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発明の名称 光半導体装置及びその製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−4900(P2007−4900A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−183820(P2005−183820)
出願日 平成17年6月23日(2005.6.23)
代理人 【識別番号】110000040
【氏名又は名称】特許業務法人池内・佐藤アンドパートナーズ
発明者 中西 直樹 / 濱口 真一 / 山本 博昭
要約 課題
小型・薄型化が可能で、半導体レーザ素子の高い信頼性を有する光半導体装置を提供することを目的とする。

解決手段
半導体レーザ8と、半導体レーザ8から出射されディスク7により反射されたレーザ光を回折するホログラム素子4が形成された光学ブロック3と、ホログラム素子4により回折されたレーザ光を受光し電気信号を出力する受光素子9と、半導体レーザ8と受光素子9とを格納するパッケージ2とを備え、パッケージ2は、内部に各々独立して複数の空間12及び13を有し、半導体レーザ8と受光素子9は互いに異なる空間に格納されている。
特許請求の範囲
【請求項1】
レーザ素子と、
前記レーザ素子から出射され、情報媒体により反射されたレーザ光を回折するホログラム素子が形成されている光学ブロックと、
前記ホログラム素子により回折されたレーザ光を受光し電気信号を出力する受光部と、
前記レーザ素子と前記受光部とが格納されるパッケージとを備え、
前記パッケージは、内部に各々独立して複数の空間を有し、前記レーザ素子と前記受光部は互いに異なる前記空間に格納されていることを特徴とする光半導体装置。
【請求項2】
前記パッケージの内部空間を、前記レーザ素子が格納される第1の空間と、前記受光部が格納される第2の空間とに分離する空間分離素子をさらに備えた請求項1記載の光半導体装置。
【請求項3】
前記パッケージと前記空間分離素子とが一体成型されている請求項2記載の光半導体装置。
【請求項4】
レーザ素子と、
前記レーザ素子から出射され情報媒体により反射されたレーザ光を回折するホログラム素子が形成されている光学ブロックと、
前記ホログラム素子により回折されたレーザ光を受光し電気信号を出力する受光部と、
前記光学ブロックと集積化され、かつ前記レーザ素子が格納される第1の空間と、前記受光部が格納されるとともに前記レーザ素子から出射されるレーザ光の光軸と交差する位置に配されている第2の空間とを有するパッケージと、
前記第1の空間と前記第2の空間の互いの空間を分離するとともに、透光性材料で形成された空間分離素子とを備え、
前記第1の空間と前記第2の空間は、前記空間分離素子によって空間が分離されるとともに、
前記第2の空間と外部は、前記光学ブロックによって空間が分離されることを特徴とする光半導体装置。
【請求項5】
前記空間分離素子は、前記レーザ素子からの出射光をメインビームと2つのサブビームとに分岐する回折格子を有する請求項4記載の光半導体装置。
【請求項6】
レーザ素子と、
前記レーザ素子から出射され情報媒体により反射されたレーザ光を回折するホログラム素子が形成されている光学ブロックと、
前記ホログラム素子により回折されたレーザ光を受光し電気信号を出力する受光部と、
前記光学ブロックと集積化され、かつ前記レーザ素子が格納される第1の空間と、前記受光部が格納される第2の空間とを有するパッケージとを備え、
前記光学ブロックは、前記第1の空間と前記第2の空間との空間を分離するように配されていることを特徴とする光半導体装置。
【請求項7】
前記光学ブロックは、前記レーザ素子から出射されるレーザ光を複数のレーザ光に分光する回折格子を有する請求項6記載の光半導体装置。
【請求項8】
レーザ素子と、
前記レーザ素子から出射されたレーザ光を情報媒体側へ反射するように配されている第1の反射素子と、
前記情報媒体により反射されたレーザ光を回折するホログラム素子が形成されている光学ブロックと、
前記ホログラム素子により回折されたレーザ光を受光し電気信号を出力する受光部と、
前記レーザ素子と前記第1の反射素子と前記受光部とを格納するパッケージとを備え、
前記パッケージの内部には、前記第1の反射素子によって空間が分離された複数の空間を有し、前記レーザ素子と前記受光部は互いに異なる前記空間に格納されていることを特徴とする光半導体装置。
【請求項9】
前記パッケージと前記第1の反射素子とが、一体成型されている請求項8記載の光半導体装置。
【請求項10】
