JP2000101143A - 半導体発光素子搭載基板、波長可変型発光装置及び波長可変型発光アレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パッシブアライメント法により半導体発光素
子を搭載するのに好適でしかも出力光の波長の制御性を
向上するとともに半導体発光素子に光ファイバを取り付
けるのに好適な半導体発光素子搭載基板、波長可変型発
光装置および波長可変型発光アレイを提供する。 【解決手段】 半導体発光素子搭載基板２００は、Ｓｉ
基板１２と、Ｓｉ基板１２に設けられたＳｉＯ₂ からな
る第１の誘電体層１３と、第１の誘電体層１３上に設け
られたヒータ１４と、ヒータ１４上に設けられたＳｉＯ
₂ からなる第２の誘電体層１５と、を有しており、第２
の誘電体層１５のヒータ１４側とは反対側の面を平坦化
して形成した。さらに、第２の誘電体層１５の厚み方向
の長さを、第１の誘電体層１３の厚み方向の長さよりも
小さくするとともに、第２の誘電体層１５の熱伝導率
を、第１の誘電体層１３の熱伝導率よりも大きくした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、熱制御により半
導体発光素子の出力光の波長を変化させる波長可変型発
光装置に係り、特に、パッシブアライメント法により半
導体発光素子を搭載するのに好適な半導体発光素子搭載
基板、並びに半導体発光素子に光ファイバを取り付ける
のに好適でありしかも出力光の波長の制御性を向上する
のに好適な波長可変型発光装置および波長可変型発光ア
レイに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体発光素子の出力光の波長を
変化させる波長可変型発光装置としては、熱制御により
出力光の波長を変化させるものと、電圧制御により出力
光の波長を変化させるものと、があった。

【０００３】熱制御により出力光の波長を変化させる前
者のものは、図６に示すように構成されている。図６
は、従来の波長可変型発光装置における半導体発光素子
の構成を示す断面図である。

【０００４】これは、図６に示すように、半導体発光素
子に白金からなるヒータ１４を取り付けたものを、図示
しない半導体発光素子を搭載するための半導体発光素子
搭載基板に接着した構造となっている。半導体発光素子
は、断面形状凸型のｎ型ＩｎＰ基板１と、ｎ型ＩｎＰ基
板１の凸部上に形成されたＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層
２と、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２上に形成された多
重量子井戸からなる発光層３と、発光層３上に形成され
たＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層４と、ｎ型ＩｎＰ基板１
上に形成されかつ発光層３両側中央の高さまで形成され
たｐ型ＩｎＰ層７と、ｐ型ＩｎＰ層７上に形成されたｎ
型ＩｎＰ層８と、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層４上およ
びｎ型ＩｎＰ層８上に形成された断面形状逆凸型のｐ型
ＩｎＰクラッド層５と、ｐ型ＩｎＰクラッド層５上に形
成されたｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層６と、ｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓコンタクト層６の直上およびｎ型ＩｎＰ基板１
の直下に形成されかつ発光層３に電圧を印加するための
ｐ側オーミック電極９およびｎ側オーミック電極１０
と、で構成されている。そして、ヒータ１４からの熱を
発光層３に効率的に伝導させるために、オーミック電極
９，１０のうち発光層３との距離が短いｐ側オーミック
電極９上にＳｉＯ₂ 膜１３を形成し、ＳｉＯ₂膜１３を
介してヒータ１４を取り付けた構造となっている。

【０００５】一方、電圧制御により出力光の波長を変化
させる後者のものは、半導体発光素子に電圧を印加する
ための電極を分割し、一部の電極に印加する電圧を制御
することにより、出力光の波長を変化させるものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
波長可変型発光装置にあっては、次のような問題があっ
た。すなわち、熱制御により出力光の波長を変化させる
ものにあっては、半導体発光素子がＳｉＯ₂ 膜１３を介
してヒータ１４を取り付けた構造となっているため、図
６に示すようにヒータ１４が凹凸部を形成してしまい、
パッシブアライメント法による接着を行う場合、発光層
３との距離が短いｐ側オーミック電極９側を半導体発光
素子搭載基板に接着することが困難であった。このた
め、発光層３との距離が長いｎ側オーミック電極１０側
を半導体発光素子搭載基板に接着せざるを得ないが、そ
うしてしまうと今度は逆に、接着したときに発光層３と
半導体発光素子搭載基板との距離が大きくなってしま
い、接着後に半導体発光素子に光ファイバを取り付ける
のが困難となる。

【０００７】一方、電圧制御により出力光の波長を変化
させるものにあっては、半導体発光素子に電圧を印加す
るための電極を分割した構造となっているため、半導体
発光素子の製造工程が複雑になるばかりか、パッシブア
ライメント法による接着を行う場合、接着後に半導体発
光素子への光ファイバの取付を想定して、分割した電極
のうち発光層との距離が短い電極側を半導体発光素子搭
載基板に接着すると、電極間で短絡が生じる可能性があ
った。

