JP2006269846A

JP2006269846A - サブマウント及びそれを用いた光半導体装置

Info

Publication number: JP2006269846A
Application number: JP2005087429A
Authority: JP
Inventors: Toshio Tsuchiya; 富志夫土屋
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】斜め出射の半導体光素子をサブマウントに実装する際の位置決め手段をサブマウントに備えることによって、斜め出射の半導体光素子からの出射光がサブマウント端に対して直交するように実装するための位置決めを容易にしたサブマウントを提供する。
【解決手段】出射端面１２から出射される光の出射方向がこの出射端面１２の法線に対して角度θ２である斜め出射の半導体光素子１０を上面４２に載置するサブマウント４０ａにおいて、半導体光素子１０の出射端面１２から出射された光の出射方向が側面４３の上面側端部４３ａ（サブマウント端）と直交するように、半導体光素子１０を上面４２に位置決めして載置するためのマーカ４４ａを上面４２に設けた。このマーカ４４ａは、光の出射方向と直交する側面４３の上面側端部４３ａに対して角度θ２をなして形成されて、半導体光素子１０の出射端面１２がこのマーカ４４ａに対して平行に載置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、斜め出射の半導体光素子を実装するサブマウント及びそれを用いた光半導体装置に関し、特にその半導体光素子からの出射光がサブマウント端に対して直交するように実装するための位置決めを容易にしたサブマウント及びそれを用いた光半導体装置に関する。

ＤＦＢ／ＤＢＲ半導体レーザ、外部共振用半導体レーザ、スーパールミネッセンスダイオード（ＳＬＤ）、半導体光増幅器、半導体光変調器、半導体レーザと高調波発生器を組み合わせたコヒーレント光源等の半導体光素子においては、ファブリ・ペロー共振モードを抑え又は戻り光によるノイズの発生を抑えるために、光の出射端面での反射を低減する必要がある。そのために、斜めの光導波路又は曲がった光導波路を用い、それぞれの光導波路を出射端面においてその法線に対して斜めに形成することによって、出射端面での反射光が光導波路へ結合するのを防ぐ斜め出射の半導体光素子があった。

斜めの光導波路を用いた半導体光素子の例を図６に示す。半導体光素子１０の光導波路１１ａは出射端面１２の法線に対して角度θ１で斜めに形成されており、光導波路１１ａを進行した光は出射端面１２からその法線に対して角度θ２の方向に出射される。また、曲がった光導波路を用いた半導体光素子の例を図７に示す。半導体光素子１０の光導波路１１ｂは出射端面１２でその法線に対して角度θ１で斜めに形成されており、光導波路１１ｂを進行した光は出射端面１２からその法線に対して角度θ２の方向に出射される。なお、上記の角度θ１と角度θ２の関係がスネルの法則に基づいて決定されることは周知である。

このような斜め出射の半導体光素子をサブマウントに実装する場合、半導体光素子からの出射光がサブマウント端に対して直交するように実装することが、サブマウントに実装された状態の斜め出射の半導体光素子（以下適宜、光半導体装置という）をレンズ、アイソレータ、ファイバ等と組み合わせてモジュール化するときの組立工程を容易にするといった理由から必要とされる。従来、半導体光素子から出射される光の方向を示す、上記角度θ２に平行なあるいは直交するマーカを半導体光素子に設け、このマーカを用いて半導体光素子をサブマウント上に位置決めすることにより、光の出射方向がサブマウント端に対して直交するようにした光半導体装置があった。（例えば、特許文献1参照）

このような従来の光半導体装置の概略構成を図５に示す。半導体光素子２０の光導波路２１は出射端面２２の法線に対して角度θ１で斜めに形成されており、光導波路２１を進行した光は出射端面２２からその法線に対して角度θ２の方向に出射される。半導体光素子２０の平面形状は矩形であり、その上面には光の出射方向と平行な２つの位置決め用のマーカ２３ａ、２３ｂが、エッチング処理、メッキ処理等によって形成されている。このような半導体光素子２０の、平面形状が矩形のサブマウント３０の上面３１への実装は、半導体光素子２０の位置決め用のマーカ２３ａ、２３ｂがサブマウント端３２ｂ、３２ｃと平行になるように位置決めを行う。これによって、半導体光素子２０から出射された光の出射方向をサブマウント端３２ａに対して直交させることができる。