前記第1の反射素子における、前記レーザ素子から出射されるレーザ光を反射する部位に、金属もしくは誘電体がコーティングされている請求項8または9記載の光半導体装置。
【請求項11】
レーザ素子と、
前記レーザ素子から出射され、情報媒体により反射されたレーザ光を反射するように配される第2の反射素子と、前記第2の反射素子により反射されたレーザ光を反射するように配される第3の反射素子とを有する光学ブロックと、
前記第3の反射素子により反射されたレーザ光を受光し電気信号を出力する受光部と、
前記レーザ素子と前記受光部とを格納するパッケージとを備え、
前記パッケージは、内部に各々独立して複数の空間を有し、前記レーザ素子と前記受光部は互いに異なる前記空間に格納されていることを特徴とする光半導体装置。
【請求項12】
前記レーザ素子が格納されている空間は、前記受光部が格納されている空間よりも容積が小さい請求項1から請求項11のいずれかに記載の光半導体装置。
【請求項13】
前記レーザ素子の発振波長が380〜420nmである請求項1から請求項112のいずれかに記載の光半導体装置。
【請求項14】
レーザ素子と、
前記レーザ素子から出射され情報媒体により反射されたレーザ光を回折するホログラム素子が形成されている光学ブロックと、
前記ホログラム素子により回折されたレーザ光を受光し電気信号を出力する受光部と、
前記レーザ素子と前記受光部とを格納するパッケージとを備え、
前記パッケージは、前記光学ブロックと一体化されてパッケージ内部が密閉化されているとともに、前記パッケージ内部に配置された前記空間分離素子により複数の空間が形成された光半導体装置の製造方法であって、
前記パッケージに前記レーザ素子をボンディングする第1の工程と、
前記空間分離素子を配置させて、前記レーザ素子が格納された空間を密閉化する第2の工程と、
前記パッケージに前記受光部をボンディングする第3の工程と、
前記光学ブロックを前記パッケージと一体化する第4の工程とを備えたことを特徴とする光半導体装置の製造方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、光ディスクなどの情報媒体に、情報の記録、再生、消去などの処理を行う光半導体装置、およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、光ディスクはDVDに代表されるように、大量の情報を高密度で記録することができるため、オーディオ、レコーダー、コンピュータ等の多くの分野において利用が進められている。さらに、Blu−ray Disc(BD)やHD−DVDといった青色レーザを用いた、より大容量・高密度の光ディスク装置が開発及び製品化され始めており、今後さらに普及が進むと考えられている。これらの光ディスク装置に搭載されるピックアップ装置は、ノートパソコンやカーオーディオへの搭載に向けて、小型・薄型化や耐振性が強く要求されており、これら要求に対して様々な集積化ユニット及びピックアップ装置が提案されている。
【0003】
小型・薄型化や耐震性を向上させた光ピックアップ装置としては、例えば特許文献1に開示されたものがある。特許文献1に開示された構成は、半導体レーザと受光素子とをフラット型パッケージに一体化した集積ユニットを用いることにより、部品点数を削減し、ピックアップの小型化が実現されている。
【0004】
以下、本装置の構成について図16を用いて説明する。
【0005】
図16において、光源である半導体レーザ101は、Siで形成された受光素子基板103上の凹部105にマウントされており、凹部105の側面には、エッチングによりSi(111)面が45°傾斜ミラー106として形成されている。
【0006】
半導体レーザ101から出射されたレーザ光束は、45°傾斜ミラー106により反射され、受光素子基板103に対して垂直上方に進行される。反射されたレーザ光束は、光学ブロック107に形成されたホログラム素子108を透過し、コリメータレンズや対物レンズ等の光学系(図示しない)を介して、光ディスク(図示しない)に入射する。
【0007】
光ディスクからの反射光束は、ホログラム素子108により回折され、受光素子基板103上の受光素子104に入射されて電気信号が生成される。生成された電気信号は、受光素子基板103上に形成されたIVアンプ(図示しない)により電圧変換、増幅、信号処理され、光ディスクの情報信号や対物レンズの位置調整を行うためのサーボ信号が検出される。なお、半導体レーザ101が一体化された受光素子基板103は、フラット型パッケージ102に搭載されている。
【0008】
上記構成は、半導体レーザ、受光素子、信号処理用IVアンプを一体化することにより、部品点数の削減に伴うピックアップ装置の小型・薄型化と、集積化による耐振性の向上を図っている。