【０００８】本発明は、このような従来の技術が有する
未解決の課題に着目してなされたものであって、パッシ
ブアライメント法により半導体発光素子を搭載するのに
好適でしかも搭載した半導体発光素子の出力光の波長の
制御性を向上するとともに搭載した半導体発光素子に光
ファイバを取り付けるのに好適な半導体発光素子搭載基
板を提供することを第１の目的とし、半導体発光素子に
光ファイバを取り付けるのに好適でしかも出力光の波長
の制御性を向上するのに好適な波長可変型発光装置を提
供することを第２の目的とし、さらに、搭載した半導体
発光素子の出力光の波長の制御性を向上するのに好適な
波長可変型発光アレイを提供することを第３の目的とし
ている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明に係る請求項１記載の半導体発光素子
搭載基板は、半導体発光素子の出力光の波長を制御する
波長可変型発光装置に適用されかつ前記半導体発光素子
を搭載するための半導体発光素子搭載基板であって、基
板と、前記基板上に設けられた第１の誘電体層と、前記
第１の誘電体層上に設けられたヒータと、前記ヒータ上
に設けられた第２の誘電体層と、を有する。

【００１０】このような構成であれば、第２の誘電体層
のヒータ側とは反対側の面を接着方向として半導体発光
素子を接着するときに、半導体発光素子との接着面に凹
凸部が少なくなるので、パッシブアライメント法により
半導体発光素子を容易に接着することができる。

【００１１】ここで、第１の誘電体層は、基板上に設け
られていればよく、必ずしも基板と接している必要はな
く、第１の誘電体層と基板との間に別の層が存在してい
てもよい。このことは、ヒータおよび第２の誘電体層に
ついても同様である。

【００１２】また、本発明に係る請求項２記載の半導体
発光素子搭載基板は、請求項１記載の半導体発光素子搭
載基板において、前記第２の誘電体層の前記ヒータ側と
は反対側の面を、平坦化して形成した。

【００１３】このような構成であれば、第２の誘電体層
のヒータ側とは反対側の面を接着方向として半導体発光
素子を接着するときに、半導体発光素子との接着面に凹
凸部がさらに少なくなるので、パッシブアライメント法
により半導体発光素子をさらに容易に接着することがで
きる。

【００１４】さらに、本発明に係る請求項３記載の半導
体発光素子搭載基板は、請求項１および２のいずれかに
記載の半導体発光素子搭載基板において、前記第２の誘
電体層の熱伝導率を、前記第１の誘電体層の熱伝導率よ
りも大きくした。

【００１５】このような構成であれば、ヒータからの熱
が第１の誘電体層よりも第２の誘電体層に伝導されやす
くなるので、半導体発光素子を搭載したときに、ヒータ
からの熱を発光層にさらに効率的に伝導させることがで
きる。

【００１６】さらに、本発明に係る請求項４記載の半導
体発光素子搭載基板は、請求項１ないし３のいずれかに
記載の半導体発光素子搭載基板において、前記第２の誘
電体層の厚み方向の長さを、前記第１の誘電体層の厚み
方向の長さよりも小さくした。

【００１７】このような構成であれば、ヒータからの熱
が第１の誘電体層よりも第２の誘電体層に伝導されやす
くなるので、半導体発光素子を搭載したときに、ヒータ
からの熱を発光層にさらに効率的に伝導させることがで
きる。

【００１８】さらに、本発明に係る請求項５記載の半導
体発光素子搭載基板は、請求項１ないし４のいずれかに
記載の半導体発光素子搭載基板において、光ファイバを
取り付けるためのＶ字型の溝を有する。

【００１９】このような構成であれば、半導体発光素子
を搭載したときに、Ｖ字型の溝に沿って光ファイバを誘
導するだけで、半導体発光素子に光ファイバをさらに容
易に取り付けることができる。

【００２０】さらに、本発明に係る請求項６記載の半導
体発光素子搭載基板は、請求項１ないし５のいずれかに
記載の半導体発光素子搭載基板に複数の前記ヒータを設
け、当該半導体発光素子搭載基板を、熱制御可能な熱制
御基板上に載置した構造となっている。

【００２１】このような構成であれば、各ヒータ上に複
数の半導体発光素子を搭載したときに、まず、熱制御基
板により、半導体発光素子搭載基板上の半導体発光素子
全体の大まかな温度調整を行い、次いで、各ヒータによ
り、半導体発光素子搭載基板上の各半導体発光素子の細
かな温度調整を行うことができる。

【００２２】一方、上記第２の目的を達成するために、
本発明に係る請求項７記載の波長可変型発光装置は、請
求項１ないし５のいずれかに記載の半導体発光素子搭載
基板に、半導体発光素子を搭載した波長可変型発光装置
であって、前記半導体発光素子の面のうち発光層との距
離が短い面と、前記第２の誘電体層の前記ヒータ側とは
反対側の面と、を向かい合わせて、前記半導体発光素子
を前記半導体発光素子搭載基板に接着した構造となって
いる。

