JP4844791B2 - 半導体発光装置およびそれを用いた光装置 - Google Patents

Description

本発明は、３波長レーザ，２波長レーザなどの複数の発光素子を備えた半導体発光装置およびそれを用いた光装置に関する。

近年、半導体発光装置の分野においては、同一基板（または基体）上に発光波長が異なる複数の発光部を有する半導体レーザ（ＬＤ；laser diode ）（以下、多波長レーザという。）が活発に開発されている。この多波長レーザは、例えば光ディスク装置の光源として用いられる。

このような光ディスク装置では、７００ｎｍ帯のレーザ光がＣＤ（Compact Disk）の再生に用いられると共に、ＣＤ−Ｒ（CD recordable ），ＣＤ−ＲＷ（CD Rewritable ）あるいはＭＤ（Mini Disk ）などの記録可能な光ディスクの記録・再生に用いられる。また、６００ｎｍ帯のレーザ光がＤＶＤ（Digital Versatile Disk）の記録・再生に用いられている。多波長レーザを光ディスク装置に搭載することにより、既存の複数種類の光ディスクのいずれに関しても、記録または再生が可能となる。更に、ＧａＮ，ＡｌＧａＮ混晶およびＧａＩｎＮ混晶に代表される窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体（以下、ＧａＮ系の半導体ともいう。）を用いた短波長（４００ｎｍ帯）のレーザ素子も実現され、より高密度の光ディスクの光源として実用化が図られている。この短波長レーザも含めて多波長化することにより，より用途を拡げることができる。

このようなＧａＮ系のレーザ発振部を有する３波長レーザとして、従来、ＧａＮ（窒化ガリウム）からなる基板の上にＧａＮ系半導体を成長させて４００ｎｍ帯（例えば、４０５ｎｍ）の波長の第１の発光素子を作製する一方、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）からなる同一基板上に、ＡｌＧａＩＰ系半導体の成長による６００ｎｍ帯（例えば、６５０ｎｍ）の素子、およびＡｌＧａＡｓ系半導体の成長による７００帯（例えば、７８０ｎｍ）の素子を並設して第２の発光素子を作製し、これら第１発光素子および第２の発光素子を支持基体（ヒートシンク）上に重ねて配設した構造のものが提案されている（特許文献１）。
特許３４８６９００号号公報

ところで、上記のような３波長あるいは２波長などの多波長レーザを実用化するためには、各ビームが同一光路を通過し共通のレンズ系を適用できることが望ましい。そのために、主出射方向側から見て、各素子の発光点間隔が１２０μｍ以内であることが要求されている。特に、４００ｎｍ帯の素子と６００ｎｍ帯の素子との間は、それぞれ短波長であるために、両者の発光点をできるだけ近づける必要がある。また、４００ｎｍ帯素子と６５０ｎｍ帯の素子とを同一基板上に成長させる技術は現在のところまだ確立されていないために、最も実用性の高い方法は、上記特許文献１などに示されるように２つのチップを重ねて実装する方法である。

ところで、このような２つのチップを重ねて実装する場合、各素子の発光点の間隔を狭めるためには、各レーザ素子のストライプ状リッジ（突条部）同士が向かい合うように実装することが望ましいが、２つのチップの間の重ね合わせ精度は、一般的に± 5μｍ程度の誤差を生じる可能性がある。従って、このように向かい合わせて実装すると、位置ずれが生じ、２つのレーザ光の発光点が主出射方向において前後にずれた場合には、後方に凹んで実装されたチップ側からのビームがある程度の広がりを持つために、他方のチップ側の基板端面に当たってしまう、所謂蹴られが生ずる可能性がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ビームの蹴られの発生を防止できると共に、複数の発光素子の発光点の位置間隔を近づけて実装することができる半導体発光装置およびそれを用いた光装置を提供することにある。

本発明による半導体発光装置は、以下の要件（Ａ）〜（Ｃ）を備えたものであり、本発明による光装置は、この第１の半導体発光装置を有するものである。
（Ａ）第１基板上に形成されると共に第１発光点からビームを出射する第１の発光素子
（Ｂ）第１基板に対向配置された第２基板の対向面側に形成されると共に第２発光点を有し、第２発光点は、主出射側から見て前記第１発光点に対して横方向に離間し、かつ前記第１発光点よりも後方の位置からビームを出射する第２の発光素子
（Ｃ）第２発光素子は、同一あるいは異なる波長のビームを発生する複数の素子により構成されること
（Ｄ）第１の発光素子は、当該半導体層中に、第２の発光素子の第２発光点に対向する位置の前方から基板端面にかけて切欠き溝を有し、第２発光点から出射されるビームが切欠き溝を通過すること
なお、第１の発光素子および第２の発光素子はともに１チップを構成するが、第１の発光素子についてもチップ内に一個の素子を含む場合だけでなく、複数の素子を含む場合も含まれる。

このような構成を有することにより、本発明の半導体発光装置または光装置では、第２の発光素子の第２発光点が、主出射側から見て第１の発光素子の第１発光点よりも後方になるように配置された場合、あるいは実装時の誤差によりそのようになった場合においても、第２発光点から出たビームは切欠き溝を通過する。従って、第１の発光素子側にビームが当たり蹴られるようなことがなく、前方に安定して出射される。

