３を介して接合されている。また、青紫色半導体レーザ素子２３０のｐ側電極３８と電極２１３（バリア層６）とが反応半田層１４を介して電気的に接続されている。なお、電極２１１および２１２は、本発明の「第３電極」の一例であり、電極２１３は、本発明の「第４電極」の一例である。
【００６２】
赤色半導体レーザ素子２２０は、ｎ型ＧａＡｓ基板２８１の下面上の他方側（Ｘ２側）に形成されているとともに、赤外半導体レーザ素子２９０は、ｎ型ＧａＡｓ基板２８１の下面上の一方側（Ｘ１側）に形成されている。また、赤色半導体レーザ素子２２０と赤外半導体レーザ素子２９０とは、Ｘ方向の略中央に形成された溝部２８２により所定の距離を隔てて配置されている。
【００６３】
赤色半導体レーザ素子２２０では、ｎ型ＧａＡｓ基板２８１の下面上のＸ２側に、ｎ型クラッド層２２と、活性層２３と、ｐ型クラッド層２４と、電流ブロック層２２７と、ｐ側電極２８とが形成されている。また、赤色半導体レーザ素子２２０のｐ型クラッド層２４に形成されたリッジ部２２５は、赤色半導体レーザ素子２２０の素子幅方向（Ｘ方向）の中央部よりも青紫色半導体レーザ素子２３０側（Ｘ２側）に寄せて形成されている。
【００６４】
また、赤外半導体レーザ素子２９０は、ｎ型ＧａＡｓ基板２８１の下面上のＸ１側に、ＡｌＧａＡｓからなるｎ型クラッド層２９２が形成されている。ｎ型クラッド層２９２の下面上には、Ａｌ組成の低いＡｌＧａＡｓからなる量子井戸層とＡｌ組成の高いＡｌＧａＡｓからなる障壁層とが交互に積層されたＭＱＷ構造を有する活性層２９３が形成されている。また、活性層２９３の下面上には、ＡｌＧａＡｓからなるｐ型クラッド層２９４が形成されている。
【００６５】
また、赤外半導体レーザ素子２９０のＸ方向の中央部よりも青紫色半導体レーザ素子２３０側（Ｘ２側）に位置するｐ型クラッド層２９４には、レーザ光の出射方向（Ｙ１方向）に沿って延びるリッジ部（凸部）２９５が形成されている。また、ｐ型クラッド層２９４のリッジ部２９５以外の下面上と、リッジ部２９５の両側面上とには、赤色半導体レーザ素子２２０の電流ブロック層２２７と一体的に形成された電流ブロック層２９７が形成されている。また、リッジ部２９５の下面上および電流ブロック層２９７の下面上には、Ａｕなどからなるｐ側電極２９８が形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板２８１の上面上の略全領域には、ｎ型ＧａＡｓ基板２８１に近い側から順に、ＡｕＧｅ層、Ｎｉ層およびＡｕ層の順に積層されたｎ側電極２８３が形成されている。なお、ｐ側電極２９８は、本発明の「第１電極」の一例である。
【００６６】
また、ｐ側電極２８およびｐ側電極２９８と放熱基台１０の上面側とが各々接合されることにより、２波長半導体レーザ素子２８０は、活性層２３および２９３をｎ型ＧａＡｓ基板２８１よりも放熱基台１０側に近づけて、ジャンクションダウン方式で接合されている。これにより、放熱基台１０の上面（Ｚ１側）から活性層２９３までは、Ｈ３の高さを有する。
【００６７】
また、青紫色半導体レーザ素子２３０のｐ型クラッド層３４に形成されたリッジ部２３５は、青紫色半導体レーザ素子２３０の素子幅方向（Ｘ方向）の中央部よりも２波長半導体レーザ素子２８０側（Ｘ１側）に寄せて形成されている。これにより、青紫色半導体レーザ素子２３０および２波長半導体レーザ素子２８０は、各々のレーザ素子の発光点が３波長半導体レーザ装置２００の幅方向（Ｘ方向）の中央部に集められている。
【００６８】
なお、バリア層５および６が略等しい厚みを有するので、放熱基台１０の上面から２波長半導体レーザ素子２８０の活性層２３および２９３までの高さＨ３と、放熱基台１０の上面から青紫色半導体レーザ素子２３０の活性層３３までの高さＨ２とが略等しい。これにより、２波長半導体レーザ素子２８０の発光点と、青紫色半導体レーザ素子３０の発光点とが、３波長半導体レーザ装置２００の幅方向（Ｘ方向）に沿って揃えられている。
【００６９】