【００２３】このような構成であれば、半導体発光素子
の発光層と半導体発光素子搭載基板との距離が短くなる
ので、半導体発光素子に光ファイバを容易に取り付ける
ことができる。

【００２４】また、本発明に係る請求項８記載の波長可
変型発光装置は、請求項７記載の波長可変型発光装置に
おいて、前記半導体発光素子の発光層が前記ヒータ上に
位置するように、前記半導体発光素子を前記半導体発光
素子搭載基板に接着した構造となっている。

【００２５】このような構成であれば、半導体発光素子
の発光層とヒータとの距離が短くなるので、ヒータから
の熱を発光層に効率的に伝導させることができる。また
一方、上記第３の目的を達成するために、本発明に係る
請求項９記載の波長可変型発光アレイは、請求項６記載
の半導体発光素子搭載基板に、複数の半導体発光素子を
搭載した波長可変型発光アレイであって、前記複数の半
導体発光素子の面のうち発光層との距離が短い面と、前
記第２の誘電体層の前記複数のヒータ側とは反対側の面
と、を向かい合わせて、前記複数の半導体発光素子を前
記半導体発光素子搭載基板に接着した構造となってい
る。

【００２６】このような構成であれば、半導体発光素子
の発光層と半導体発光素子搭載基板との距離が短くなる
ので、半導体発光素子に光ファイバを容易に取り付ける
ことができるとともに、まず、熱制御基板により、半導
体発光素子搭載基板上の半導体発光素子全体の大まかな
温度調整を行い、次いで、各ヒータにより、半導体発光
素子搭載基板上の各半導体発光素子の細かな温度調整を
行うことができる。

【００２７】また、本発明に係る請求項１０記載の波長
可変型発光アレイは、請求項９記載の波長可変型発光ア
レイにおいて、前記複数の半導体発光素子の発光層の各
発光層が、前記複数のヒータの各ヒータ上に位置するよ
うに、前記複数の半導体発光素子を前記半導体発光素子
搭載基板に接着した構造となっている。

【００２８】このような構成であれば、半導体発光素子
の発光層とヒータとの距離が短くなるので、ヒータから
の熱を発光層に効率的に伝導させることができるととも
に、まず、熱制御基板により、半導体発光素子搭載基板
上の半導体発光素子全体の大まかな温度調整を行い、次
いで、各ヒータにより、半導体発光素子搭載基板上の各
半導体発光素子の細かな温度調整を行うことができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図面を参照しながら説明する。図１ないし図３は、本
発明に係る波長可変型発光装置の実施の形態を示す図で
ある。

【００３０】まず、本発明に係る波長可変型発光装置の
構成を説明する。図１は、本発明に係る波長可変型発光
装置の層構造を示す断面図である。本発明に係る波長可
変型発光装置は、図１に示すように、半導体発光素子１
００を半導体発光素子搭載基板２００に搭載して構成さ
れている。

【００３１】半導体発光素子１００は、ｎ型ＩｎＰ基板
１と、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２と、多重量子井戸
からなる発光層３と、ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層４
と、ｐ型ＩｎＰクラッド層５と、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層６と、ｐ型ＩｎＰ層７と、ｎ型ＩｎＰ層８
と、ｐ型ＩｎＰクラッド層６およびｎ型ＩｎＰ基板１の
上に形成されかつ発光層３に電圧を印加するためのｐ側
オーミック電極９およびｎ側オーミック電極１０と、で
構成されている。

【００３２】図２は、図１中のＡ−Ａ’線の断面図であ
って半導体発光素子１００の底面図である。半導体発光
素子１００の底面には、図２に示すように、ｐ型オーミ
ック電極９の他に、ｐ型オーミック電極９が形成されて
いない部分に、半導体発光素子１００と半導体発光素子
搭載基板２００とを接着する際に位置合わせの基準とな
るアライメントマーク１７が形成されている。

【００３３】図１に戻って、半導体発光素子搭載基板２
００は、Ｓｉ基板１２と、Ｓｉ基板１２上に形成された
例えばＳｉＯ₂ からなる第１の誘電体層１３と、第１の
誘電体層１３上に形成された例えば白金からなるヒータ
１４と、ヒータ１４上およびその両側に形成された例え
ばＳｉＯ₂ からなる第２の誘電体層１５と、第２の誘電
体層１５上に形成されかつ半導体発光素子１００に電流
を注入するための電流注入用電極１６と、電流注入用電
極１６上に形成されかつ半導体発光素子１００を接着す
るためのハンダ１１と、で構成されている。

【００３４】図３は、図１中のＢ−Ｂ’線の断面図であ
って半導体発光素子搭載基板２００の上面図である。半
導体発光素子搭載基板２００の上面には、図３に示すよ
うに、ハンダ１１および電流注入用電極１６の他に、半
導体発光素子１００と半導体発光素子搭載基板２００と
を接着する際に位置合わせの基準となるアライメントマ
ーク１７に対応したアライメントマーク２０と、光ファ
イバを固定するためのＶ字型のＶ溝１８と、半導体発光
素子１００を搭載したときに光ファイバの先端を半導体
発光素子１００に突き当てるための矩形型の矩形溝１９
と、ヒータ１４に電流を注入するためのヒータ用電極２
１と、が形成されている。