本発明の半導体発光装置または光装置によれば、第１の発光素子および第２の発光素子を上下に重ね合わせると共に、第１の発光素子に、第２の発光素子の第２発光点に対向する位置の前方から基板端面にかけて所定の大きさの切欠き溝を設けるようにしたので、各発光点を極力近づけて実装できると共に、第２の発光素子の第２発光点が第１基板の第１発光点よりも後方になるように配置した場合、あるいは実装時の誤差によりそのようになった場合においても、第２発光点からのビームが第１の発光素子側で蹴られるようなことがなくなり、安定したビームを出力することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光装置１Ａの断面構造を表すものである。なお、以下の図は模式的に表したものであり、実際の寸法，形状とは異なっている。半導体発光装置１Ａは、支持基体１１上にチップ状の第１の発光素子２０および第２の発光素子３０をこの順に備えたものである。第２の発光素子３０は、その発光点が第２の発光素子３０のそれと極力近づくように、逆さすなわち基板側を上にして第１の発光素子２０に重ね合わされている。

支持基体１１は例えば銅（Ｃｕ）などの金属により構成されており、第１の発光素子２０において発生した熱を放散するヒートシンクの役割を有している。この支持基体１１は、また、図示しない外部電源に対して電気的に接続されており、第１の発光素子２０の電極を外部電源に対して電気的に接続する役割も有している。

第１の発光素子２０は、例えば４００ｎｍ前後の波長（例えば４０５ｎｍ）のビームを出射可能な半導体レーザである。この第１の発光素子２０は、例えば窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる第１基板２１上に、例えば窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる半導体層２２を成長させたものである。この半導体層２２内には、ｎ型クラッド層，活性層２２，劣化防止層，ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層が含まれている。なお、活性層２２以外の層は特に図示していない。ここにおいて、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とは、短周期型周期率表における３Ｂ族元素群のうちの少なくとも１種と、短周期型周期率表における５Ｂ族元素のうちの少なくとも窒素（Ｎ）とを含むものを指す。

具体的には、第１基板２１は、例えばｎ型不純物としてケイ素（Ｓｉ）が添加されたｎ型ＧａＮにより構成されており、その積層方向における厚さ（以下、単に厚さという。）は例えば８０〜１００μｍである。なお、ＧａＮは可視領域（３８０〜８００ｎｍ程度）において透明の材料である。また、ＧａＮは約１．３Ｗ／（ｃｍ・Ｋ）と高い熱伝導率を有する熱伝導性に優れた材料であり、第１基板２１はこの特性を利用することにより、第１の発光素子２０において発生した熱を放散するヒートシンクとしても機能するようになっている。第１基板２１は、接着層１２を介して支持基体１１に対して電気的に接続されている。接着層１２は、例えば、金（Ａｕ）と錫（Ｓｎ）との合金あるいは錫により構成されたものである。

ｎ型クラッド層は、例えば厚さが１μｍであり、ｎ型不純物としてケイ素が添加されたｎ型ＡｌＧａＮ（例えば、Ａｌ_0.08Ｇａ_0.92Ｎ）混晶により構成されている。発光部としての活性層２３は、例えば厚さが３０ｎｍであり、組成の異なるＧａ_x Ｉｎ_1-x Ｎ（但し、ｘ≧０）混晶によりそれぞれ形成された井戸層とバリア層との多重量子井戸構造を有している。劣化防止層は、例えば厚さが２０ｎｍであり、ｐ型不純物としてマグネシウム（Ｍｇ）が添加されたｐ型ＡｌＧａＮ（例えば、Ａｌ_0.2 Ｇａ_0.8 Ｎ）混晶により構成されている。ｐ型クラッド層は、例えば厚さが０．７μｍであり、ｐ型不純物としてマグネシウムが添加されたｐ型ＡｌＧａＮ（例えば、Ａｌ_0.08Ｇａ_0.92Ｎ）混晶により構成されている。ｐ側コンタクト層２６は、例えば、厚さが０．１μｍであり、ｐ型不純物としてマグネシウムが添加されたｐ型ＧａＮにより構成されている。

ｐ型クラッド層の一部およびｐ側コンタクト層は、共振器方向（図１においては紙面に対して垂直な方向）に細い帯状となっており、所謂レーザストライプを構成して電流狭窄を行うようになっている。ちなみに、活性層２３のこのレーザストライプに対応する領域が発光点２３ａ（第１発光点）となっている。ｐ側コンタクト層は、例えば共振器方向に対して垂直な方向（紙面の横方向）の中央部に設けられており、ｐ側コンタクト層の側面およびｐ型クラッド層の上面は二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）などよりなる絶縁層２４により覆われている。

絶縁層２４の上面にはｐ側電極２５が形成されており、このｐ側電極２５は半導体層２２中のｐ側コンタクト層と電気的に接続されている。ｐ側電極２５は、例えばｐ側コンタクト層の側からパラジウム（Ｐｄ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）を順次積層した構成を有している。このｐ側電極２５は二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）などよりなる絶縁層２７により覆われている。

