JP2005203784A - 半導体光素子とそれを用いた半導体光パッケージ及びその製造方法 - Google Patents
半導体光素子とそれを用いた半導体光パッケージ及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005203784A JP2005203784A JP2005005231A JP2005005231A JP2005203784A JP 2005203784 A JP2005203784 A JP 2005203784A JP 2005005231 A JP2005005231 A JP 2005005231A JP 2005005231 A JP2005005231 A JP 2005005231A JP 2005203784 A JP2005203784 A JP 2005203784A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- semiconductor
- semiconductor optical
- electroabsorption
- modulator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 202
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 134
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 99
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 25
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 18
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 11
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/015—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/1236—Particular type of activated sludge installations
- C02F3/1263—Sequencing batch reactors [SBR]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/14—Activated sludge processes using surface aeration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/005—Processes using a programmable logic controller [PLC]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/02—Temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/04—Oxidation reduction potential [ORP]
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2209/00—Controlling or monitoring parameters in water treatment
- C02F2209/06—Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2301/00—General aspects of water treatment
- C02F2301/02—Fluid flow conditions
- C02F2301/026—Spiral, helicoidal, radial
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/015—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction
- G02F1/0155—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction modulating the optical absorption
- G02F1/0157—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction modulating the optical absorption using electro-absorption effects, e.g. Franz-Keldysh [FK] effect or quantum confined stark effect [QCSE]
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
【課題】 半導体光素子とそれを用いた半導体光パッケージ及びその製作方法を提供する。
【解決手段】 半導体基板と、電界吸収形光変調器と、一つ以上の光素子が半導体基板上にモノリシック集積された半導体光素子は、半導体基板上に電界吸収形光変調器及び光素子の周辺を取り囲む絶縁層と、絶縁層上に相互離隔されるように形成された一つ以上の金属パッドと、金属パッドと電界吸収形光変調器を電気的に接続し、同時にインダクタンス変化を調節するために絶縁層上に形成された金属線と、金属パッド及び金属線下部の絶縁層内に形成され、金属線と金属パッドに生成された寄生キャパシタンスを最小化させるための誘電体層とを含む。これにより、最適の光伝送特性を有するように選択的にインダクタンスを構成することができ、より小型化された半導体光パッケージにも適用することができる。