また、電極２１１のバリア層５が形成された領域以外の領域には、金属線２６１の一端がワイヤボンディングされており、金属線２６１の他端は、図示しないリード端子（正極側）に接続されている。また、電極２１２のバリア層５が形成された領域以外の領域には、金属線２６２の一端がワイヤボンディングされており、金属線２６２の他端は、図示しないリード端子（正極側）に接続されている。また、２波長半導体レーザ素子２８０のｎ側電極２８３には、金属線２６３の一端がワイヤボンディングされており、金属線２６３の他端は、ベース部４０に接続されている。また、電極２１３には、金属線２６４の一端がワイヤボンディングされており、金属線２６４の他端は、図示しないリード端子（正極側）に接続されている。また、青紫色半導体レーザ素子２３０のｎ側電極３９には、金属線２６５の一端がワイヤボンディングされており、金属線２６５の他端は、ベース部４０に接続されている。
【００７０】
なお、第２実施形態による３波長半導体レーザ装置２００のその他の構成は、上記第１実施形態の２波長半導体レーザ装置１００と同様である。
【００７１】
次に、図７および図９〜図１２を参照して、第２実施形態による３波長半導体レーザ装置２００の製造プロセスについて説明する。
【００７２】
まず、図１０に示すように、放熱基台１０の上面上のＸ１側からＸ２側に向かって電極２１１、２１２および２１３をこの順に形成する。その後、真空蒸着法などを用いて電極２１１および２１２の表面上にバリア層５を形成するとともに、電極２１３の表面上にバリア層６を形成する。その後、バリア層５および６の各々の上面上に、それぞれ、半田層１３ａおよび１４ａを形成する。
【００７３】
また、所定の製造プロセスを用いて、リッジ部２２５が中央よりも赤外半導体レーザ素子２９０とは反対側（Ｘ２側）に寄せられた赤色半導体レーザ素子２２０と、リッジ部２９５が中央よりも赤色半導体レーザ素子２２０側（Ｘ２側）に寄せられた赤外半導体レーザ素子２９０とをｎ型ＧａＡｓ基板２８１上に形成して、２波長半導体レーザ素子２８０（図１１参照）を形成する。また、所定の製造プロセスを用いて、リッジ部２３５が中央よりも一方側に寄せられた青紫色半導体レーザ素子２３０（図１２参照）を形成する。
【００７４】
その後、図１１に示すように、赤色半導体レーザ素子２２０のｐ側電極２８と下方の半田層１３ａとが対向するとともに、赤外半導体レーザ素子２９０のｐ側電極２９８と下方の半田層１３ａとが対向するように、コレット７０を用いて２波長半導体レーザ素子２８０のｎ側電極２８３側を上方（Ｚ１側）から保持する。そして、コレット７０を下降させながら、赤色半導体レーザ素子２２０のｐ側電極２８と電極２１１、および、赤外半導体レーザ素子２９０のｐ側電極２９８と電極２１２とを、それぞれ、半田層１３ａによって接合する。
【００７５】
ここで、第２実施形態の製造プロセスでは、図７に示すように、双方の半田層１３ａに対して、半田層１３ａが有する融点Ｔ１（約２８０℃）よりも高い加熱温度Ｔ２（約３００℃）を有する熱を加熱開始点Ｒのタイミングで加える。この場合も、バリア層５によって融解した半田層１３ａは、時間経過に関係なく融点Ｔ１を維持する。その後、この状態で、ｐ側電極２８および２９８と各々の半田層１３ａとが接触することにより、ｐ側電極２８および２９８と、電極２１１および２１２とが、各々、半田層１３ａを介して接合される。この際、電極中のＡｕが半田層１３ａ中に拡散してｐ側電極２８および２９８と半田層１３ａとの合金化がなされる。したがって、半田層１３ａの融点は、２波長半導体レーザ素子２８０の接合前後において図７に示した変化線Ｐを矢印方向に沿って融点Ｔ１から融点Ｔ３まで移動する。これにより、Ａｕ含有率が８０質量％よりも相対的に増加した状態の反応半田層１３が形成される。
【００７６】
また、第２実施形態の製造プロセスでは、半田層１３ａを融解させる際に、半田層１３ａに隣接する半田層１４ａにも熱の一部が加えられるので、半田層１４ａも一時的に融解する。しかしながら、バリア層６によって半田層１４ａと電極１２との合金化が防止されるので、半田層１４ａの組成（Ａｕ８０質量％−Ｓｎ２０質量％合金の状態）はほとんど変化せず、半田層１４ａの融点Ｔ１概ね変化しない。これにより、図７に示すように、融解した半田層１４ａは、放熱基台１０への２波長半導体レーザ素子２８０の接合の際には、融点Ｔ１が維持される。