第１基板２１の裏面にはｎ側電極２８が設けられている。ｎ側電極２８は、例えば、第１基板２１の側から、チタン（Ｔｉ）およびアルミニウムを順次積層して熱処理により合金化したものであり、第１基板２１と電気的に接続されている。このｎ側電極２８は接着層１２を介して支持基体１１に支持されると共に電気的かつ熱的に接続されている。支持基体１１とｐ側電極２５との間には図１では図示しないがワイヤ４０（図４）を通じて第１発光素子駆動用電源より所定の駆動電圧が印加されるようになっている。

この第１の発光素子２０は、図１では紙面の前後方向に反射率の異なる共振器端面を有し、紙面手前側がビームの主出射方向となっている。

本実施の形態では、この主出射方向からみて、第１の発光素子２０の発光点２３ａの両側にそれぞれ所定の大きさの切欠き溝２６Ａ，２６Ｂを設けたことを特徴とする。

図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面構造を概略的に表すもので、一方、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面構造を表すものである。切欠き溝２６Ａは、図２に示したように、後述する第２の発光素子３０のうちの第１素子３０Ａの発光点３３ａ（第２発光点）に対向する位置の前方から基板端面２０Ａにかけて第１の発光素子２０側に設けられたものである。切欠き溝２６Ａの大きさは、第１素子３０Ａの発光点３３ａから出射されるビームＢの広がり角度に応じて決定され、例えば幅１０μｍ，深さ５μｍ，長さ１０μｍとなっている。この切欠き溝２６Ａは、主出射側から見て第２の発光素子３０の発光３３ｂ点が第１発光点よりも後方になるように配置した場合、あるいは実装時の誤差によりそのようになった場合においても、第１の発光素子２０側でのビームＢの蹴られを防止するためのものである。他方の切欠き溝２６Ｂは、後述する第２の発光素子３０のうちの第２素子３０Ｂの発光点３３ｂ（第２発光点）に対向する位置の前方から基板端面２０Ａにかけて第１の発光素子２０側に設けられたものであり、切欠き溝２６Ａと同様の機能を有している。なお、切欠き溝２６Ａ，２６Ｂの大きさは、幅５〜２０μｍ，深さ３〜１０μｍ，長さ５〜２０μｍの範囲の値が、実用上好ましい。

次に、第２の発光素子３０は、同一の第２基板３１上にバッファ層を介して第１素子３０Ａと第２素子３０Ｂとを有する２波長レーザである。第１素子３０Ａは７００ｎｍ帯（例えば７８０ｎｍ）のビームを出射する素子であり、第２素子３０Ｂは６００ｎｍ帯（例えば６５０ｎｍ）のビームを出射する素子である。第２基板３１は、例えば厚さが１００μｍ程度であり、ｎ型不純物としてケイ素が添加されたｎ型ＧａＡｓにより構成されている。バッファ層は、例えば厚さが０．５μｍであり、ｎ型不純物としてケイ素が添加されたｎ型ＧａＡｓにより構成されている。

第１素子３０Ａおよび第２素子３０Ｂは、第１の発光素子２０と同じく、図１の紙面に対して手前方向に各波長のビームＢを出射するよう配置され、これら第１素子３０Ａと第２素子３０Ｂとの間に第１の発光素子２０の発光点２３ａが位置している。具体的には、第１素子３０Ａの発光点３３ａ（第２発光点）と第２素子３０Ｂの発光点３３ｂ（第２発光点）との間隔は例えば１１０μｍとなっており、ちょうどその真ん中に第１の発光素子２０の発光点２３ａが位置している。ちなみに、第１発光素子２０の発光点２３ａと第２発光素子３０の発光点３３ａ，３３ｂとの厚み方向の距離Ｈは例えば５μｍとなっている。

第１素子３０Ａは、短周期型周期表における３Ｂ族元素のうちの少なくともガリウム（Ｇａ）と短周期型周期表における５Ｂ族元素のうちの少なくともヒ素（Ａｓ）とを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる半導体層３２Ａにより構成されている。半導体層３２Ａは、ｎ型クラッド層，活性層３３Ａ，ｐ型クラッド層およびｐ型キャップ層が第２基板３１の側からこの順に積層された構成を有している。なお、ここにおいても、活性層３３Ａ以外の層は特に図示しない。これは第２素子３０Ｂ側においても同様である。

具体的には、ｎ型クラッド層は例えば厚さが１．５μｍであり、ｎ型不純物としてケイ素が添加されたｎ型ＡｌＧａＡｓ混晶により構成されている。発光層としての活性層３３Ａは、例えば厚さが４０ｎｍであり、組成の異なるＡｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓ（但し、ｘ≧０）混晶によりそれぞれ形成された井戸層とバリア層との多重量子井戸構造を有しており、その発光波長は例えば７００ｎｍ帯である。ｐ型クラッド層は、例えば厚さが１．５μｍであり、ｐ型不純物として亜鉛が添加されたｐ型ＡｌＧａＡｓ混晶により構成されている。ｐ型キャップ層は、例えば厚さが０．５μｍであり、ｐ型不純物として亜鉛が添加されたｐ型ＧａＡｓにより構成されている。ｐ型クラッド層の一部およびｐ型キャップ層は、共振器方向に延在するストライプ状のリッジ部（凸条部）となっており、これにより電流狭窄がなされるようになっている。このリッジ部の両側には、電流ブロック層３８Ａがそれぞれ設けられている。活性層３３Ａのこのリッジ部に対応する領域が発光点３３ａとなっている。