【選択図】図7
【解決手段】 半導体基板と、電界吸収形光変調器と、一つ以上の光素子が半導体基板上にモノリシック集積された半導体光素子は、半導体基板上に電界吸収形光変調器及び光素子の周辺を取り囲む絶縁層と、絶縁層上に相互離隔されるように形成された一つ以上の金属パッドと、金属パッドと電界吸収形光変調器を電気的に接続し、同時にインダクタンス変化を調節するために絶縁層上に形成された金属線と、金属パッド及び金属線下部の絶縁層内に形成され、金属線と金属パッドに生成された寄生キャパシタンスを最小化させるための誘電体層とを含む。これにより、最適の光伝送特性を有するように選択的にインダクタンスを構成することができ、より小型化された半導体光パッケージにも適用することができる。
【選択図】図7
Description
本発明は、半導体光素子に係り、特に、半導体基板上に集積された複数の光素子がワイヤーボンディングにより電気的に接続した半導体光素子に関する。
電界吸収光変調レーザ(Electro−absorption Modulation Laser)は、半導体基板上に所定の波長の光を発振させるためのレーザと、レーザから発振された光を変調させるための電界吸収光変調器が、半導体製造工程により、モノリシック集積された半導体光素子の一種である。
電界吸収光変調レーザと電界吸収光変調レーザを駆動させるための駆動回路が、ワイヤーボンディングにより接続した半導体光パッケージ構造は、例えば、特許文献1などに詳細に開示されている。
図1は、従来技術による電界吸収光変調レーザを含む半導体光パッケージの構成を示す図である。図1を参照すれば、従来の半導体光パッケージは、半導体光素子110と、その上面に半導体光素子110などが搭載されたサブマウント101と、サブマウント101の一方に設けられ、半導体光源(図示せず)を駆動する駆動回路106と、信号ライン103と、抵抗部104と、第1から第3のワイヤー120,130,140とを含む。
半導体光素子110は、半導体基板113と、半導体基板113上にモノリシック集積された半導体光源(図示せず)と、光変調器(図示せず)などを含み、半導体光源としては、分布帰還半導体レーザなどを使用することができる。
光変調器は、半導体光源から生成された光の出力を変調させる電界吸収光変調器などを使用することができ、信号ライン103及び抵抗部104と電気的に接続する第2の上部電極111を含む。半導体光素子110とサブマウント101との間には共通電極102が形成されることによって、半導体光源と光変調器それぞれに共通のグラウンドを提供する。
半導体光源は、その上面に第1の上部電極112が設けられ、第1の上部電極112は、駆動回路106と第1のワイヤー140により電気的に接続する。
光変調器は、半導体光源から生成された光を電気的信号に変調させる電界吸収変調器などを使用することができる。電界吸収変調器で変調された光の帯域幅(Bandwidth)特性は、電界吸収変調器のキャパシタンスと、抵抗、インダクタンスにより大きく変化する。電界吸収変調器のキャパシタンス(<0.4pF)と、抵抗とを無視することができる程度に小さい場合に限り、半導体光パッケージから出力する光の帯域幅の特性は大きく変化しない。
しかしながら、電界吸収変調レーザを含む半導体光パッケージの生産過程で、各製品毎に同一なキャパシタンスと抵抗値とを得ることは、非常に困難である。したがって、電界吸収変調レーザと駆動回路を接続する最適のワイヤー長さは、各製品のキャパシタンスと抵抗などにより異なることとなる。
前述した問題を解決するために、従来の半導体パッケージは、電界吸収変調器の第1の上部電極とサブマウント上の信号電極を接続する第1のワイヤーの長さ(〜0.3mm:〜0.5nH)を最小限に維持し、第1の上部電極とサブマウント上のマッチング抵抗を接続する第2のワイヤーの長さ(1〜2mm)を相対的に長く設定する。すなわち、電界吸収変調器に、人為的なピーキング(Peaking)現象を誘導することによって、半導体光パッケージは、光の伝送特性及び損失を最小化させ得る。
結果的に、従来の半導体光パッケージは、第1の上部電極とサブマウント上のマッチング抵抗に接続する第2のワイヤーの長さを長くすることによって、変調された光の伝送特性を向上させる。
図2は、図1に示された半導体光パッケージを構成する半導体光素子110の電界吸収形光変調器とワイヤーボンディングにより接続した第2のワイヤー130のインダクタンスを説明するための等価回路を示し、図3から図6は、図2に示された等価回路のインダクタンス変化による出力光の帯域幅の変化を示すグラフである。図2を参照すれば、半導体光パッケージの等価回路に示されたL1は、第1のワイヤー120を示し、L2は、第2のワイヤー130を示し、Cmod及びRsのそれぞれは、電界吸収形光変調器のキャパシタンス値とシリーズ抵抗を示す。また、RLは、抵抗部104の抵抗を示し、Vs及びR1のそれぞれは、不図示の電気的信号発生器の高周波電圧供給源と抵抗とを示す。電気的信号発生器は、光変調器に電気信号を印加する。