【００３５】そして、半導体発光素子１００は、半導体
発光素子１００側のアライメントマーク１７と半導体発
光素子搭載基板２００側のアライメントマーク２０とを
一致させてハンダ１１で接着することにより、半導体発
光素子搭載基板２００に搭載される。

【００３６】次に、半導体発光素子１００の製造方法を
説明する。まず、ｎ型ＩｎＰ基板１上に、禁制帯幅が波
長にして１．３［μｍ］となるようにノンドープのＩｎ
ＧａＡｓＰ光閉じ込め層２を０．１［μｍ］成長させ、
成長させたＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層２上に、約１
［％］の圧縮歪みを加えた６層の多重量子井戸からなる
発光層３を成長させる。発光層３を成長させた後、発光
層３上に、禁制帯幅が波長にして１．３［μｍ］となる
ようにノンドープのＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層４を
０．１［μｍ］を成長させ、成長させたＩｎＧａＡｓＰ
光閉じ込め層４上にｐ型ＩｎＰを０．３［μｍ］成長さ
せ、成長させたｐ型ＩｎＰ表面にＳｉＯ₂ 膜を堆積す
る。

【００３７】次いで、ＳｉＯ₂ 膜上にフォトレジストで
幅１．５［μｍ］のストライプを形成し、このフォトレ
ジストをマスクとして、ＳｉＯ₂ 膜、ｐ型ＩｎＰ、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ光閉じ込め層４、発光層３およびＩｎＧａＡ
ｓＰ光閉じ込め層２をエッチングする。エッチングを行
った後、フォトレジストを除去し、ｎ型ＩｎＰ基板１上
に、ｐ型ＩｎＰ層７とｎ型ＩｎＰ層８とをその順で成長
させることにより、ｐ型ＩｎＰ層７およびｎ型ＩｎＰ層
８で発光層３の周りを埋め込む。その後、ＳｉＯ₂ 膜を
除去し、ｎ型ＩｎＰ層８およびｐ型ＩｎＰ上に、１．０
［μｍ］のｐ型ＩｎＰ層と、０．３［μｍ］のｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰ層と、をその順に成長させることにより、ｐ
型ＩｎＰクラッド層５とｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト
層６とが形成され理込み構造が完成する。

【００３８】次いで、蒸着により、ＩｎＧａＡｓＰコン
タクト層６上（ｐ側）に、Ｎｉ（１０［ｎｍ］）と、Ｚ
ｎ（３０［ｎｍ］）と、Ａｕ（１００［ｎｍ］）と、を
堆積する。この際、フォトレジストを使ったリフトオフ
により、アライメントマーク１７も同時に形成する。そ
して、ｎ型ＩｎＰ基板１側を研磨してその厚さを約１０
０［μｍ］程度にした後、蒸着により、ｎ型ＩｎＰ基板
１側（ｎ側）に、ＡｕＧｅ（１００［ｎｍ］）と、Ｎｉ
（２０［ｎｍ］）と、Ａｕ（５００［ｎｍ］）と、を堆
積する。このとき、アライメントマーク１７に対応する
位置には、蒸着により電極金属が付かないようにフォト
レジストで保護しておく。フォトレジスト除去後、水素
雰囲気中において４２０［℃］まで昇温し、さらに蒸着
により、ｐ側およびｎ側に、Ｔｉ（５０［ｎｍ］）と、
Ｐｔ（１００［ｎｍ］）と、Ａｕ（８００［ｎｍ］）
と、を堆積することにより、ｐ側オーミック電極９とｎ
側オーミック電極１０とを形成する。最後に、５００
［μｍ］×３００［μｍ］の大きさに形成することによ
り、半導体発光素子１００を製造する。

【００３９】次に、半導体発光素子搭載基板２００の製
作方法を説明する。まず、（１００）面Ｓｉ基板１２を
熱酸化させることにより、ＳｉＯ₂ からなる第１の誘電
体層１３を１．０［μｍ］形成する。そして、半導体発
光素子１００を搭載した際を想定して発光層３の直下に
あたる位置に、フォトレジストを使いヒータ１４用のパ
ターンを形成する。そして、蒸着により、０．８［μ
ｍ］の白金を第１の誘電体層１３上に堆積させ、リフト
オフにより余分な部分を除去する。この状態での表面を
図４に示す。図４は、図１中のＣ−Ｃ’線の断面図であ
る。

【００４０】その後、スパッタ法により、第１の誘電体
層１３およびヒータ１４上に、ＳｉＯ₂ からなる第２の
誘電体層１５を１．８［μｍ］堆積し、化学的機械研磨
により、ヒータ１４上の第２の誘電体層１５の厚さが
０．８［μｍ］になるように、その表面を平坦化する。