ｐ型キャップ層上にはｐ側電極３４Ａが形成されている。このｐ側電極３４Ａは、例えばｐ型キャップ層側からチタン，白金および金を順次積層して熱処理により合金化したものである。このｐ側電極３４Ａは導電性の接着層３５Ａにより第１の発光素子２０の絶縁層２７に接着されている。接着層３５Ａは、例えば金（Ａｕ）と錫（Ｓｎ）との合金あるいは錫（Ｓｎ）により構成されており、その端部にはワイヤ３６Ａの一端が接続され、このワイヤ３６Ａの他端は第２発光素子駆動用電源の正側電極に接続されている。

一方、第２素子３０Ｂは、例えば、バッファ層を介して、ｎ型クラッド層，活性層３３Ｂ，ｐ型クラッド層およびｐ型キャップ層を第２基板３１上に積層したものである。これらの各層は、例えば、短周期型周期表における３Ｂ族元素のうちの少なくともインジウム（Ｉｎ）と短周期型周期表における５Ｂ族元素のうちの少なくともリン（Ｐ）とを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体によりそれぞれ構成されている。

具体的には、バッファ層は、例えば厚さが０．５μｍであり、ｎ型不純物としてケイ素が添加されたｎ型ＩｎＧａＰ混晶により構成されている。ｎ型クラッド層は、例えば厚さが１．５μｍであり、ｎ型不純物としてケイ素が添加されたｎ型ＡｌＧａＩｎＰ混晶により構成されている。発光部としての活性層３３Ｂは、例えば、例えば、厚さが３５ｎｍであり、組成の異なるＡｌ_x Ｇａ_y Ｉｎ_1-x-y Ｐ（但し、ｘ≧０かつｙ≧０）混晶によりそれぞれ形成された井戸層とバリア層との多重量子井戸構造を有している。ｐ型クラッド層は、例えば厚さが１．０μｍであり、ｐ型不純物として亜鉛が添加されたｐ型ＡｌＧａＩｎＰ混晶により構成されている。ｐ型キャップ層は、例えば厚さが０．５μｍであり、ｐ型不純物として亜鉛が添加されたｐ型ＧａＡｓにより構成されている。

ｐ型クラッド層の一部およびｐ型キャップ層は、共振器方向に延在するストライプ状のリッジ部（凸条部）となっており、これにより電流狭窄がなされるようになっている。このリッジ部の両側には、電流ブロック層３８Ｂがそれぞれ設けられている。活性層３３Ｂのこのリッジ部に対応する領域が発光点３３ｂである。なお、本実施の形態では、上記発光点３３ａおよび発光点３３ｂが本発明の第２発光点に相当する。

ｐ型キャップ層上にはｐ側電極３４Ｂが設けられている。このｐ側電極３４Ｂもまた、接着層３５Ａと同様の材料により構成された導電性の接着層３５Ｂを介して第１の発光素子２０の絶縁層２７上に接着されている。接着層３５Ｂの端部にはワイヤ３６Ｂの一端が接続され、このワイヤ３６Ｂの他端も第２発光素子駆動用電源の正側電極に接続されている。

第２基板３１の裏面（図１では上面）には、第１素子３０Ａ，３０Ｂに共通のｎ側電極３７が形成されている。このｎ側電極３７は、例えば、第２基板３１の側から金とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金，ニッケルおよび金を順次積層して熱処理により合金化したものである。ｎ側電極３７にはワイヤ３９の一端が接続され、このワイヤ３９の他端が第２発光素子駆動用電源の負側電極に接続されている。

第２の発光素子３０の第１素子３０Ａ，３０Ｂにおいても、第１の発光素子２０と同一方向（すなわち、図１では紙面の手前側）に各波長のビームを出射するようになっている。

図４は、以上の半導体発光装置１Ａの平面構成を模式的に表したものである。

次に、上記の半導体発光装置１Ａの製造方法について説明する。なお、各チップ毎の製造プロセスは一般的なものであるので、その説明は簡略化する。

まず、第１基板２１の表面に、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ：有機金属化学的気相成長）法により、ＩｎＧａＮ混晶よりなる活性層２３を含む半導体層２２を成長させた後、半導体層２２上にｐ側電極２５を形成する

このとき本実施の形態では、ｐ側電極２５を形成する前に、半導体層２２の表面の、第２の発光素子３０の第１素子３０Ａおよび第２素子３３Ｂの各帯状領域（リッジ部）が対向する位置に、それぞれエッチングにより例えば幅１０μｍ，深さ５μｍ，長さ１０μｍの切欠き溝２６Ａ，２６Ｂを形成する。切欠き溝２６Ａ，２６Ｂを形成したのちは、例えばＳｉＯ₂ の蒸着により絶縁層２４を形成し、更にｐ側電極２５を形成した後、同じくＳｉＯ₂ の蒸着により絶縁層２７を形成する。そして、この絶縁層２７上の、第２の発光素子３０の第１素子３０Ａおよび第２素子３０Ｂが接着される領域に対応して、蒸着法により、例えば、厚み０．０６μｍのチタン（Ｔｉ），厚み１．５μｍの銀（Ａｇ）および厚み４μｍの錫（Ｓｎ）をこの順に積層して接着層３５Ａ，３５Ｂを形成する。