電界吸収形光変調器で変調された光は、電界吸収形光変調器のキャパシタンス及び抵抗と、電界吸収形光変調器にワイヤーボンディングなどにより接続した第1及び第2のワイヤー120,130の長さ及び導電特性により、伝送及び帯域幅特性が変化する。電界吸収形光変調器は、キャパシタンスの値(<0.4pF)及び抵抗値が小さい場合には、第2のワイヤー130の長さ変化による帯域幅特性は変化しないが、実際の製品の生産において、電界吸収形光変調器は、製作条件によりキャパシタンスや抵抗値などが微妙に変化する。より最適化された一例として、電界吸収形光変調器の第2の上部電極111と信号ライン103を接続するための第1のワイヤー120の長さを、0.3mm(インダクタンス:0.5nH以下)以下に設定し、第2のワイヤー130の長さを、第1のワイヤー120の長さに比べて相対的に長い1〜2mmの長さに設定する。すなわち、電界吸収形光変調器に、人為的なピーキングを形成することによって、変調された光信号の伝送特性を向上させることと同時に、潜在的なリターンロス(Return Loss)も最小化させる。前述したピーキング現象は、伝送された光の周波数又はアイパターン特性が、特定の上限領域を外れる現象を意味し、前述したピーキング現象は、第2のワイヤー130のボンディング時に、その長さを過度に長く形成する場合に発生する。
図3は、電界吸収形光変調器のキャパシタンス値が0.7pFであり、抵抗値が10Ωである場合での、電界吸収形光変調器で変調された光信号の帯域幅特性を示す図である。図4は、電界吸収形光変調器のキャパシタンス値が0.4pFであり、抵抗値が10Ωである場合での、電界吸収形光変調器で変調された光信号の帯域幅特性を示す図である。図5は、電界吸収形光変調器のキャパシタンス値が0.7pFであり、抵抗値が15Ωである場合での、電界吸収形光変調器で変調された光信号の帯域幅特性を示す図である。図6は、電界吸収形光変調器のキャパシタンス値が0.4pFであり、抵抗値が15Ωである場合の、電界吸収形光変調器で変調された光信号の帯域幅特性を示す図である。
しかしながら、第2のワイヤーの長さの増加は、サブマウントの大きさを増加させ、これにより、半導体光パッケージのサイズが大きくなるという問題がある。さらに、実際の製品の生産において、電界吸収形光変調器は、製作条件によりキャパシタンスや抵抗値などが微妙に変化し、これを各製品の特性に合うように第2のワイヤーの長さを調節することは容易ではない。
米国特許第6057954号
上記背景に鑑みて、本発明の目的は、小型化された半導体光パッケージの構成に適用可能であると同時に、伝送特性が優秀な光を生成することができる半導体光素子を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明に従う半導体基板と、電界吸収形光変調器と、一つ以上の光素子が半導体基板上にモノリシック集積された半導体光素子は、半導体基板上に電界吸収形光変調器及び光素子を取り囲む絶縁層と、絶縁層上に相互離隔されるように形成された一つ以上の金属パッドと、金属パッドと電界吸収形光変調器を電気的に連結させ、電界吸収形光変調器のインダクタンス変化を調節するために絶縁層上に形成された金属線と、金属パッド及び金属線の下部の絶縁層内に形成されることによって、金属線と金属パッドに生成された寄生キャパシタンスを最小化させるための誘電体層と、を含む。
本発明に従う半導体光素子は、メサ構造の光素子を生成することと同時に、絶縁体上に光素子に接続する複数の金属パッド及び金属線を形成することによって、半導体光素子が、異なる光素子又は駆動回路などにワイヤーボンディングにより接続する場合に、最適の光伝送特性を有するように選択的にインダクタンスを構成することができるという利点がある。また、前述したワイヤーの長さを、より短く適用することによって、より小型化された半導体光パッケージにも適用することができるという利点がある。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。なお、本発明の説明において、関連した公知の機能又は構成に関する具体的な説明は、本発明の要旨を明確にするために省略する。
図7は、本発明の第1実施形態に従う半導体光素子の構成を示す断面図であり、例えば、図8BのX−X断面矢視図である。図8Aから図8Cは、図7に示す半導体光素子の構成を示す平面図である。図7と図8Aから図8Cを参照すれば、本発明の第1実施形態に従う半導体光素子は、半導体基板201と、半導体基板201上にモノリシック集積された、電界吸収形光変調器210bと、一つ以上の光素子210aと、一つ以上の金属パッド222と、金属線221と、寄生キャパシタンスを最小化させるための誘電体層203とを含む。
光素子210aと、電界吸収形光変調器210bなどの機能を遂行するための導波路210は、半導体基板201上にメサ構造を有するように選択領域成長法(SAG)又はバットジョイント(Butt−joint)などの方法により成長して形成され、光素子210a及び電界吸収形光変調器210bの周辺には、絶縁層202などが成長して形成される。
前述した光素子210aとしては、半導体レーザ又は半導体光増幅器などのような所定の波長の光を生成するための光源、又は、光源から生成された光の強度をモニタリングするための導波路型光検出器などをその必要に応じてモノリシック集積することができる。また、光素子210aは、その上面に駆動電流を印加するための第2の上部電極211bが形成されている。
電界吸収形光変調器(Electro−absorption Modulator)210bで変調された光信号の伝送時には、電界吸収形光変調器210b自体のキャパシタンス及び抵抗と同様に、帯域幅特性は、電界吸収形光変調器210bにワイヤーボンディングなどにより接続するワイヤーの長さ及び導電特性によるインダクタンス値により変化する。