【００７７】
その後、図１２に示すように、加熱開始点Ｓ（図７参照）のタイミングで再び加熱温度Ｔ２（約３００℃）を有する熱を加える。これにより、再溶融させた半田層１４ａを介して、青紫色半導体レーザ素子２３０を放熱基台１０の上面上に接合する。この際、半田層１４ａの融点は、青紫色半導体レーザ素子２３０の接合前後において図７に示した変化線Ｑを矢印方向に沿って融点Ｔ１から融点Ｔ４まで移動する。これにより、半田層１４ａは、固化後に融点Ｔ４を有する反応半田層１４へと変化する。
【００７８】
その後、図９に示すように、接合層１によって、ベース部４０に放熱基台１０を接合する。その後、金属線２６１を用いて電極２１１と図示しないリード端子（正極側）とを接続する。また、金属線２６２を用いて電極２１２と図示しないリード端子（正極側）とを接続する。また、金属線２６３によって、ｎ側電極２８３とベース部４０とを接続する。金属線２６４を用いて電極２１３と図示しないリード端子（正極側）とを接続する。また、金属線２６５を用いてｎ側電極３９とベース部４０とを接続する。
【００７９】
なお、第２実施形態による３波長半導体レーザ装置２００のその他の製造プロセスは、上記第１実施形態と同様である。
【００８０】
第２実施形態では、上記のように、３波長半導体レーザ装置２００が、赤色半導体レーザ素子２２０および赤外半導体レーザ素子２９０がモノリシックに形成された２波長半導体レーザ素子２８０と、青紫色半導体レーザ素子２３０とを備える場合に、放熱基台１０の電極２１３の表面上（Ｚ１側）にバリア層６を形成し、バリア層６の上面上に半田層１４ａを形成する。これにより、２波長半導体レーザ素子２８０のｐ側電極２８および２９８の各々と、放熱基台１０の電極２１１および２１２とを接合する際に、融点Ｔ１を有する半田層１３ａを融解させる熱が半田層１４ａに加えられたとしても、半田層１４ａと電極２１３との間に介在するバリア層６により半田層１４ａと電極２１３とが直接接触するのが抑制される。これにより、半田層１４ａの融点が上昇することが防止される。この結果、２波長半導体レーザ素子２８０が先に接合されている放熱基台１０の電極２１３に青紫色半導体レーザ素子２３０のｐ側電極３８を接合する際に、加熱温度Ｔ２をより高い温度に設定することなく、半田層１４ａを融点Ｔ１で再溶融させて電極２１３とｐ側電極３８とを接合することができるので、青紫色半導体レーザ素子２３０の発光特性の低下および寿命が短くなることを抑制することができる。
【００８１】
また、第２実施形態では、バリア層５および６が略等しい厚みを有するので、放熱基台１０の上面から２波長半導体レーザ素子２８０の活性層２３および２９３までの高さＨ３と、放熱基台１０の上面から青紫色半導体レーザ素子２３０の活性層３３までの高さＨ２とが略等しい。これにより、２波長半導体レーザ素子２８０の発光点と、青紫色半導体レーザ素子３０の発光点とを同じ高さ位置に揃えることができるので、この３波長半導体レーザ装置２００を光ピックアップ装置などの光学系に組み込んだ場合においても、各々の半導体レーザ素子におけるレーザ光の照射位置を容易に揃えることができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００８２】
（第３実施形態）
次に、図７、図９、図１０および図１３を参照して、本発明の第３実施形態による光ピックアップ装置３００について説明する。なお、光ピックアップ装置３００は、本発明の「光装置」の一例である。
【００８３】
本発明の第３実施形態による光ピックアップ装置３００は、図１３に示すように、上記第２実施形態による３波長半導体レーザ装置２００（図９参照）が搭載されたキャン型の半導体レーザ装置３１０と、半導体レーザ装置３１０から出射されたレーザ光を調整する光学系３２０と、レーザ光を受光する光検出部３３０とを備えている。