次いで、第１基板２１を薄膜化したのち、第１基板２１の裏面に、蒸着法により、例えば厚み０．０１μｍのチタン（Ｔｉ），厚み０．３μｍの白金（Ｐｔ），厚み０．０６μｍのチタン（Ｔｉ），厚み１．５μｍの銀（Ａｇ）および厚み６μｍの錫（Ｓｎ）をこの順に積層してｎ側電極３７を形成する。最後に、チップ化することにより第１の発光素子２０を作製することができる。

一方、ｎ型ＧａＡｓよりなる第２基板３１上に、同じくＭＯＣＶＤ法により、Ａｌ_x Ｇａ_1-x Ａｓ（但し、ｘ≧０）混晶よりなる活性層３３Ａを含む半導体層３２Ａを成長させたのちｐ側電極３４Ａを形成して第１素子３０Ａを作製すると共に、Ａｌ_x Ｇａ_y Ｉｎ_1-x-y Ｐ（但し、ｘ≧０かつｙ≧０）混晶よりなる活性層３３Ｂを含む半導体層３２Ｂを成長させたのちｐ側電極３４Ｂを形成して第２素子３０Ｂを作製し、更に第２基板３１の裏面に共通のｎ側電極３７を形成したのち、チップ化する。これにより第２の発光素子３０が作製される。

このようにして第１の発光素子２０および第２の発光素子３０をそれぞれ作製したのち、支持基体１１上にマウントする。まず、錫（Ｓｎ）、または錫（Ｓｎ）とＡｕ（金）との合金からなる接着層１２により第１の発光素子２０の基板２１側のｎ側電極２８を支持基体１１に接着させる。次いで、この第１の発光素子２０上に、第２の発光素子３０を、第１素子３０Ａの発光点３３ａが第１の発光素子２０側の切欠き溝２６Ａ、第２素子３０Ｂの発光点３３ｂが切欠き溝２６Ｂに対向するようにしてそれぞれ接着層３５Ａ，３５Ｂにより接着させる。これにより図１に示した半導体発光装置１Ａを作製することができる。その後は、パッケージに収容し、ワイヤ３６Ａ，３６Ｂ，３９，４０のボンディング配線を行うことにより実装工程が完了する。

ちなみに、支持基体１１と第１の発光素子２０、および第１の発光素子２０と第２の発光素子３０とを同時に接着するようにしてもよく、この場合には、接着層１２，３５Ａ，３５Ｂを同一の材料により形成することが好ましい。また、個別に接着する場合には、先に接着する接着層を、後に接着する接着層の形成材料よりも融点の高い材料により形成することが好ましい。具体的には、例えば、先に接着する接着層を金と錫との合金により形成し、後に接着する接着層を錫により形成する。これにより、必要以上に加熱しなくても両方において良好に接着させることができるからである。

次に、上記のようにして得られた本実施の形態の半導体発光装置１Ａの作用・効果について説明する。

この半導体発光装置１Ａでは、第１の発光素子２０のｎ側電極２８とｐ側電極２５との間に電圧が印加されると、活性層２３に電流が注入され、電子−正孔再結合により発光が起こり、第１の発光素子２０の発光点２３ａから４００ｎｍ前後の波長のビームが出射される。また、ワイヤ３６Ａ，３９を通じて第２の発光素子３０のｎ側電極３７とｐ側電極３４Ａとの間に所定の電圧が印加されると、活性層３３Ａに電流が注入され、その結果第１素子３０Ａの発光点３３ａから７００ｎｍ帯の波長の光が出射される。更に、ワイヤ３６Ｂ，３９を介して第２の発光素子３０のｎ側電極３７とｐ側電極３４Ｂとの間に所定の電圧が印加されると、活性層３３Ｂ側に電流が注入され、その結果第２素子３０Ｂの発光点３３ｂから６００ｎｍ帯の波長のビームが出射される。

このとき本実施の形態では、図１および図２に示したように、第１の発光素子２０に、第２の発光素子３０の第２発光点（発光点３３ａ，３３ｂ）に対向する位置の前方から基板端面２０Ａにかけて切欠き溝２６Ａ，２６Ｂが設けられているので、主出射側から見て第２の発光素子３０の発光点３３ａ，３３ｂが第１の発光素子２０の発光点２３ａよりも後方になるように配置した場合、あるいは実装時の誤差によりそのようになった場合においても、発光点３３ａ，３３ｂから出たビームＢは切欠き溝２６Ａ，２６Ｂを通過してしまう。従って、第１の発光素子２０側にビームＢが当たって蹴られるようなことがなく、安定して前方に出射される。

なお、本実施の形態では、実装時の誤差により図２の状態とは逆の状態、すなわち、図５に示したように、第１の発光素子２０側が主出射方向から見て第２の発光素子３０よりも後退した位置関係になる場合には、第２の発光素子３０側に切欠き溝２６Ａ，２６Ｂと同様の切欠き溝３６Ｃを設ければよい。これにより、第１の発光素子２０側の発光点２３ａからのビームＢの第２の発光素子３０側での蹴られを防止することができる。