従来の半導体光素子の帯域幅特性は、インダクタンス値により変化し、前述したインダクタンスは、半導体光素子に接続するワイヤーの長さにより調節可能である。しかしながら、これは、半導体光素子及びこれを含んで構成された半導体光パッケージ全体のサイズを増加させる。また、各製品別又はロット(LOT)別に、電界吸収形光変調器210bのキャパシタンス及び抵抗が異なるにもかかわらず、ワイヤー長さを一律に適用することによって、製品の周波数特性及びアイパターンの特性を低下させるという問題がある。一方、本実施形態の半導体光素子は、電界吸収形光変調器210bのキャパシタンス及び抵抗が異なる場合に、最適の伝送特性を有することができるようにワイヤーの長さを短く形成し、各ロット別に適切なインダクタンスを選択的に確保するための金属パッドと金属線などを提供するものである。
図8Aを参照すれば、金属パッド222は、蛇行状の金属線221により第2の上部電極211bに電気的に接続する。また、金属パッド222は、図8Cに示された角螺旋状の形態により、金属線221により第2の上部電極211bに電気的に接続してもよい。図8Bを参照すれば、金属パッド222(222a及び222b)は、絶縁層202上(図7参照)に相互に離隔して形成され、金属線221は、金属パッド222(222a)と電界吸収形光変調器210bの第2の上部電極211bを電気的に接続し、電界吸収形光変調器210bのインダクタンス変化を調節するために絶縁層202上に形成される。
誘電体層203は、金属パッド222及び金属線221の下部の絶縁層202内に形成され、金属線221又は金属パッド222内に生成される寄生キャパシタンスを最小化する。誘電体層203としては、金属線のキャパシタンスを0.1pF未満に維持するために、BCB(Benzocyclobutene)、シリコン窒化物、シリコン酸化物などを含む。金属線221と金属パッド222の位置及び構造は多様に配置可能である。
図9は、本発明の第2実施形態に従う半導体光パッケージの構成を示すための平面図である。図9を参照すれば、本発明の第2実施形態に従う半導体光パッケージは、半導体光素子410と、サブマウント401と、共通電極402と、信号ライン403と、抵抗部404と、第1のワイヤー420と、第2のワイヤー430と、駆動回路406及び第3のワイヤー440と、を含む。
半導体光素子410は、半導体基板415と、半導体基板415上に集積された210b及び一つ以上の光素子210aと、電界吸収形光変調器210bに駆動電圧を印加するための第1の上部電極411と、光素子210aに駆動電流を印加するための第2の上部電極414と、一定のインダクタンスを提供するための金属線412及び金属パッド413a,413bと、を含む。
図10は、図9に示された半導体光素子410の電界吸収形光変調器210bとワイヤーボンディングにより接続した第2のワイヤー430のインダクタンスを説明するための等価回路である。図10を参照すれば、本発明の第2実施形態に従う半導体光パッケージの等価回路に示されたL1は、第1のワイヤー420を示し、L2は、第2のワイヤー430を示す。Lind及びCindは、半導体光素子410上に形成された金属線412と金属パッド413a,413bによるインダクタンスとキャパシタンスとを示し、Cmod及びRsのそれぞれは、電界吸収形光変調器210bのキャパシタンス値とシリーズ抵抗とを示す。また、RLは、抵抗部404の抵抗を示し、VsとR1は、電気的信号発生器(図9に不図示)の構成を示し、RLは、60±5Ωの値を有する。電気的信号発生器は、半導体光素子の外部で電界吸収形光変調器210bに電気信号を印加する。
図11は、図2と図10に示された等価回路のS11とS21のリターンロスの特性を比較して説明するためのグラフである。図11(a)は、図2に示された等価回路で、L2=1.5nHであるワイヤーを適用した場合のS11(Return Loss)と、S21(帯域幅特性)を示す。また、図11(b)は、図10に示された本発明の実施形態の等価回路で、Lind=1.3nH、Cind=0.1pF、L2=0.5nHであるワイヤーを適用した場合のS11とS21の特性を示す。
結果として、従来の半導体光パッケージは、電界吸収形光変調器210bのキャパシタンス値と抵抗値が大きいほど帯域幅特性が低下し、この場合に、L1に比べてL2の長さを相対的に長く設定することによって、常に10G以上の一定した帯域幅特性を得られることが分かる。しかしながら、L2が過度に長くなる場合には、電界吸収形光変調器210bは、広い帯域幅の光信号を生成することができるが、ピーキングが酷くなり、これによる光信号のアイパターン(eye pattern)の歪が発生することとなる。一方で、本発明の実施形態に従う半導体光パッケージは、L2の長さを、従来技術の半導体光パッケージのL2より短く設定しても、図11からわかるように、同等の周波数応答特性を有し、安定的なS1,1とS2,1の光伝送特性を得られることが分かる。
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、電界吸収形光変調器210bのインダクタンスを調節するために、一定値以上のインダクタの機能を遂行することができる金属パッド及び金属線を半導体光素子上に形成して、実際の半導体光パッケージ構成においては、第2のワイヤー430の長さを短く形成することを可能とする。さらに、金属パッド413a,413bは、金属線412の間に離隔されるように複数個設けることによって、電界吸収形光変調器210bのキャパシタンスと抵抗により最適化されたインダクタンスを提供することができる。
金属線412と金属パッド413a,413bは、絶縁層(図示せず)上に形成され、金属線及び金属パッド412,413a及び413bが形成された絶縁層上には、BCB、シリコン窒化物、シリコン酸化物などにドーピングされた誘電体層(図示せず)を形成することによって、金属線412と、金属パッド413a,413bの寄生キャパシタンス(Parasitic capactitance)値を0,1pF以下に最小化させ得る。