【００４１】次いで、フォトレジストでＶ溝１８のため
のパターンを形成する。ドライエッチングにより、Ｖ溝
１８を形成する部分にある第１の誘電体層１３を除去し
た後、フォトレジストも除去し、第１の誘電体層１３お
よび第２の誘電体層１５もマスクとして水酸化カリウム
水溶液を使いＳｉ基板１２をエッチングする。この際、
Ｖ溝１８以外の領域の第２の誘電体層１５もエッチング
され、ヒータ１４上の第２の誘電体層１５の厚さは約
０．３［μｍ］になる。次いで、ダイシングソーを使
い、Ｖ溝１８と直角方向に矩形溝１９を形成する。

【００４２】次いで、ヒータ１４の両端の部分が現れる
ようにフォトレジストを使って窓パターンを形成し、ド
ライエッチングにより、窓パターンにある第２の誘電体
層１５を除去する。同様にフォトレジストを使い、第２
の誘電体層１５上に、電流注入用電極１６、ヒータ用電
極２１およびアライメントマーク２０用のパターンを形
成する。そのパターン部に蒸着により、Ｃｒ（５０［ｎ
ｍ］）と、Ａｕ（５００［ｎｍ］）と、を堆積すること
により、電流注入用電極１６と、ヒータ用電極２１と、
アライメントマーク２０と、を形成する。さらに、フォ
トレジストを使ったリフトオフにより、電流注入用電極
１６上で半導体発光素子１００と接合する部分に金と錫
からなるハンダ１１を２．５［μｍ］堆積させる。フォ
トレジスト除去後、ダイシングソーを使い、５［ｍｍ］
×１０［ｍｍ］の大きさに形成することにより、半導体
発光素子搭載基板２００を製造する。

【００４３】このように製造した半導体発光素子１００
は、半導体発光素子１００のｎ側オーミック電極１０を
真空ピンセットで吸着し、半導体発光素子搭載基板２０
０上に移動させ、赤外光と赤外カメラにより、半導体発
光素子１００上のアライメントマーク１７と、半導体発
光素子搭載基板２００上のアライメントマーク２０と、
を一致させて接触させ、窒素と水素とからなる雰囲気中
において２８０［℃］まで加熱しハンダ１１で接着する
ことによるパッシブアライメント法により、半導体発光
素子搭載基板２００に搭載される。

【００４４】半導体発光素子１００を搭載した後、半導
体発光素子搭載基板１００上のＶ溝１８の部分に、光フ
ァイバをのせ先端が矩形溝１９に突き当たるまで押しつ
け、上方から光ファイバ押さえ板を使い加圧しながら接
着剤を流し込み光ファイバを半導体発光素子搭載基板１
００に固定する。

【００４５】なお、このように製造された波長可変型発
光装置の半導体発光素子１００に電流を３０［ｍＡ］流
すと、中心波長１．５５３［μｍ］の発振が光ファイバ
を通して得られた。半導体発光素子１００に流す電流を
３０［ｍＡ］に固定し、ヒータ用電極２１に電流を１８
０［ｍＡ］流すと、中心波長が１．５５３６［μｍ］へ
と変化した。

【００４６】このようにして、半導体発光素子搭載基板
２００は、Ｓｉ基板１２と、Ｓｉ基板１２に設けられた
ＳｉＯ₂ からなる第１の誘電体層１３と、第１の誘電体
層１３上に設けられたヒータ１４と、ヒータ１４上に設
けられたＳｉＯ₂ からなる第２の誘電体層１５と、を有
しているから、第２の誘電体層１５のヒータ１４側とは
反対側の面を接着方向として半導体発光素子１００を接
着するときに、半導体発光素子１００との接着面に凹凸
部が少なくなるので、パッシブアライメント法により半
導体発光素子１００を容易に接着することができる。し
たがって、従来に比して、パッシブアライメント法によ
り半導体発光素子１００を容易に搭載することができ
る。

【００４７】特に、半導体発光素子搭載基板２００は、
第２の誘電体層１５のヒータ１４側とは反対側の面を平
坦化して形成したから、第２の誘電体層１５のヒータ１
４側とは反対側の面を接着方向として半導体発光素子１
００を接着するときに、半導体発光素子１００との接着
面に凹凸部がさらに少なくなるので、パッシブアライメ
ント法により半導体発光素子１００をさらに容易に接着
することができる。したがって、パッシブアライメント
法により半導体発光素子１００をさらに容易に搭載する
ことができる。

【００４８】また、半導体発光素子１００の面のうち発
光層３との距離が短い面（ｐ側オーミック電極９）と、
第２の誘電体層１５のヒータ１４側とは反対側の面と、
を向かい合わせて、半導体発光素子１００を半導体発光
素子搭載基板２００に接着した構造としたから、半導体
発光素子１００の発光層３と半導体発光素子搭載基板２
００との距離が短くなるので、従来に比して、半導体発
光素子１００に光ファイバを容易に取り付けることがで
きる。