【００８４】
また、光学系３２０は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３２１、コリメータレンズ３２２、ビームエキスパンダ３２３、λ／４板３２４、対物レンズ３２５、シリンドリカルレンズ３２６および光軸補正素子３２７を有している。
【００８５】
また、ＰＢＳ３２１は、半導体レーザ装置３１０から出射されるレーザ光を全透過するとともに、光ディスク３４０から帰還するレーザ光を全反射する。コリメータレンズ３２２は、ＰＢＳ３２１を透過した半導体レーザ装置３１０からのレーザ光を平行光に変換する。ビームエキスパンダ３２３は、凹レンズ、凸レンズおよびアクチュエータ（図示せず）から構成されている。アクチュエータは、凹レンズおよび凸レンズの距離を変化させることにより、半導体レーザ装置３１０から出射されたレーザ光の波面状態を補正する機能を有している。
【００８６】
また、λ／４板３２４は、コリメータレンズ３２２によって略平行光に変換された直線偏光のレーザ光を円偏光に変換する。また、λ／４板３２４は光ディスク３４０から帰還する円偏光のレーザ光を直線偏光に変換する。この場合の直線偏光の偏光方向は、半導体レーザ装置３１０から出射されるレーザ光の直線偏光の方向に直交する。これにより、光ディスク３４０から帰還するレーザ光は、ＰＢＳ３２１によって略全反射される。対物レンズ３２５は、λ／４板３２４を透過したレーザ光を光ディスク３４０の表面（記録層）上に収束させる。なお、対物レンズ３２５は、対物レンズアクチュエータ（図示せず）により移動可能にされている。
【００８７】
また、ＰＢＳ３２１により全反射されるレーザ光の光軸に沿うように、シリンドリカルレンズ３２６、光軸補正素子３２７および光検出部３３０が配置されている。シリンドリカルレンズ３２６は、入射されるレーザ光に非点収差作用を付与する。光軸補正素子３２７は、回折格子により構成されており、シリンドリカルレンズ３２６を透過した青紫色、赤色および赤外の各レーザ光の０次回折光のスポットが後述する光検出部３３０の検出領域上で一致するように配置されている。
【００８８】
また、光検出部３３０は、受光したレーザ光の強度分布に基づいて再生信号を出力する。このようにして、半導体レーザ装置３１０を備えた光ピックアップ装置３００が構成される。
【００８９】
この光ピックアップ装置３００では、半導体レーザ装置３１０は、赤色半導体レーザ素子２２０、青紫色半導体レーザ素子２３０および赤外半導体レーザ素子２９０（図９参照）から、赤色、青紫色および赤外のレーザ光を独立的に出射することが可能に構成されている。また、半導体レーザ装置３１０から出射されたレーザ光は、上記のように、ＰＢＳ３２１、コリメータレンズ３２２、ビームエキスパンダ３２３、λ／４板３２４、対物レンズ３２５、シリンドリカルレンズ３２６および光軸補正素子３２７により調節された後、光検出部３３０の検出領域上に照射される。
【００９０】
ここで、光ディスク３４０に記録されている情報を再生する場合には、赤色半導体レーザ素子２２０、青紫色半導体レーザ素子２３０および赤外半導体レーザ素子２９０から出射される各々のレーザパワーが一定になるように制御しながら、光ディスク３４０の記録層にレーザ光を照射するとともに、光検出部３３０から出力される再生信号を得ることができる。また、光ディスク３４０に情報を記録する場合には、記録すべき情報に基づいて、赤色半導体レーザ素子２２０（赤外半導体レーザ素子２９０）および青紫色半導体レーザ素子２３０から出射されるレーザパワーを制御しながら、光ディスク３４０にレーザ光を照射する。これにより、光ディスク３４０の記録層に情報を記録することができる。このようにして、半導体レーザ装置３１０を備えた光ピックアップ装置３００を用いて、光ディスク３４０への記録および再生を行うことができる。
【００９１】