従来の半導体光素子は、L1が0.5nH、L2が1〜3nHである場合には、10Gの伝送速度及び常に一定した帯域幅特性を有するが、一方、本発明の各実施形態に従う半導体光素子410は、L2が1nH以下であっても10G以上の伝送速度と、安定的な周波数特性及びアイパターン特性を有する光を変調することができる。
サブマウント(Submount)401は、その上面に半導体光素子410と、抵抗部404と、駆動回路405と、信号ライン403などが搭載され、半導体光素子410とサブマウント401との間には、共通電極402が形成される。共通電極402は、半導体光素子410にグラウンドを提供する。
信号ライン403は、サブマウント401上の共通電極402が形成されていない一部に設けられ、電界吸収形光変調器210bに電気信号を印加し、第1のワイヤー420により、電界吸収形光変調器210bの第1の上部電極411に電気的に接続する。
抵抗部404は、サブマウント401上に共通電極402と接続し、上部電極405が、第2のワイヤー430により金属パッド413a,413bと電気的に接続する。抵抗部404は、電界吸収形光変調器210bの第1の上部電極411と共通電極402の間を電気的に接続することによって、信号ライン403と電界吸収形光変調器210bとのインピーダンス値をマッチングさせる。第2のワイヤー430は、電界吸収形光変調器210bのキャパシタンスと抵抗特性変化により、金属パッド413a,413bの中で、特定位置の金属パッドと抵抗部404の上部電極405を接続するか、或いは、第2の上部電極411と抵抗部404の上部電極405とを直接接続する。また、上部電極405を長く設定することによって、ワイヤーボンディング時の接続位置によってもインダクタンスを調節することができ、第2の上部電極411と金属パッド413a,413bの中で、特定位置の金属パッドをワイヤーに接続することによってもインダクタンスを調節することができる。
駆動回路406は、サブマウント401上に形成され、光素子に駆動電流を印加し、第3のワイヤー440により光素子の第2の上部電極414と電気的に接続する。
201:半導体基板
202:絶縁層
203:誘電体層
210:導波路
211:金属電極
221:金属線
222:金属パッド
202:絶縁層
203:誘電体層
210:導波路
211:金属電極
221:金属線
222:金属パッド
Claims (19)
- 半導体基板と、
前記半導体基板上に、モノリシック集積された電界吸収形光変調器と、
前記半導体基板上に、モノリシック集積された光素子と、
前記半導体基板上に、前記電界吸収形光変調器及び前記光素子を取り囲む絶縁層と、
前記絶縁層上に、相互に離隔して形成された、一つが前記電界吸収形変調器の電極となる1つ以上の金属パッドと、
前記金属パッドと前記電界吸収形光変調器とを電気的に接続し、前記電界吸収形光変調器のインダクタンス変化を調節するために前記絶縁層上に形成された複数の金属線と、
前記金属パッド及び前記金属線の下部の前記絶縁層上に形成され、前記金属線と前記金属パッドとが生成する寄生キャパシタンスを最小化させる誘電体層と、
を備えることを特徴とする半導体光素子。 - 前記誘電体層は、前記変調器の電極と前記金属線を除く前記金属パッドの全体のキャパシタンスを0.1pF未満に維持するために、BCBを含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体光素子。
- 前記誘電体層は、前記金属線のキャパシタンスを、0.1pF未満に維持させるための、シリコン窒化物を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体光素子。
- 前記誘電体層は、前記金属線のキャパシタンスを、0.1pF未満に維持させるための、シリコン酸化物を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体光素子。
- 前記絶縁層上に形成される前記金属線及び前記金属パッドの数を調節することによって、前記半導体光素子のインダクタンスを、0.5〜3nHの範囲に調節することを特徴とする請求項1に記載の半導体光素子。
- 前記絶縁層上に形成される金属線及び金属パッドの大きさを調節することによって、前記半導体光素子のインダクタンスを、0.5〜3nHの範囲に調節することを特徴とする請求項1に記載の半導体光素子。
- 半導体基板と、
前記半導体基板上に、モノリシック集積された電界吸収形光変調器と、
前記半導体基板上に、モノリシック集積された一つ以上の半導体光素子と、
前記電界吸収形光変調器に駆動電圧を印加するための第1の上部電極と、
前記光素子に駆動電流を印加するための第2の上部電極と、
一定したインダクタンスを提供するための金属線及び金属パッドを有する半導体光素子と、
前記半導体光素子が搭載されるサブマウントと、
前記サブマウントと前記半導体光素子との間に形成され、前記半導体光素子にグラウンドを提供するための共通電極と、
前記サブマウント上の前記共通電極が形成されない部分に設けられ、前記電界吸収形光変調器に電気信号を印加するための信号ラインと、
前記サブマウント上に前記共通電極と接続することによって、前記信号ラインと前記電界吸収形光変調器とのインピーダンス値をマッチングさせるための抵抗部と、
前記信号ラインと前記第1の上部電極を接続する第1のワイヤーと、
前記金属パッドと前記抵抗部とを接続することによって、前記電界吸収形光変調器に印加されるインピーダンスを調節するための第2のワイヤーと、