【特許文献1】特開2001−102676号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら上記従来の構成では、以下に示す2つの課題がある。
【0010】
第1の課題は、半導体レーザ101が受光素子基板103上の凹部106にマウントされているため、受光素子基板103で発生した熱が直接半導体レーザ101の特性に悪影響を与えることである。
【0011】
すなわち、受光素子基板103には受光素子104及びIVアンプが配されており、これらを駆動した際にジュール熱が発生する。このジュール熱の影響で、半導体レーザ101のチップ温度が上昇し、光出力の低下や動作電流の上昇といった特性劣化を引き起こしてしまう。熱の影響を抑制する方法としては、半導体レーザ101がマウントされている凹部105の容積を大きくする方法や、受光素子104やIVアンプを半導体レーザ101から極力遠ざけて配置する方法があるが、いずれも受光素子基板103の面積を大幅に拡大してしまい、コストアップの要因となってしまう。
【0012】
第2の課題は、半導体レーザ101が密閉化されておらず、さらに受光素子基板103と一体化されているために、大気中の有機ガスや、受光素子基板103に付着した炭化水素、その他有機物からの有機ガスが半導体レーザ101の表面に付着し、特性劣化を引き起こすことである。
【0013】
受光素子基板103に対する汚染物質は、大気中での保管により堆積・生成されるものに加え、チッピングによるSiダストや、ダイシング後のチップをウエハ単位で保持する粘着シートの残留物等、加工プロセス時にも堆積される。
【0014】
本発明は上記従来の課題を解決し、小型・薄型化が可能で、かつ特性劣化が無く、高い信頼性を有する光半導体装置を提供することを目的とする。また、そのような光半導体装置に適した製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
前記目的を達成するため本発明の第1の構成の光半導体装置は、レーザ素子と、前記レーザ素子から出射され、情報媒体により反射されたレーザ光を回折するホログラム素子が形成された光学ブロックと、前記ホログラム素子により回折されたレーザ光を受光し電気信号を出力する受光部と、前記レーザ素子と前記受光部とを格納するパッケージとを備え、前記パッケージは、内部に各々独立して複数の空間を有し、前記レーザ素子と前記受光部は互いに異なる前記空間に格納されているものである。
【0016】
また、本発明の第2の構成の光半導体装置は、レーザ素子と、前記レーザ素子から出射され情報媒体により反射されたレーザ光を回折するホログラム素子が形成された光学ブロックと、前記ホログラム素子により回折されたレーザ光を受光し電気信号を出力する受光部と、前記光学ブロックと集積化され、かつ前記レーザ素子が格納される第1の空間と、前記受光部が格納される第2の空間とを有するパッケージと、前記第1の空間と前記第2の空間の互いの空間を分離可能であるとともに、透光可能な材質で形成された空間分離素子とを備え、前記第1の空間と前記第2の空間は、前記空間分離素子によって空間が分離されるとともに、前記第2の空間と外部は、前記光学ブロックによって空間が分離されるものである。
【0017】
また、本発明の第3の構成の光半導体装置は、レーザ素子と、前記レーザ素子から出射され情報媒体により反射されたレーザ光を回折するホログラム素子が形成された光学ブロックと、前記ホログラム素子により回折されたレーザ光を受光し電気信号を出力する受光部と、前記光学ブロックと集積化され、かつ前記レーザ素子が格納される第1の空間と、前記受光部が格納される第2の空間とを有するパッケージとを備え、前記光学ブロックは、前記第1の空間と前記第2の空間との空間を分離するように配されたものである。
【0018】
また、本発明の第4の構成の光半導体装置は、レーザ素子と、前記レーザ素子から出射されたレーザ光を情報媒体側へ反射するように配された第1の反射素子と、前記情報媒体により反射されたレーザ光を回折するホログラム素子が形成された光学ブロックと、前記ホログラム素子により回折されたレーザ光を受光し電気信号を出力する受光部と、前記レーザ素子と前記第1の反射素子と前記受光部とを格納するパッケージとを備え、前記パッケージの内部には、前記第1の反射素子によって空間が分離された複数の空間を有し、前記レーザ素子と前記受光部は互いに異なる前記空間に格納されているものである。
【0019】