第３実施形態では、上記のように、光ピックアップ装置３００には、上記第２実施形態の３波長半導体レーザ装置２００を備えた半導体レーザ装置３１０が搭載されている。これにより、青紫色半導体レーザ素子２３０の発光特性の低下および青紫色半導体レーザ素子２３０の寿命が短くなることを抑制することができる。その結果、２波長半導体レーザ素子２８０のみならず青紫色半導体レーザ素子２３０についても安定的に動作させて長時間の使用にも耐え得る信頼性の高い光ピックアップ装置３００を得ることができる。なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第２実施形態と同様である。
【００９２】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００９３】
たとえば、上記第１および第２実施形態では、赤色半導体レーザ素子２０または２波長半導体レーザ素子２８０と放熱基台１０とを接合した後に、青紫色半導体レーザ素子３０または２３０と放熱基台１０とを接合した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、接合の順序を反対にして、青紫色半導体レーザ素子３０または２３０と放熱基台１０とを先に接合した後に、赤色半導体レーザ素子２０または２波長半導体レーザ素子２８０と放熱基台１０とを接合してもよい。
【００９４】
また、上記第１および第２実施形態では、半田層１３ａと１４ａとを略同一の組成（Ａｕ含有率が約８０質量％でかつＳｎ含有率が約２０質量％）を有するＡｕ−Ｓｎ合金半田層を用いた例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、半田層１３ａと１４ａとに、互いに異なる組成を有するＡｕ−Ｓｎ合金半田層をそれぞれ用いてもよい。この場合、基台に先に接合される半導体レーザ素子に用いられる本発明の「第１半田層」の融点を、基台に後から接合される半導体レーザ素子に用いられる本発明の「第２半田層」の融点よりも低く設定するのが好ましい。これにより、第１半田層を融解させる際の熱によって第２半田層が融解しやすくなるのを抑制することができるので、融解した第２半田層が下部のバリア層を越えて基台の「第４電極」側にはみ出すことが抑制されて、第３電極と第４電極とが第２半田層により短絡することを抑制することができる。
【００９５】
また、上記第１実施形態では、ｐ側電極２８および３８が共にＡｕを含み、半田層１３ａおよび１４ａが共にＡｕ−Ｓｎ合金半田層からなる例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１電極と第１半田層とが反応して、第２半田層の第２融点よりも高い第３融点を有する反応半田層になるような構成であれば、ｐ側電極２８がＡｕ以外の金属を含むとともに、第１半田層がＡｕ−Ｓｎ合金以外の半田材料からなるように構成してもよい。
【００９６】
また、上記第１および第２実施形態では、半田層１３ａおよび１４ａが、共に約２８０℃の融点を有する共晶点の組成（Ａｕ含有率が約８０質量％でかつＳｎ含有率が約２０質量％のＡｕ−Ｓｎ合金）と略同一の組成からなるように構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１半田層および第２半田層を、Ａｕ−Ｓｎ合金における約２１７℃の融点を有する共晶点Ｂ（図４参照）での組成（Ａｕ含有率が約１６質量％でかつＳｎ含有率が約８４質量％）と略同一の組成になるように構成してもよい。これにより、第１半田層の第１融点および第２半田層の第２融点をさらに低くすることが可能である。但し、第１半田層の第１融点と反応半田層の第３融点との差をより大きく生じさせるためには、第１半田層および第２半田層が、Ａｕ含有率の変化に対する融点の上昇率が大きい約２８０℃の融点を有する共晶点での組成と略同一の組成である方が好ましい。
【００９７】