また、本実施の形態では、第２の発光素子３０をその第２基板３１側を上にして第１の発光素子２０に重ね合わせるようにしたので、各素子の発光点２３ａ，３３ａ，３３ｂを最大限狭い領域に配置することができ、より実用化に適したものとなる。また、ＧａＮ系化合物半導体層と、ＡｌＧａＡｓ系およびＡｌＧａＩｎＰ系のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とを同一基板上に成長させる必要がないので、４００ｎｍ前後の短波長の素子を有する多波長レーザを実現することができる。よって、この半導体発光装置１Ａを用いることにより、例えば複数種類の光源により光ディスクの種類を問わず記録・再生が可能な光ディスク装置を容易に実現することができる。

図６は、この半導体発光装置１Ａを用いた光ディスク記録再生装置の構成を模式的に表すものである。この光ディスク記録再生装置は、波長の異なるビームを用いて光ディスクに記録されている情報をそれぞれ再生し、また光ディスクに情報を記録するためのものであり、半導体発光装置１Ａ、および制御部１１１の制御に基づき半導体発光装置１Ａから出射させた所定の発光波長の出射光Ｌ_out を光ディスクＤへ導くと共に、光ディスクＤからの信号光（反射光Ｌ_ref ）読み取るための光学系、すなわち、ビームスプリッタ１１２，コリメータレンズ１１３，ミラー１１４，開口制限アパーチャ１１５，対物レンズ１１６，信号光検出用レンズ１１７，信号光検出用受光素子１１８および信号光再生回路１１９を備えている。

この光ディスク記録再生装置では、半導体発光装置１から出射した例えば強度の大きい出射光Ｌ_out は、ビームスプリッタ１３２で反射し、コリメータレンズ１３３で平行光にされ、ミラー１３４で反射する。このミラー１３４で反射した出射光Ｌ_out は、開口制限アパーチャ１１５を通過したのち、対物レンズ１１６により集光されて光ディスクＤに入射する。これにより、光ディスクＤに情報が書き込まれる。また、半導体発光装置１から出射した例えば微弱な出射光Ｌ_out は、上述したように各光学系を経て光ディスクＤに入射したのち、光ディスクＤで反射する。この反射光Ｌ_ref は、対物レンズ１１６，開口制限アパーチャ１１５，ミラー１１４，コリメータレンズ１１３およびビームスプリッタ１１２を経て、信号光検出用レンズ１１７を通過し、信号光検出用受光素子１１８に入射し、ここで電気信号に変換された後、信号光再生回路１１９において光ディスクＤに書き込まれた情報の再生が行われる。

上述したように、半導体発光装置１Ａは、１つのパッケージ内に収納されると共に、間隔が精確に規定され狭い領域に配置された複数の発光点からビームＬ_out を出射することができる。よって、この半導体発光装置１Ａを用いることにより、波長の異なる複数のビームＬ_out を共通の光学系を利用して所定の箇所に導くことができる。よって、光ディスク記録再生装置の簡略化，小型化および低コスト化を実現することができる。また発光点間隔の誤差が極めて小さいので、受光部（信号光検出用受光素子１１８）に結像する反射光Ｌ_ref の位置が各光ディスク記録再生装置によって異なってしまうことを防止できる。すなわち、光学系の設計を容易に行うことができ、かつ光ディスク記録再生装置の歩留まりを向上させることができる。

また、本実施の形態の半導体発光装置１Ａは、４００ｎｍ前後，６００ｎｍ帯および７００ｎｍ帯の３波長の発光を得ることができるので、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Onry Memory），ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ，ＭＤ，ＤＶＤ−ＲＯＭなどの既存の各種光ディスクは勿論のこと、現在書き換え可能な大容量ディスクとして提唱されているいわゆるＤＶＤ−ＲＡＭ（Random Access Memory），ＤＶＤ＋ＲＷあるいはＤＶＤ−Ｒ／ＲＷなどのほか、更に高い面記録密度（例えば２０Ｇバイト以上）を有する次世代の記録可能な光ディスク（例えば、次世代の光ディスク装置として提唱されているＤＶＲ（Digital Video Recorder）またはＶＤＲ（Video Disk Recorder ）に用いる光ディスク）についても、記録・再生を行うことが可能となる。このような次世代の記録可能な大容量ディスクを利用することができれば、映像データを録画することができると共に、録画したデータ（画像）を良好な画質で操作性よく再生することができる。

なお、ここでは、半導体発光装置１Ａを光ディスク記録再生装置に適用した例について説明したが、本発明は、その他、光ディスク再生装置，光ディスク記録装置，光磁気ディスク（ＭＯ；Magneto-optical disk）などの記録・再生を行うための光磁気ディスク装置あるいは光通信装置などの光装置全般に適用できることは勿論、高温で動作する必要のある車載用の半導体レーザ装置を備えた機器などにも適用可能である。

以下、本発明の他の実施の形態について説明するが、各実施の形態において第１の実施の形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