また、本発明の第5の構成の光半導体装置は、レーザ素子と、前記レーザ素子から出射され、情報媒体により反射されたレーザ光を反射するように配された第2の反射素子と、前記第2の反射素子により反射されたレーザ光を反射するように配された第3の反射素子とを有する光学ブロックと、前記第3の反射素子により反射されたレーザ光を受光し電気信号を出力する受光部と、前記レーザ素子と前記受光部とを格納するパッケージとを備え、前記パッケージは、内部に各々独立して複数の空間を有し、前記レーザ素子と前記受光部は互いに異なる前記空間に格納されているものである。
【0020】
また、本発明の光半導体装置の製造方法は、レーザ素子と、前記レーザ素子から出射され情報媒体により反射されたレーザ光を回折するホログラム素子が形成された光学ブロックと、前記ホログラム素子により回折されたレーザ光を受光し電気信号を出力する受光部と、前記レーザ素子と前記受光部とを格納するパッケージとを備え、前記パッケージは、前記光学ブロックと一体化されてパッケージ内部が密閉化されているとともに、前記パッケージ内部に配置された前記空間分離素子により複数の空間が形成された光半導体装置の製造方法であって、前記パッケージに前記レーザ素子をボンディングする第1の工程と、前記空間分離素子を配置させて、前記レーザ素子が格納された空間を密閉化する第2の工程と、前記パッケージに前記受光部をボンディングする第3の工程と、前記光学ブロックを前記パッケージと一体化する第4の工程とを備えたものである。
【発明の効果】
【0021】
以上のように本発明によれば、受光部で発生した熱やダストなどが原因となる、レーザ素子の特性劣化を防ぐことができる。このため、光半導体装置の信頼性を大幅に向上させることが可能となる。
【0022】
さらに、レーザ素子、受光部、ホログラム素子及びパッケージが一体集積されているため、小型・薄型化及び高耐振性が可能となる。
【0023】
また、ホログラム素子で回折された+1次回折光と−1次回折光の両方の回折光を同一の受光素子基板で検出することが可能となり、受光光量の向上による信号対ノイズ比(以下SN比)の向上が可能となる。
【0024】
また、本発明の光半導体装置の製造方法によれば、不良発生時の損失を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
本発明の第1の構成の光半導体装置は、前記パッケージの内部空間を、前記レーザ素子が格納される第1の空間と、前記受光部が格納される第2の空間とに分離する、空間分離素子を備えた構成としてもよい。
【0026】
また、前記パッケージと前記空間分離素子とが一体成型されていることが好ましい。この好ましい構成によれば、パッケージと空間分離素子を接着する工程が削減されるため、作製時間の短縮及びコスト削減に効果がある。また、接着工程に必要な接着剤等の使用を抑制することが出来るため、接着剤からのアウトガスの抑制が可能となり、光半導体装置の信頼性をさらに向上させることが可能となる。
【0027】
本発明の第2の構成の光半導体装置は、前記空間分離素子が透光性材料で構成されることが好ましい。この好ましい構成によれば、半導体レーザからの出射光軸上に空間分離素子を配置することが可能となる。本構成によれば、パッケージと空間分離素子のみで半導体レーザを密閉化する空間を形成することが可能となり、さらにパッケージと光学ブロックを集積化すれば、半導体レーザが格納された密閉空間はより気密性が向上する。これにより光半導体装置のさらなる信頼性の向上が可能となる。
【0028】
また、前記空間分離素子が半導体レーザ素子からの出射光をメインビームと2つのサブビームに分岐するための3ビーム生成用回折格子を有することが好ましい。この好ましい構成よれば、一般的なトラッキングサーボ方式として広く使用されている3ビームトラッキング方式への対応が可能となる。また、空間分離素子に回折格子が形成されているため、装置の大型化を招かない。
【0029】
本発明の第3の構成の光半導体装置は、前記光学ブロックは、前記レーザ素子から出射されるレーザ光を複数のレーザ光に分光する回折格子を有することが好ましい。
【0030】
本発明の第4の構成の光半導体装置は、前記パッケージと前記第1の反射素子とが一体成型されていることが好ましい。この好ましい構成によれば、パッケージと第1の反射素子を接着する工程が削減されるため、作製時間の短縮及びコスト削減に効果がある。また、接着工程に必要な接着剤等の使用を抑制することが出来るため、接着剤からのアウトガスの抑制が可能となり、光半導体装置の信頼性をさらに向上させることが可能となる。
【0031】
また、前記第1の反射素子における、前記レーザ素子から出射されるレーザ光を反射する部位に、金属もしくは誘電体がコーティングされていることが好ましい。この好ましい構成によれば、第1の反射素子の反射率を向上させることが可能となるため、半導体レーザからの出射光量を損失することなく利用することが可能となる。これにより半導体レーザからの出射光量を低減することが可能となり、光半導体装置の信頼性をさらに向上させることが可能となる。