【００４９】さらに、半導体発光素子１００の発光層３
がヒータ１４上に位置するように、半導体発光素子１０
０を半導体発光素子搭載基板２００に接着した構造とし
たから、半導体発光素子１００の発光層３とヒータ１４
との距離が短くなるので、ヒータ１４からの熱を発光層
３に効率的に伝導させることができる。したがって、従
来に比して、出力光の波長の制御性を向上することがで
きる。

【００５０】さらに、第２の誘電体層１５の厚み方向の
長さ（０．３［μｍ］）を、第１の誘電体層１３の厚み
方向の長さ（１．０［μｍ］）よりも小さくしたから、
ヒータ１４からの熱が第１の誘電体層１３よりも第２の
誘電体層１５に伝導されやすくなるので、ヒータ１４か
らの熱を発光層３にさらに効率的に伝導させることがで
きる。したがって、出力光の波長の制御性をさらに向上
することができる。

【００５１】さらに、半導体発光素子搭載基板２００
は、光ファイバを取り付けるためのＶ字型のＶ溝１８を
有しているから、Ｖ溝１８に沿って光ファイバを誘導す
るだけで、半導体発光素子１００に光ファイバをさらに
容易に取り付けることができる。

【００５２】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。なお、上記第１の実施の形態と同一の部分について
は、同一の符号を付して説明を省略する。この第２の実
施の形態は、本発明に係る波長可変型発光装置を、上記
第１の実施の形態の半導体発光素子搭載基板２００にお
いて、第１の誘電体層１３と第２の誘電体層１５との熱
伝導率を異ならせる場合について適用したものである。

【００５３】半導体発光素子１００は、上記第１の実施
の形態のものと同一に構成されているため、ここでは、
半導体発光素子搭載基板２００の構成のみを説明する。
なお、半導体発光素子搭載基板２００の構成を説明する
にあたっては、図１を準用する。

【００５４】半導体発光素子搭載基板２００は、図１に
示すように、Ｓｉ基板１２と、Ｓｉ基板１２上に形成さ
れた例えばＳｉＯ₂ からなる第１の誘電体層１３と、第
１の誘電体層１３上に形成された例えば白金からなるヒ
ータ１４と、ヒータ１４上およびその両側に形成された
例えばアルミナからなる第２の誘電体層１５と、第２の
誘電体層１５上に形成された電流注入用電極１６と、電
流注入用電極１６上に形成されたハンダ１１と、で構成
されている。ここで、第１の誘電体層１３の熱伝導率
は、１［Ｗ／ｍ／Ｋ］であり、第２の誘電体層１５の熱
伝導率は、２０［Ｗ／ｍ／Ｋ］である。

【００５５】次に、半導体発光素子搭載基板２００の製
作方法を説明する。なお、ヒータ１４を形成するまでの
工程は上記第１の実施の形態と同様であるので、その後
の工程について説明する。

【００５６】ヒータ１４を形成した後、スパッタ法によ
り、第１の誘電体層１３およびヒータ１４上に、ＳｉＯ
₂ よりも熱伝導率が大きいアルミナからなる第２の誘電
体層１５を１．８［μｍ］堆積し、化学的機械研磨によ
り、ヒータ１４上の第２の誘電体層１５の厚さが０．３
［μｍ］になるように、その表面を平坦化する。その後
の工程は、上記第１の実施の形態と同様である。

【００５７】なお、このように製造された波長可変型発
光装置の半導体発光素子１００に電流を３０［ｍＡ］流
すと、中心波長１．５５６［μｍ］の発振が光ファイバ
を通して得られた。半導体発光素子１００に流す電流を
３０［ｍＡ］に固定し、ヒータ用電極２１に電流を１８
０［ｍＡ］流すと、中心波長が１．５５９［μｍ］へと
変化した。また、中心波長の変化量がヒータ１４に流す
電流の２乗に比例して変化したため、ヒータ１４への電
流量を制御することによって出力光の波長を制御するこ
とが可能となった。

【００５８】このようにして、第２の誘電体層１５の熱
伝導率（２０［Ｗ／ｍ／Ｋ］）を、第１の誘電体層１３
の熱伝導率（１［Ｗ／ｍ／Ｋ］）よりも大きくしたか
ら、ヒータ１４からの熱が第１の誘電体層１３よりも第
２の誘電体層１５に伝導されやすくなるので、ヒータ１
４からの熱を発光層３にさらに効率的に伝導させること
ができる。したがって、出力光の波長の制御性をさらに
向上することができる。

【００５９】次に、本発明の第３の実施の形態を図面を
参照しながら説明する。図５は、本発明に係る波長可変
型発光アレイの実施の形態を示す図である。この第３の
実施の形態は、本発明に係る波長可変型発光アレイを、
図５に示すように、上記第１または第２の実施の形態の
半導体発光素子搭載基板２００に複数のヒータ１４を設
けたものを熱制御可能な熱制御基板に載置し、これに複
数の半導体発光素子１００を搭載してこれら全体を熱制
御する場合について適用したものである。