特開平１１−８７８４０公報

しかしながら、従来の光半導体装置における半導体光素子２０の位置決め用のマーカ２３ａ、２３ｂは、基板上に各半導体層が順次積層され、エッチング処理等がされて形成された光導波路２１側の上面（換言すれば基板側の下面ではない）に形成されている。このために、発熱量があまり大きくない半導体光素子をサブマウントに実装する場合には、通常ジャンクション・アップ（Junction-up）で実装されるので、実装作業の際に、光導波路２１側の上面に形成された位置決め用のマーカ２３ａ、２３ｂが目視でき、特に問題はない。しかし、発熱量の大きい高出力の半導体光素子をサブマウントに実装する場合には、放熱効果を良くするために、通常ジャンクション・ダウン（Junction-down）で実装される。この場合には、光導波路２１側の上面に形成された位置決め用のマーカ２３ａ、２３ｂが、サブマウントと接する側となり、実装作業の際に目視できないという問題があった。なお、位置決め用のマーカを光導波路２１側の上面及び基板側の下面の両方に形成して、ジャンクション・アップとジャンクション・ダウンに係わらずどちらの場合でも目視できるようにすることは可能であるが、その場合、半導体光素子の製造工程が複雑になり、製造コストが増大するという問題を生じる。

本発明は、斜め出射の半導体光素子をサブマウントに実装する際の位置決め手段をサブマウントに備えることによって、これらの課題を解決し、斜め出射の半導体光素子からの出射光がサブマウント端に対して直交するように実装するための位置決めを容易にしたサブマウント及びそれを用いた光半導体装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１のサブマウントでは、形状が多角形の下面（４１）と、該下面と平行かつ同一形状の上面（４２）と、前記下面と上面との間にほぼ垂直に形成された側面（４３）とを備えており、出射端面から出射される光の出射方向が当該出射端面の法線に対して角度θ２である斜め出射の半導体光素子（１０）を前記上面に載置するサブマウントであって、前記半導体光素子の出射端面から出射された光の出射方向が、前記側面の上面側端部（４３ａ〜４３ｈ）の一部の上面側端部と直交するように、当該半導体光素子を前記上面に位置決めして載置するための位置決め手段（４４ａ〜４４ｄ、４３ｅ〜４３ｈ）を備えた。

また、本発明の請求項２のサブマウントでは、上述した請求項1のサブマウントにおいて、前記位置決め手段は、前記上面に、前記光の出射方向と直交する上面側端部（４３ａ）又は該上面側端部に平行な上面側端部（４３ｃ）に対して角度θ２をなして形成された第１の位置決め用のマーカ（４４ａ、４４ｂ）を含み、前記半導体光素子の出射端面が前記第１の位置決め用のマーカと平行に載置されるようにした。

また、本発明の請求項３のサブマウントでは、上述した請求項１のサブマウントにおいて、前記位置決め手段は、前記上面に、前記光の出射方向と直交する上面側端部（４３ａ）又は該上面側端部に平行な上面側端部（４３ｃ）に対して角度（９０°−θ２）をなして形成された第２の位置決め用のマーカ（４４ｃ、４４ｄ）を含み、前記半導体光素子の出射端面が前記第２の位置決め用のマーカと直交するように載置されるようにした。

また、本発明の請求項４のサブマウントでは、上述した請求項１のサブマウントにおいて、前記位置決め手段は、前記側面に、前記光の出射方向と直交する上面側端部（４３ａ）又は該上面側端部に平行な上面側端部（４３ｃ）に対して前記角度θ２をなして隣り合って形成された第１の位置決め用の上面側端部（４３ｅ、４３ｆ）を含み、前記半導体光素子の出射端面が前記第１の位置決め用の上面側端部と平行に載置されるようにした。

また、本発明の請求項５のサブマウントでは、上述した請求項１のサブマウントにおいて、前記位置決め手段は、前記側面に、前記光の出射方向と直交する上面側端部（４３ａ）又は該上面側端部に平行な上面側端部（４３ｃ）に対して角度（９０°−θ２）をなして隣り合って形成された第２の位置決め用の上面側端部（４３ｇ、４３ｈ）を含み、前記半導体光素子の出射端面が前記第２の位置決め用の上面側端部と直交するように載置されるようにした。

また、本発明の請求項６の光半導体装置では、上述の請求項１〜５のいずれかのサブマウント（４０ａ〜４０ｄ）と、出射端面から出射される光の出射方向が当該出射端面の法線に対して角度θ２である斜め出射の半導体光素子（１０）とを備え、該半導体光素子の出射端面から出射された光の出射方向が、前記サブマウントの側面の上面側端部の一部の上面側端部と直交するように、当該半導体光素子が前記サブマウントの上面に載置されているようにした。