【0032】
また、本発明の第1〜第5の光半導体装置の構成は、前記半導体レーザ素子が格納された密閉空間が、前記受光素子が格納された密閉空間よりも体積が小さいことが好ましい。この好ましい構成によれば、半導体レーザが格納された空間の体積が小さくなるため、大気中の有機ガスが少なくなり、光半導体装置の信頼性をさらに向上させることが可能となる。
【0033】
また、前記半導体レーザ素子の発振波長が380〜420nmであることが好ましい。この好ましい構成によれば、Blu−ray DiscやHD−DVDなどの大容量・高密度の光ディスク規格に対応することが可能となる。
【0034】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0035】
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1の光半導体装置を一例として搭載したディスク再生装置の構成を示す斜視図である。図2(a)は図1の装置の側面図であり、光半導体装置のみを断面で示した(図1中のA−A部の断面)。図2(b)はパッケージの斜視図である。
【0036】
まず、図1を参照してディスク再生装置の構成について説明する。
【0037】
光半導体装置1は、内部に半導体レーザや受光素子などを備えたパッケージ2と、ホログラム素子4が形成された光学ブロック3とが集積化されて構成されている。半導体レーザから出射される発散光束は、ホログラム素子4から出射されて、コリメータレンズ5で平行光化され、対物レンズ6によって光ディスク7の情報面上に集光される。
【0038】
ディスク7の情報面を反射された光束は、対物レンズ6及びコリメータレンズ5を介して、光半導体装置1へ入射される。入射された光束は、光半導体装置1内に配された受光素子で受光されて、電気信号に変換されて出力される。
【0039】
次に、図2を参照して光半導体装置1の動作を説明する。
【0040】
図2(a)に示すように、半導体レーザ8から出射された発散光束は、光学ブロック3及びホログラム素子4を透過して出射され、コリメータレンズ5により平行光にされた後、対物レンズ6により光ディスク7の情報面上に集光される。
【0041】
光ディスク7の情報面により反射された反射光束は、対物レンズ6及びコリメータレンズ5を通過した後、光学ブロック3に形成されたホログラム素子4に入射される。ホログラム素子4では、入射される反射光束が、受光素子9側へ回折される。回折された光束は、受光素子9に入射されて電気信号に変換される。
【0042】
なお、受光素子9は、Si等で構成された受光素子基板10上に形成されており、受光素子9と受光素子基板10とで受光部を構成している。受光素子9から出力される電気信号は、受光素子基板10上に形成されたIVアンプ(図示しない)により、電圧変換、増幅、信号処理が施され、光ディスクの情報信号や対物レンズの位置調整を行うためのサーボ信号が検出される。
【0043】
また、図2(b)に示すように、パッケージ2の内部空間は、空間分離素子11によって、第1の空間12と第2の空間13とに分離されている。第1の空間12内には半導体レーザ8が格納され、第2の空間13内には受光素子9が搭載された受光素子基板10が格納されている。
【0044】
このようなパッケージ2は、図2(a)に示すように、接着剤等によって光学ブロック3と一体化されて封口されることで、第1の空間12及び第2の空間13が密閉化される。
【0045】
以上のように本実施の形態によれば、半導体レーザ8と受光素子基板10とが、空間的に分離された第1及び第2の空間12及び13に、それぞれ分離配置されているため、受光素子基板10や受光素子9などで発生した熱は半導体レーザ8へは伝達されない。したがって、チップ温度上昇が原因で生じる、半導体レーザ8の特性劣化を防ぐことができる。
【0046】
また、受光素子基板10に付着したダストや、炭化水素などの有機物質から発生する有機ガスなどが、半導体レーザ8へ付着するのを防止でき、半導体レーザ8の特性劣化を防ぐことができる。
【0047】
さらに、半導体レーザ8、受光素子9、ホログラム素子4及びパッケージ2が一体集積されているため、光ピックアップ装置の小型・薄型化及び高耐振性が可能となる。
【0048】
なお、図2の構成ではパッケージ2と空間分離素子11とを別部品としたが、図3に示すように、パッケージ2の内部空間を分離する空間分離部2aを、パッケージ2に一体成型によって設ける構成としてもよい。なお、一体成型の方法は、例えば樹脂一体成型方法がある。これにより、パッケージ2と空間分離素子11とを接着する工程が不要となるため、光半導体装置1の作製時間の短縮及びコスト削減が可能となる。また、接着剤の使用量を減らすことができるので、接着剤から発生されるアウトガスの抑制が可能となり、光半導体装置の信頼性をさらに向上させることが可能となる。