を備えることを特徴とする半導体光パッケージ。 - 前記金属線を選択的にワイヤーボンディングすることにより、前記第1の上部電極と、前記金属パッドと、前記抵抗部とを接続することを特徴とする請求項7に記載の半導体光パッケージ。
- 前記抵抗部の上部電極を長く設定することによって、ワイヤーボンディング時に接続する金属パッドの位置により、インダクタンスを調節することを特徴とする請求項7に記載の半導体光パッケージ。
- 半導体基板上にモノリシック集積された電界吸収形光変調器と一つ以上の光素子を整列する過程と、
前記半導体基板上に、前記電界吸収形光変調器及び前記光素子を取り囲むように絶縁層を形成する過程と、
前記絶縁層上に、相互に離隔して形成された、1つ以上の金属パッドを形成する過程と、
前記金属パッドと前記電界吸収形光変調器とを電気的に接続し、前記電界吸収形光変調器のインダクタンス変化を調節するために、前記絶縁層上に複数の金属線を形成する過程と、
前記金属パッド及び前記金属線下部の前記絶縁層上に、前記金属線と前記金属パッドに生成された寄生キャパシタンスを最小化させるための誘電体層を形成する過程と、
を有することを特徴とする半導体光素子製作方法。 - 前記誘電体層は、前記変調器の電極と前記金属線のキャパシタンスを除く前記金属パッドの全体キャパシタンスを0.1pF未満に維持するためにBCBを含むことを特徴とする請求項10に記載の半導体光素子製作方法。
- 前記誘電体層は、前記変調器の電極と前記金属線のキャパシタンスを除く前記金属パッドの全体キャパシタンスを0.1pF未満に維持するためにシリコン窒化物を含むことを特徴とする請求項10に記載の半導体光素子製作方法。
- 前記誘電体層は、前記変調器の電極と前記金属線のキャパシタンスを除く、前記金属パッドの全体キャパシタンスを0.1pF未満に維持するためにシリコン酸化物を含むことを特徴とする請求項10に記載の半導体光素子製作方法。
- 前記絶縁層上に形成された前記金属線及び金属パッドの数を調節することによって、前記半導体光素子のインダクタンスを、0.5〜3nHの範囲に調節することを特徴とする請求項10に記載の半導体光素子製作方法。
- 前記絶縁層上に形成された前記金属線及び金属パッドの大きさを調節することによって、前記半導体光素子のインダクタンスを、0.5〜3nHの範囲に調節することを特徴とする請求項10に記載の半導体光素子製作方法。
- 半導体基板上に集積された電界吸収形光変調器及び一つ以上の光素子を整列する過程と、
前記電界吸収形光変調器に駆動電圧を印加するための第1の上部電極を整列する過程と、
前記光素子に駆動電流を印加するための第2の上部電極を整列する過程と、
一定したインダクタンスを提供するための前記金属線及び金属パッドを有する半導体光素子を整列する過程と、
サブマウントと前記半導体光素子との間に形成され、前記半導体光素子にグラウンドを提供する共通電極を整列する過程と、
を有することを特徴とする半導体光パッケージの製作方法。 - 前記サブマウント上の前記共通電極が形成されない部分に設けられ、前記電界吸収形光変調器に電気信号を印加するための信号ラインを整列する過程と、
前記サブマウント上に前記共通電極と接続することによって、前記信号ラインと前記電界吸収形光変調器とのインピーダンス値をマッチングさせるための抵抗部を決定する過程と、
前記信号ラインと前記第1の上部電極を接続する第1のワイヤーを形成する過程と、
前記金属パッドと前記抵抗部とを接続することによって、前記電界吸収形光変調器に印加されるインピーダンスを調節するための第2のワイヤーを形成する過程と、
をさらに有することを特徴とする請求項16に記載の半導体光パッケージの製作方法。 - 前記金属線を選択的にワイヤーボンディングすることにより、前記第1の上部電極と前記金属パッドと前記抵抗部とを接続することを特徴とする請求項16に記載の半導体光パッケージの製作方法。
- 前記抵抗部の上部電極を長く設定することによって、ワイヤーボンディング時に接続する金属パッドの位置により、インダクタンスを調節することを特徴とする請求項16に記載の半導体光パッケージの製作方法。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040003063A KR100594063B1 (ko) | 2004-01-15 | 2004-01-15 | 반도체 광소자와 그를 이용한 반도체 광패키지 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005203784A true JP2005203784A (ja) | 2005-07-28 |
Family
ID=34747828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005005231A Pending JP2005203784A (ja) | 2004-01-15 | 2005-01-12 | 半導体光素子とそれを用いた半導体光パッケージ及びその製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7414767B2 (ja) |
JP (1) | JP2005203784A (ja) |
KR (1) | KR100594063B1 (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007096317A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte Ltd | 変調器およびレーザの集積化構造およびその製造方法 |