また、上記第１および第２実施形態では、Ｐｔを用いてバリア層５および６を構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、バリア層にＴｉを用いてもよい。あるいは、ＰｔまたはＴｉ以外のＷ、ＭｏおよびＨｆなどの導電性材料を用いてバリア層を構成してもよいし、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｗ、ＭｏおよびＨｆのいずれか２つ以上の材料を用いて構成してもよい。
【００９８】
また、上記第１実施形態では、２波長半導体レーザ装置１００が、赤色半導体レーザ素子２０と青紫色半導体レーザ素子３０とによって２波長半導体レーザ装置１００を構成するとともに、上記第２実施形態では、赤色および赤外半導体レーザ素子からなる２波長半導体レーザ素子２８０と青紫色半導体レーザ素子２３０とによって３波長半導体レーザ装置２００を構成した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、青紫色半導体レーザ素子の代わりに、窒化物系半導体からなる緑色半導体レーザ素子や青色半導体レーザ素子を本発明の「第２半導体レーザ素子」として用いてもよい。また、上記第２実施形態における３波長半導体レーザ装置を、赤色半導体レーザ素子、緑色半導体レーザ素子および青色半導体レーザ素子とを用いてＲＧＢ３波長半導体レーザ装置として構成してもよい。
【００９９】
また、上記第１および第２実施形態では、各々の半導体レーザ素子をジャンクションダウン方式で放熱基台１０に接合した例について示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、各々の半導体レーザ素子をジャンクションアップ方式で放熱基台１０に接合してもよい。この場合、本発明の「第１電極」および「第２電極」は、それぞれ、基板の活性層とは反対側の表面上に形成された電極（たとえばｎ側電極）に対応する。
【０１００】
また、上記第１および第２実施形態では、ＳｉＯ２を用いて電流ブロック層２７、３７および２２７を形成した例について示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、ＳｉＮなどの他の絶縁性材料や、ＡｌＩｎＰやＡｌＧａＮなどの半導体材料を用いて電流ブロック層を形成してもよい。
【０１０１】
また、上記第３実施形態では、３波長半導体レーザ装置２００をキャン型の半導体レーザ装置３１０に搭載した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、平板状の平面構造を有するフレーム型のパッケージに上記第２実施形態の３波長半導体レーザ装置２００を搭載してもよいし、上記第１実施形態の２波長半導体レーザ装置１００を搭載してもよい。
【０１０２】
また、上記第３実施形態では、本発明の「半導体レーザ装置」を備えた光ピックアップ装置３００について示したが、本発明はこれに限らず、本発明の半導体レーザ装置を、ＣＤ、ＤＶＤまたはＢＤなどの光ディスクの記録または再生を行う光ディスク装置や、プロジェクタ装置などの光装置に適用してもよい。
【符号の説明】
【０１０３】
５  バリア層（第１バリア層）
６  バリア層（第２バリア層）
１０  放熱基台（基台）
１１、２１１、２１２  電極（第３電極）
１２、２１３  電極（第４電極）
１３  反応半田層
１３ａ  半田層（第１半田層）
１４ａ  半田層（第２半田層）
２０  赤色半導体レーザ素子（第１半導体レーザ素子）
２８、２９８  ｐ側電極（第１電極）
３０、２３０  青紫色半導体レーザ素子（第２半導体レーザ素子）
３８  ｐ側電極（第２電極）
１００  ２波長半導体レーザ装置（半導体レーザ装置）
２００  ３波長半導体レーザ装置（半導体レーザ装置）
２８０  ２波長半導体レーザ素子（第１半導体レーザ素子）
３００  光ピックアップ装置（光装置）
３２０  光学系
【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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