【0049】
また、図4に示すように、半導体レーザ8が格納された第1の空間12の容積が、受光素子基板10が格納された第2の空間13の容積よりも、小さくなるように構成しても構わない。これにより、パッケージ2と光学ブロック3とを一体化した時に、第1の空間12内における有機ガスの絶体量を少なくすることができ、光半導体装置1の信頼性をさらに向上させることが可能となる。
【0050】
(実施の形態2)
図5(a)は実施の形態2における光半導体装置の構成を示す断面図である。図5(b)は同装置におけるパッケージの斜視図である。なお、光半導体装置1以外の光学系の構成は、図1と同等であるため、図示を省略している。
【0051】
まず、本実施の形態の光半導体装置を搭載したディスク再生装置の動作について説明する。
【0052】
図5(a)において、半導体レーザ8から出射された発散光束は、半導体レーザの出射光軸上に配置された透光性材料で構成される空間分離素子20、およびホログラム素子4を透過し、コリメータレンズ5(図1参照)により平行光化された後、対物レンズ6(図1参照)により光ディスク7(図1参照)上に集光される。
【0053】
また、光ディスク7からの反射光束は、対物レンズ6及びコリメータレンズ5を通過した後、図5(a)に示すように光学ブロック3に形成されたホログラム素子4に入射される。ホログラム素子4に入射される反射光束は、受光素子9側へ回折される。回折された光束は、受光素子基板10に設けられた受光素子9に入射されて電気信号に変換され、信号検出される。
【0054】
次に、本実施の形態の光半導体装置1の構成について詳しく説明する。
【0055】
図5(b)に示すように、パッケージ22は、内部に空間を有しかつ上面のみが開放された形状となっている。パッケージ22の内部空間は、図5(a)に示すように空間分離素子20によって、半導体レーザ8が配される第3の空間21と、受光素子基板10が配される第4の空間23とに、空間が分離されている。
【0056】
このようなパッケージ22は、図5(a)に示すように、接着剤等によって光学ブロック3と一体化されて封口されることで、第3及び第4の空間21及び23が密閉化される。
【0057】
以上のように本実施の形態によれば、半導体レーザ8が格納された第3の空間21は、パッケージ2と光学ブロック3が一体化された第4の空間23によって大気と隔離されているため、気密性が向上する。すなわち、第3の空間21と外部との間には第4の空間23が介在しているため、第3の空間21の気密性を向上できるものである。これにより半導体レーザ8のさらなる信頼性の向上が可能となる。
【0058】
次に、本構成の光半導体装置の製造方法について図6から図9を用いて詳細を説明する。
【0059】
まず、図6に示すように、半導体レーザ8がパッケージ2にボンディングされ、一体化される(第1工程)。
【0060】
次に、図7に示すように、空間分離素子11がパッケージ2に接着されて一体化される。この時、空間分離素子11は、第3の空間21を封口するように配される。これにより、半導体レーザ8が格納された第3の空間21が形成される(第2工程)。
【0061】
次に、図8に示すように、受光素子9が設けられた受光素子基板10がパッケージ2にボンディングされ、一体化される(第3工程)。
【0062】
次に、図9に示すように、ホログラム素子4が形成された光学ブロック3が、パッケージ2と接着されて一体化される。この時、光学ブロック3は、パッケージ2を封口する位置に配される。これにより、受光素子基板10が格納された第4の空間23が形成される(第4工程)。
【0063】
このように、本実施の形態の製造方法は、第3の空間21と第4の空間23とを同時に形成するのではなく、段階的に形成するものである。
【0064】
以上のように本実施の形態の光半導体装置の製造方法によれば、生産時に発生する、特性が悪い光半導体装置を廃棄する際に生じる損失を、抑制させることができる。
【0065】
すなわち、第3の空間21の形成が完了した時点(第2工程完了時点)で半導体レーザを駆動させて、電流−光出力特性、電流−電圧特性及びビームファーフィールド特性等の各種特性検査が可能となる。これにより、大量生産における検査時に、レーザ出射光などの特性が悪い半導体レーザ装置を発見した場合、第2工程の完了時点で一体化されている半導体レーザ8とパッケージ2と空間分離素子20のみを廃棄するだけでよく、受光素子基板10や光学ブロック3を集積化されてから廃棄する場合と比較して、大幅な損失抑制が可能となる。