JP2010145512A (ja) * | 2008-12-16 | 2010-07-01 | Mitsubishi Electric Corp | 光変調装置 |
JP2016040641A (ja) * | 2015-12-25 | 2016-03-24 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 光変調装置 |
WO2021053962A1 (ja) * | 2019-09-17 | 2021-03-25 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 半導体レーザ駆動装置、電子機器、および、半導体レーザ駆動装置の製造方法 |
WO2021065163A1 (ja) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 半導体レーザ駆動装置、電子機器、および、半導体レーザ駆動装置の製造方法 |
KR20220060447A (ko) * | 2018-04-19 | 2022-05-11 | 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 | 반도체 레이저 구동 장치 및 그 제조 방법 |
JP7511061B2 (ja) | 2017-12-18 | 2024-07-04 | 日本ルメンタム株式会社 | 光送信サブアセンブリ |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007266575A (ja) * | 2006-02-28 | 2007-10-11 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザ素子及び半導体レーザ装置 |
JP2008203402A (ja) * | 2007-02-19 | 2008-09-04 | Konica Minolta Opto Inc | センサ装置、および撮像装置 |
CN105720477B (zh) * | 2016-02-29 | 2018-08-10 | 中国科学院半导体研究所 | 应用于异面电极激光器芯片的封装结构 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5274246A (en) * | 1992-05-04 | 1993-12-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Optical modulation and switching with enhanced third order nonlinearity multiple quantum well effects |
JPH06112595A (ja) | 1992-09-25 | 1994-04-22 | Nec Corp | 半導体光機能素子の製造方法 |
JP3553222B2 (ja) | 1995-09-20 | 2004-08-11 | 三菱電機株式会社 | 光変調器モジュール |
US6057954A (en) | 1998-09-18 | 2000-05-02 | Lucent Technologies Inc. | Asymmetric inductive peaking for optoelectronic devices |
JP2002232079A (ja) | 2001-02-05 | 2002-08-16 | Toshiba Electronic Engineering Corp | リッジ導波型光半導体素子およびその製造方法 |
JP4017352B2 (ja) | 2001-03-16 | 2007-12-05 | 三菱電機株式会社 | 光モジュール |
US6594073B2 (en) * | 2001-05-30 | 2003-07-15 | Micro Lithography, Inc. | Antistatic optical pellicle |
JP2002368325A (ja) | 2001-06-11 | 2002-12-20 | Hitachi Ltd | 発光モジュール、光半導体素子、および、受光モジュール |
JP2003046179A (ja) | 2001-07-26 | 2003-02-14 | Kyocera Corp | 配線基板 |
AU2002331844A1 (en) * | 2001-09-10 | 2003-03-24 | California Institute Of Technology | Modulator based on tunable resonant cavity |
JP2004126108A (ja) | 2002-10-01 | 2004-04-22 | Toshiba Corp | 半導体光変調器及び光変調システム |
-
2004
- 2004-01-15 KR KR1020040003063A patent/KR100594063B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2004-07-21 US US10/896,343 patent/US7414767B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-01-12 JP JP2005005231A patent/JP2005203784A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007096317A (ja) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte Ltd | 変調器およびレーザの集積化構造およびその製造方法 |