【００６０】まず、本発明に係る波長可変型発光アレイ
の構成を説明する。図５（ａ）は、本発明に係る波長可
変型発光アレイの断面図であり、図５（ｂ）は、本発明
に係る波長可変型発光アレイの上面図である。本発明に
係る波長可変型発光アレイは、図５（ａ），（ｂ）に示
すように、例えばペルチェ素子等の熱制御可能な熱制御
基板３００上に、半導体発光素子１００を複数搭載した
半導体発光素子搭載基板２００を載置して構成されてい
る。半導体発光素子搭載基板２００には、各半導体発光
素子１００に対応した複数のヒータ１４と、各半導体発
光素子１００に対応した複数のＶ溝１８と、が設けられ
ている。

【００６１】このような構成であるため、各半導体発光
素子１００の出力光の波長制御を行うときは、熱制御基
板３００の温度調整を行うことにより、半導体発光素子
１００全体の温度調整が行われ、各半導体発光素子１０
０に対応したヒータ１４により、各半導体発光素子１０
０ごとの温度調整が行われる。

【００６２】このようにして、本発明に係る波長可変型
発光装置を、熱制御可能な熱制御基板３００上に複数配
置した構造としたから、熱制御基板３００により、各半
導体発光素子１００の大まかな温度調整を行い、次い
で、各ヒータ１４により、各半導体発光素子１００の細
かな温度調整を行うことができる。したがって、従来に
比して、出力光の波長の制御性を向上できるとともに、
消費電流を低減することもできる。

【００６３】なお、上記第１および第２の実施の形態に
おいては、ウエットエッチングによりＶ溝１８を形成し
たが、これに限らず、ダイシングソーを使用してＶ溝１
８を形成してもよい。

【００６４】また、上記第１および第２の実施の形態に
おいては、半導体発光素子１００を、ＩｎＰ系の発光素
子を用いて構成したが、これに限らず、ＧａＡｓ系の発
光素子やII−VI系の発光素子を用いて構成してもよい。
このような構成であっても、上記第１および第２の実施
の形態と同様の効果が得られる。

【００６５】さらに、上記第１および第２の実施の形態
においては、半導体発光素子１００を、単純な埋め込み
構造としたが、これに限らず、ＤＦＢ構造やＤＢＲ構造
としてもよいし、これらに出力光を光ファイバに効率的
に結合させるためのスポットサイズ変換構造を付加した
構造としてもよい。

【００６６】さらに、上記第１および第２の実施の形態
においては、化学的機械研磨により、ヒータ１４上の第
２の誘電体層１５を平坦化したが、これに限らず、ヒー
タ１４上に第２の誘電体層１５を堆積する際に、バイア
ススパッタ法により、ヒータ１４上の第２の誘電体層１
５を平坦化してもよい。

【００６７】さらに、上記第１および第２の実施の形態
においては、ヒータ１４を白金で構成したが、これに限
らず、クロム、タングステン、ニクロム、ニッケル、
銅、パラジウム、モリブデン、アルミニウム、金、チタ
ン等で構成してもよい。

【００６８】さらに、上記第２の実施の形態において
は、第１の誘電体層１３をＳｉＯ₂ で構成するととも
に、第２の誘電体層１５をアルミナで構成することによ
り、第２の誘電体層１５の熱伝導率を、第１の誘電体層
の熱伝導率よりも大きくしたが、これに限らず、例え
ば、第１の誘電体層１３をＴｉＯ₂ で構成し、第２の誘
電体層１５をアモルファスシリコン等で構成することに
より、第２の誘電体層１５の熱伝導率を、第１の誘電体
層の熱伝導率よりも大きくしてもよい。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る請求
項１ないし５記載の半導体発光素子搭載基板によれば、
従来に比して、パッシブアライメント法により半導体発
光素子を容易に搭載することができるという効果が得ら
れる。

【００７０】特に、本発明に係る請求項２記載の半導体
発光素子搭載基板によれば、パッシブアライメント法に
より半導体発光素子をさらに容易に搭載することができ
るという効果も得られる。

【００７１】また、本発明に係る請求項３記載の半導体
発光素子搭載基板によれば、従来に比して、半導体発光
素子を搭載したときに、出力光の波長の制御性を向上す
ることができるという効果も得られる。

【００７２】さらに、本発明に係る請求項４記載の半導
体発光素子搭載基板によれば、半導体発光素子を搭載し
たときに、出力光の波長の制御性をさらに向上すること
ができるという効果も得られる。

【００７３】さらに、本発明に係る請求項５記載の半導
体発光素子搭載基板によれば、半導体発光素子を搭載し
たときに、出力光の波長の制御性をさらに向上すること
ができるという効果も得られる。

【００７４】さらに、本発明に係る請求項６記載の半導
体発光素子搭載基板によれば、従来に比して、各ヒータ
上に複数の半導体発光素子を搭載したときに、出力光の
波長の制御性をそれぞれ向上できるとともに、消費電流
を低減することもできるという効果が得られる。