【0066】
なお、図10に示すように、空間分離素子20に、半導体レーザ8からの出射光束をメインビームと2つのサブビームとに分岐するための3ビーム生成用の回折格子14を設ける構成であっても構わない。本構成によれば、一般的なトラッキングサーボ方式として広く使用されている「3ビームトラッキング方式」への対応が可能となる。また、空間分離素子11上に回折格子14が、表面加工や成型によって形成されるため、部品点数の増加や装置の大型化を招かない。
【0067】
また、光学ブロック24を図11に示すような形状とし、光学ブロック24における突部24aによって、第3の空間21と第4の空間23とが空間的に分離される構成としても構わない。また、図11に示す光学ブロック24には、ホログラム素子4と回折格子14とが形成されている。このような光学ブロック24とパッケージ22とを一体化することにより、第3の空間21と第4の空間23とが形成される。本構成によれば、光学ブロック24にホログラム素子4と回折格子14とが形成されるとともに、光学ブロック24とパッケージ2とが一体化されることで第3の空間21と第4の空間23とを形成することができるため、空間分離素子が不要となり、光半導体装置1のコストダウンが可能となる。
【0068】
(実施の形態3)
図12は、本発明の実施の形態3における半導体装置の構成を示す断面図である。なお、光半導体装置1以外の光学系の構成は、図1と同等であるため、図示を省略する。
【0069】
まず、本実施の形態の光半導体装置を搭載したディスク再生装置の動作について説明する。
【0070】
図12において、半導体レーザ8から水平に出射された発散光束は、出射光軸に対して45°の傾きを有する第1の反射素子15の反射面15aで反射されて、光路が90°変更される。その後、コリメータレンズ5(図1参照)により平行光にされ、対物レンズ6(図1参照)により光ディスク7(図1参照)上に集光される。
【0071】
光ディスク7からの反射光束は、対物レンズ6及びコリメータレンズ5を介し、図12に示すように光学ブロック3に形成されたホログラム素子4に入射され、受光素子9側へ回折される。回折された光束は、受光素子9に入射されて信号検出される。
【0072】
次に、本実施の形態の光半導体装置1の構成について詳しく説明する。
【0073】
図12に示すように、パッケージ32の内部には、半導体レーザ8から出射される光束を反射させる反射面15aを備えた第1の反射素子15が配されている。また、第1の反射素子15は、接着剤等によってパッケージ32の内部に固定されて、パッケージ32の内部空間が分離されることで、第5の空間31と第6の空間33とが形成される。また、第5の空間31には半導体レーザ8が格納され、第6の空間33には受光素子9を備えた受光素子基板10が格納されている。
【0074】
以上のように本実施の形態によれば、半導体レーザ8と受光素子基板10とが各々異なる密閉空間である第5及び第6の空間31及び33に格納されているため、半導体レーザ8は、受光素子基板10から発せられる熱や有機物質等の影響を受けず、特性劣化を低減させることができる。
【0075】
さらに、本実施の形態によれば、第1の反射素子15を設けることにより、半導体レーザ8を、その出射光軸がパッケージ32の底面に対して平行になるように実装させることが可能となる。このため、例えば、一般的なチップボンディング手法として広く用いられているように、真空ピンセットにて半導体レーザ8及び受光素子基板10を真空吸着してパッケージ32にボンディングする時、半導体レーザ8をボンディングする時の真空ピンセットの可動方向と、受光素子基板10をボンディングする時の真空ピンセットの可動方向とが、いずれも図12のZ方向になるため、作業性を向上させることができる。
【0076】
なお、図12の構成ではパッケージ32と第1の反射素子15とを別部品で構成したが、一体成型によって形成しても構わない。すなわち、図13に示すように、パッケージ32に反射部32aを一体成型によって形成することで、パッケージと第1の反射素子とを接着する工程を削減することができるため、作製時間の短縮及びコスト削減が可能となる。また、接着工程に必要な接着剤等の使用を抑制することができるため、接着剤から発生するアウトガスの抑制が可能となり、光半導体装置の信頼性をさらに向上させることが可能となる。なお、図13において、32bは反射部32aに鏡面加工などによって形成された反射面である。
【0077】