〔第２の実施の形態〕
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光装置１Ｂの断面構造を、また、図８はその平面構成を表している。この半導体発光装置１Ｂは、第１の実施の形態（半導体発光装置１Ａ）における第２の発光素子３０の第１素子３０Ａおよび第２素子３０Ｂを分割して個別にチップ化したものである。本実施の形態における作用および効果は、第１の実施の形態と同様であるが、加えて、次のような効果もある。すなわち、第１素子３０Ａと第２素子３０Ｂとの間に隙間があるため、この隙間を所定の大きさ（第１の発光素子２０の発光点２３ａから射出されるビームの広がり角度）に応じて設定することにより、実装時の誤差により図２の状態とは逆の状態、すなわち、第１の発光素子２０側が第２の発光素子３０よりも後退した位置関係になった場合においても、上記と同様に第１の発光素子２０側の発光点２３ａからのビームの蹴られが発生することを防止することができる。

〔第３の実施の形態〕
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光装置１Ｃの断面構造を表すものである。この半導体発光装置１Ｃは、第２の実施の形態（半導体発光装置１Ｂ）における切欠き溝２６Ａ，２６Ｂを設けることなく、第１素子３０Ａと第２素子３０Ｂとの間の空間部４１に切欠き溝２６Ａ，２６Ｂと同等の機能を持たせたものである。本実施の形態は、第２の実施の形態でも説明したように、実装時の誤差により図２の状態とは逆の状態、すなわち、第１の発光素子２０側が主出射方向から見て第２の発光素子３０よりも後退した位置関係になった場合に有効であり、第１の発光素子２０側の発光点２３ａからのビームの蹴られを防止することができる。

〔第４の実施の形態〕
図１０は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体発光装置１Ｄの断面構造を表すものである。この半導体発光装置１Ｄは、第１の実施の形態（半導体発光装置１Ａ）における第１の発光素子２０および第２の発光素子３０の上下を逆にしたものであり、その作用・効果は第１の実施の形態と同様である。

〔第５の実施の形態〕
図１１は、本発明の第５の実施の形態に係る半導体発光装置１Ｅの断面構造を表すものである。この半導体発光装置１Ｄは、上記第１〜第４の実施の形態とは異なり、切欠き溝を設けることなく同等の機能を持たせたものである。すなわち、本実施の形態では、第１の発光素子２０と第２の発光素子３０との間に絶縁性の中間板５０を介在させる。

この中間板５０は、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）により構成され、２０〜１００μｍの厚みを有するものであり、両面に第１の発光素子２０および第２の発光素子３０を実装するために図１２に取り出したように錫（Ｓｎ）などの半田層５１Ａ，５１Ｂおよび半田層５２が蒸着形成される。なお、その厚みは、第１の発光素子２０あるいは第２の発光素子３０の各発光点から出射されるビームの広がり角度に応じて決定される。なお、第２の発光素子３０の発光点３３ａ，３３ｂと第１の発光素子２０の発光点２３ａの厚み方向の距離は、中間板５０の厚みも含めて、実用上、２０μｍ以下であることが望ましい。

このような構成とすることによっても、第２の発光素子３０の発光点３３ａ，３３ｂと第１の発光素子２０の発光点２３ａの前後の位置関係がずれた場合において、各ビームが他方の素子側に当たって蹴られるようなことがなくなる。

なお、中間板５０は上記のＡｌＮに限らず、絶縁性を有し、熱伝導率の高いものであればよい。例えば、導電性の金属板であっても不導体処理がなされていれば、中間板５０として用いることができる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、第１の発光素子２０および第２の発光素子３０について、具体的な積層構造や材料の一例を挙げて説明したが、本発明は第１の発光素子２０または第２の発光素子３０が他の構造や材料を有している場合についても同様に適用することができる。また、各素子の発振波長においても４００，６００，７００ｎｍ帯以外の波長帯の発光素子を適用するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、第１の発光素子２０と第２の発光素子３０とが互いに異なる波長のビームを出射するように構成した場合について説明したが、支持基体１１の一面側に第１の発光素子２０を複数積層することも可能である。更に、特性あるいは構造が異なる複数の発光素子を積層することも可能である。その場合、発光波長は同一であってもよいし、異なっていてもよい。特性が異なる複数の発光素子を積層する場合には、例えば低出力のものと高出力のものとを混載することができる。

更にまた、上記実施の形態では、第１の発光素子２０の発光点が１つである場合について説明したが、第１の発光素子２０は複数の発光点を有するようにしてもよい。具体的には、第２の発光素子３０と同様に２つの発光点を有するように構成してもよい。その場合には、各発光点の発光波長は同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、特性あるいは構造についても同一であってもよいし、異なっていてもよい。

更にまた、上記実施の形態では、第２の発光素子３０が発振波長の異なる２つの素子を有する場合を例に挙げて説明したが、第２の発光素子３０は１の素子に構成されるようにしてもよいし、３つ以上であってもよい。これらの各レーザ発振部の発光波長，特性および構造については、同一であってもよいし、異なっていてもよい。

更にまた、上記実施の形態では、支持基体１１を構成する材料について具体例を挙げて説明したが、他の材料により構成するようにしてもよい。但し、高い熱伝導性を有する材料であることが好ましい。例えば上記実施の形態では、金属により支持基体１１を構成するようにしたが、絶縁性を有する材料により支持基体を構成し、その上に配線を設けるようにしてもよい。