JP2010145512A (ja) * | 2008-12-16 | 2010-07-01 | Mitsubishi Electric Corp | 光変調装置 |
JP2016040641A (ja) * | 2015-12-25 | 2016-03-24 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 光変調装置 |
JP7511061B2 (ja) | 2017-12-18 | 2024-07-04 | 日本ルメンタム株式会社 | 光送信サブアセンブリ |
KR20220060447A (ko) * | 2018-04-19 | 2022-05-11 | 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 | 반도체 레이저 구동 장치 및 그 제조 방법 |
KR102629637B1 (ko) * | 2018-04-19 | 2024-01-30 | 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 | 반도체 레이저 구동 장치 및 그 제조 방법 |
US11962123B2 (en) | 2018-04-19 | 2024-04-16 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Semiconductor laser drive device and method of manufacturing the same |
JP7499391B2 (ja) | 2018-04-19 | 2024-06-13 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 半導体レーザ駆動装置および電子機器 |
WO2021053962A1 (ja) * | 2019-09-17 | 2021-03-25 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 半導体レーザ駆動装置、電子機器、および、半導体レーザ駆動装置の製造方法 |
WO2021065163A1 (ja) * | 2019-09-30 | 2021-04-08 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 半導体レーザ駆動装置、電子機器、および、半導体レーザ駆動装置の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20050158058A1 (en) | 2005-07-21 |
KR20050075556A (ko) | 2005-07-21 |
KR100594063B1 (ko) | 2006-06-30 |
US7414767B2 (en) | 2008-08-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2005203784A (ja) | 半導体光素子とそれを用いた半導体光パッケージ及びその製造方法 | |
CN107430293B (zh) | 光电路 | |
US6856709B2 (en) | Optical modulation device | |
JP4578164B2 (ja) | 光モジュール | |
US20070248363A1 (en) | Semiconductor element mounting board and optical transmission module | |
JP2001209017A (ja) | 光電変換半導体装置 | |
KR102191374B1 (ko) | 광 송신 모듈 | |
JP2003037329A (ja) | 光送信器 | |
JP2001257412A (ja) | 光送信モジュール | |
JP4917253B2 (ja) | 分布型低域フィルタ伝送線回路装置 | |
JP6228561B2 (ja) | 高周波伝送線路および光回路 | |
JP2002131712A (ja) | 光デバイスおよびその製造方法 | |
JP7372574B2 (ja) | 光半導体チップ | |
JP2007225904A (ja) | 半導体光変調デバイス | |
JP6322154B2 (ja) | 光回路 | |
JP6218087B2 (ja) | 光変調装置 | |
JP2885218B2 (ja) | 光制御デバイス | |
JP3785891B2 (ja) | 光送信器 | |
WO2021210178A1 (ja) | 光半導体チップ | |
JP2002350793A (ja) | 光電変換半導体装置 | |
JP2002237644A (ja) | 光送信器 | |
JP2004219949A (ja) | 光半導体素子 | |
JP6320676B2 (ja) | 半導体光変調器及び光通信モジュール | |
JP6228559B2 (ja) | 光回路 | |
JPH1124018A (ja) | 光パルス発生装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080205 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080501 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080708 |