また、図13における反射面32bに代えて、図14に示すように、反射部32aに反射膜16をコーティングする構成でも構わない。この反射膜16は、Al、Ag、Au等の金属蒸着膜により形成しても良いし、MgF2、TiO2等の誘電蒸着膜により形成しても良い。また、金属と誘電体を組み合わせた多層膜としても良い。本構成によれば、反射部32aにおける光束の反射率を向上させることが可能となるため、半導体レーザ8からの出射光量の損失を低減させることできる。これにより、半導体レーザ8からの出射光量を低減させて駆動させることが可能となり、消費電力を低減させることができ、光半導体装置の信頼性をさらに向上させることが可能となる。なお、反射膜16は、図12に示す第1の反射素子15に設けても、同様の効果が得られる。
【0078】
(実施の形態4)
図15は、本発明の実施の形態4における光半導体装置の断面図である。なお、光半導体装置1以外の光学系の構成は図1と同等であるため、図示を省略している。
【0079】
まず、本実施の形態の光半導体装置を搭載したディスク再生装置の動作について説明する。
【0080】
図15(a)において、半導体レーザ8から出射された発散光束は、空間分離素子20上に形成された3ビーム生成用の回折格子14によって、メインビームと第1のサブビームと第2のサブビームとに分岐される。これらの3つのビームはコリメータレンズ5(図1参照)及び対物レンズ6(図1参照)を通過し、光ディスク7(図1参照)上に集光される。
【0081】
光ディスク7の情報面により反射された3つのビームは、対物レンズ6及びコリメータレンズ5を通過した後、図15(a)に示すように光学ブロック53に形成された第2の反射素子67により反射されて、光路が90°変更される。光路が変更された反射光束は、第3の反射素子68により反射されて光路をさらに90°変更され、ホログラム素子54で±1次回折光に分岐される。メインビーム、第1のサブビーム及び第2のサブビームの各々の±1次回折光は、受光素子基板60上に形成された受光素子59a及び59bに入射され、電気信号に変換されて信号検出される。
【0082】
なお、本実施の形態の光学ブロック53は、図15(b)に示すように、3つの光学ガラス71〜73が互いに貼り合わされて形成されており、その貼り合わせ部には誘電体多層膜等が蒸着されて、第2の反射素子67及び第3の反射素子68が形成されている。
【0083】
以上のように本実施の形態によれば、ホログラム素子54を受光素子基板60の真上方向に配置することが可能となり、ホログラム素子54で回折された+1次回折光と−1次回折光の両方の回折光を同一の受光素子基板60で検出することが可能となり、受光光量の向上によるSN比の向上が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【0084】
本発明に係る光半導体装置によれば、受光素子基板が発生する熱や有機物質等により、半導体レーザが特性劣化を生じない。従って、本発明の光半導体装置は、光ピックアップ装置の信頼性向上に有用である。
【図面の簡単な説明】
【0085】
【図1】本発明の実施の形態1における光半導体装置を用いたディスク再生装置の斜視図
【図2】(a)同装置の側面図 (b)実施の形態1におけるパッケージの斜視図
【図3】(a)実施の形態1における光半導体装置の他の構成例を示す断面図 (b)同構成におけるパッケージの斜視図
【図4】実施の形態1における光半導体装置の他の構成例を示す断面図
【図5】(a)本発明の実施の形態2における光半導体装置の断面図 (b)実施の形態2におけるパッケージの斜視図
【図6】本発明の光半導体装置の製造方法における第1工程での光半導体装置の断面図
【図7】同、第2工程での光半導体装置の断面図
【図8】同、第3工程での光半導体装置の断面図
【図9】同、第4工程での光半導体装置の断面図
【図10】実施の形態2における光半導体装置の他の構成例を示す断面図
【図11】実施の形態2における光半導体装置の他の構成例を示す断面図
【図12】本発明の実施の形態3における光半導体装置の断面図
【図13】実施の形態3における光半導体装置の他の構成例を示す断面図
【図14】実施の形態3における光半導体装置の他の構成例を示す断面図
【図15】(a)本発明の実施の形態4における光半導体装置の断面図 (b)同装置における光学ブロックの斜視図
【図16】従来の光半導体装置の斜視図
【符号の説明】
【0086】
1 光半導体装置
2、22、32 パッケージ
3 光学ブロック
8 半導体レーザ
11、20 空間分離素子
12 第1の空間
13 第2の空間
14 3ビーム生成用回折格子
15 第1の反射素子
16 反射膜
21 第3の空間
23 第4の空間
31 第5の空間
33 第6の空間
67 第2の反射素子
68 第3の反射素子




 

 


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