本発明の半導体発光装置は、上記光ディスク装置以外にも、フルカラー表示装置の光源としても利用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る半導体発光装置の構成を表す断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面構造を表す概略構成図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿った断面構造を表す概略構成図である。 図１の半導体発光装置の平面図である。 図１の半導体発光装置の変形例を表す断面図である。 図１に示した半導体発光装置を用いた光ディスク記録再生装置を表す構成図である。 本発明の第２の実施の形態に係る半導体発光装置の構成を表す断面図である。 図７に示した半導体発光装置の平面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る半導体発光装置の構成を表す断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る半導体発光装置の構成を表す断面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る半導体発光装置の構成を表す断面図である。 図１１の半導体発光装置に用いる中間板の構成を表す断面図である。

符号の説明

１Ａ〜１Ｅ…半導体発光装置、１１…支持基体（ヒートシンク）、１２，３５Ａ，３５Ｂ…接着層、２０…第１の発光素子、２１…第１基板、２２，３２Ａ，３２Ｂ…半導体層、２３，３３Ａ，３３Ｂ…活性層、２３ａ…発光点（第１発光点）、２６Ａ，２６Ｂ…切欠き溝、３０…第２の発光素子、３０Ａ…第１素子、３０Ｂ…第２素子、３３ａ，３３ｂ…発光点（第２発光点）、５０…中間板。

Claims (12)

1. 第１基板上に形成されると共に第１発光点からビームを出射する第１の発光素子と、
   前記第１基板に対向配置された第２基板の対向面側に形成されると共に第２発光点を有し、前記第２発光点は、主出射側から見て前記第１発光点に対して横方向に離間し、かつ前記第１発光点よりも後方の位置からビームを出射する第２の発光素子とを備え、
   前記第２の発光素子は、同一あるいは異なる波長のビームを発生する複数の素子により構成され、
   前記第１の発光素子は、当該半導体層中に、前記第２の発光素子の第２発光点に対向する位置の前方から基板端面にかけて切欠き溝を有し、前記第２発光点から出射されるビームが前記切欠き溝を通過する
   半導体発光装置。
2. 前記第２の発光素子は，互いに異なる波長のビームを発生する第１素子および第２素子により構成され、前記第１の発光素子は前記２つの素子とは異なる波長のビームを出射すると共に、前記第１の発光素子の第１発光点は主出射側から見て前記第１素子および第２素子の各発光点の間に位置する
   請求項１記載の半導体発光装置。
3. 前記第１の発光素子は４００ｎｍ帯、前記第２の発光素子の第１素子は７００ｎｍ帯、第２素子は６００ｎｍ帯のビームを発生するレーザ素子である
   請求項２記載の半導体発光装置。
4. 前記第１の発光素子は４００ｎｍ帯、前記第２の発光素子は６００ｎｍ帯のビームを発生するレーザ素子である
   請求項１記載の半導体発光装置。
5. 前記第１の発光素子は、３Ｂ族元素のうちの少なくとも１種と５Ｂ族元素のうちの少なくとも窒素（Ｎ）とを含む半導体層により形成されている
   請求項１記載の半導体発光装置。
6. 前記第１基板は、３Ｂ族元素のうちの少なくとも１種と５Ｂ族元素のうちの少なくとも窒素（Ｎ）とを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる
   請求項５記載の半導体発光装置。
7. 前記第２の発光素子は、３Ｂ族元素のうちの少なくともガリウム（Ｇａ）と５Ｂ族元素のうちの少なくともヒ素（Ａｓ）とを含む半導体層により形成されている
   請求項１記載の半導体発光装置。
8. 前記第２の発光素子は、３Ｂ族元素のうちの少なくともインジウム（Ｉｎ）と５Ｂ族元素のうちの少なくともリン（Ｐ）とを含む半導体層により形成されている
   請求項１記載の半導体発光装置。
9. 前記第１の発光素子または前記第２の発光素子が支持基体上に配設されている
   請求項１記載の半導体発光装置。
10. 主出射側から見て前記第２の発光素子の第１素子と第２素子との横方向の距離は１２０μｍ以下である
    請求項２記載の半導体発光装置。
11. 前記切欠き溝は、深さ３μｍ、幅５μｍ、長さ５μｍ以上の大きさを有する
    請求項１記載の半導体発光装置。
12. 半導体発光装置を備え、
    前記半導体発光装置は、
    第１基板上に形成されると共に第１発光点からビームを出射する第１の発光素子と、
    前記第１基板に対向配置された第２基板の対向面側に形成されると共に第２発光点を有し、前記第２発光点は、主出射側から見て前記第１発光点に対して横方向に離間し、かつ前記第１発光点よりも後方の位置からビームを出射する第２の発光素子とを備え、
    前記第２発光素子は、同一あるいは異なる波長のビームを発生する複数の素子により構成され、
    前記第１の発光素子は、当該半導体層中に、前記第２の発光素子の第２発光点に対向する位置の前方から基板端面にかけて切欠き溝を有し、前記第２発光点から出射されるビームが前記切欠き溝を通過する
    光装置。

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