【００７５】一方、本発明に係る請求項７または８記載
の波長可変型発光装置によれば、従来に比して、半導体
発光素子に光ファイバを容易に取り付けることができる
という効果が得られる。

【００７６】特に、本発明に係る請求項８記載の波長可
変型発光装置によれば、従来に比して、出力光の波長の
制御性を向上することができるという効果も得られる。
また一方、本発明に係る請求項９または１０記載の波長
可変型発光アレイによれば、従来に比して、半導体発光
素子に光ファイバを容易に取り付けることができ、しか
も各半導体発光素子について出力光の波長の制御性をそ
れぞれ向上できるとともに、消費電流を低減することも
できるという効果が得られる。

【００７７】特に、本発明に係る請求項１０記載の波長
可変型発光アレイによれば、出力光の波長の制御性をさ
らに向上することができるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る波長可変型発光装置の層構造を示
す断面図である。

【図２】図１中のＡ−Ａ’線の断面図である。

【図３】図１中のＢ−Ｂ’線の断面図である。

【図４】図１中のＣ−Ｃ’線の断面図である。

【図５】本発明に係る波長可変型発光アレイの実施の形
態を示す図である。

【図６】従来の波長可変型発光装置における半導体発光
素子の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ ｎ型ＩｎＰ基板 ２，４ ＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層 ３ 発光層 ５ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ６ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ７ ｐ型ＩｎＰ層 ８ ｎ型ＩｎＰ層 ９ ｐ側オーミック電極 １０ ｎ側オーミック電極 １１ ハンダ １２ Ｓｉ基板 １３ 第１の誘電体層 １４ ヒータ １５ 第２の誘電体層 １６ 電流注入用電極 １７，２０ アライメントマーク １８ Ｖ溝 １９ 矩形溝 ２１ ヒータ用電極 １００ 半導体発光素子 ２００ 半導体発光素子搭載基板 ３００ 熱制御基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東盛 裕一 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 赤津 祐史 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 鳥羽 弘 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA12 AA32 CA34 CA39 CB03 DA03

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体発光素子の出力光の波長を制御す
   る波長可変型発光装置に適用され且つ前記半導体発光素
   子を搭載するための半導体発光素子搭載基板であって、 基板と、前記基板上に設けられた第１の誘電体層と、前
   記第１の誘電体層上に設けられたヒータと、前記ヒータ
   上に設けられた第２の誘電体層と、を有することを特徴
   とする半導体発光素子搭載基板。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記第２の誘電体層の前記ヒータ側とは反対側の面を、
   平坦化して形成したことを特徴とする半導体発光素子搭
   載基板。
3. 【請求項３】 請求項１及び２のいずれかにおいて、 前記第２の誘電体層の熱伝導率を、前記第１の誘電体層
   の熱伝導率よりも大きくしたことを特徴とする半導体発
   光素子搭載基板。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかにおいて、 前記第２の誘電体層の厚み方向の長さを、前記第１の誘
   電体層の厚み方向の長さよりも小さくしたことを特徴と
   する半導体発光素子搭載基板。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかにおいて、 光ファイバを取り付けるためのＶ字型の溝を有すること
   を特徴とする半導体発光素子搭載基板。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかに記載の半導
   体発光素子搭載基板に複数の前記ヒータを設け、当該半
   導体発光素子搭載基板を、熱制御可能な熱制御基板上に
   載置した構造となっていることを特徴とする半導体発光
   素子搭載基板。
7. 【請求項７】 請求項１乃至５のいずれかに記載の半導
   体発光素子搭載基板に、半導体発光素子を搭載した波長
   可変型発光装置であって、 前記半導体発光素子の面のうち発光層との距離が短い面
   と、前記第２の誘電体層の前記ヒータ側とは反対側の面
   と、を向かい合わせて、前記半導体発光素子を前記半導
   体発光素子搭載基板に接着した構造となっていることを
   特徴とする波長可変型発光装置。
8. 【請求項８】 請求項７において、 前記半導体発光素子の発光層が前記ヒータ上に位置する
   ように、前記半導体発光素子を前記半導体発光素子搭載
   基板に接着した構造となっていることを特徴とする波長
   可変型発光装置。
9. 【請求項９】 請求項６記載の半導体発光素子搭載基板
   に、複数の半導体発光素子を搭載した波長可変型発光ア
   レイであって、 前記複数の半導体発光素子の面のうち発光層との距離が
   短い面と、前記第２の誘電体層の前記複数のヒータ側と
   は反対側の面と、を向かい合わせて、前記複数の半導体
   発光素子を前記半導体発光素子搭載基板に接着した構造
   となっていることを特徴とする波長可変型発光アレイ。
10. 【請求項１０】 請求項９において、 前記複数の半導体発光素子の発光層の各発光層が、前記
    複数のヒータの各ヒータ上に位置するように、前記複数
    の半導体発光素子を前記半導体発光素子搭載基板に接着
    した構造となっていることを特徴とする波長可変型発光
    アレイ。