本発明の請求項1〜５のサブマウントでは、斜め出射の半導体光素子の出射端面から出射された光の出射方向が、サブマウントの側面の上面側端部の一部の上面側端部と直交するように、上記半導体光素子をサブマウントの上面に位置決めして載置するための位置決め手段を備えるようにしたので、斜め出射の半導体光素子からの出射光がサブマウント端に対して直交するように実装するための位置決めが容易に行える。また、従来の位置決め用のマーカ（位置決め手段）が半導体光素子に設けられていた場合に問題であったジャンクション・ダウンでの実装についても、ジャンクション・アップ、ジャンクション・ダウンの区別なく対応できる。

本発明の請求項６の光半導体装置では、斜め出射の半導体光素子を上述の請求項１〜５のいずれかのサブマウントに実装して光半導体装置を構成したので、斜め出射の半導体光素子からの出射光がサブマウント端に対して直交することとなり、これによって、レンズ、アイソレータ、ファイバ等と組み合わせてモジュール化するときの組立工程を容易にすることができる。

以下に本発明の実施形態を記載する。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態の光半導体装置の構成を図１に示す。斜め出射の半導体光素子１０は、平面形状が矩形であり、その内部には光導波路１１ａが形成されている。光導波路１１ａは、出射端面１２の法線に対して角度θ１で斜めに形成されており、光導波路１１ａを進行した光は、スネルの法則に基づいて、出射端面１２からその法線に対して角度θ２の方向に出射される。サブマウント４０ａは、銅タングステン（ＣuＷ）、ダイヤモンド等の材質からなる直方体の形状を有しており、下面４１、上面４２、側面４３で構成される。なお、図１において、側面４３の上面４２と交わる辺を上面側端部４３ａ〜４３ｄとしている。

サブマウント４０ａの上面４２には、光の出射方向と直交する上面側端部４３ａに対して、半導体光素子１０の出射端面１２から出射される光の法線に対する角度θ２と同一の角度θ２で交わる位置決め用のマーカ４４ａが形成され、また同様に、上面側端部４３ａに平行な上面側端部４３ｃに対して角度θ２で交わる位置決め用のマーカ４４ｂが形成されている。なお、これらの位置決め用のマーカ４４ａ、４４ｂは、例えば、ダイサーで上面４２に切り込みを入れることによって形成される。

半導体光素子１０のサブマウント４０ａの上面４２への実装は、半導体光素子１０の出射端面１２が位置決め用のマーカ４４ａ又は４４ｂと平行になるように載置する。あるいは、半導体光素子１０の平面形状が矩形であるので、出射端面１２と平行な端面１３が位置決め用のマーカ４４ａ又は４４ｂと平行になるように載置してもよい。これによって、半導体光素子１０から出射された光の出射方向をサブマウント端である上面側端部４３ａに対して直交させることができる。なお、この実施形態では、サブマウント４０ａの上面４２に２つの位置決め用のマーカ４４ａ、４４ｂを形成する場合について説明したが、どちらか一方があればよいことは言うまでもない。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態の光半導体装置の構成を図２に示す。第２実施形態は、図１に示した第１実施形態とは、図１における位置決め用のマーカ４４ａ、４４ｂに代えて、図２における位置決め用のマーカ４４ｃ、４４ｄとした点のみが異なる。したがって、同一部分の説明は省略する。サブマウント４０ｂの上面４２には、光の出射方向と直交する上面側端部４３ａに対して、半導体光素子１０の出射端面１２から出射される光の法線に対する角度θ２と同一の角度θ２を９０°から差し引いた角度（９０°−θ２）で交わる位置決め用のマーカ４４ｃが形成され、また同様に、上面側端部４３ａに平行な上面側端部４３ｃに対して角度（９０°−θ２）で交わる位置決め用のマーカ４４ｄが形成されている。

半導体光素子１０のサブマウント４０ｂの上面４２への実装は、半導体光素子１０の出射端面１２が位置決め用のマーカ４４ｃ又は４４ｄと直交するように載置する。あるいは、半導体光素子１０の平面形状が矩形であるので、出射端面１２と平行な端面１３が位置決め用のマーカ４４ｃ又は４４ｄと直交するように載置してもよい。これによって、半導体光素子１０から出射された光の出射方向をサブマウント端である上面側端部４３ａに対して直交させることができる。なお、この実施形態では、サブマウント４０ｂの上面４２に２つの位置決め用のマーカ４４ｃ、４４ｄを形成する場合について説明したが、どちらか一方があればよいことは言うまでもない。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態の光半導体装置の構成を図３に示す。第３実施形態は、図１に示した第１実施形態とは、図１における位置決め用のマーカ４４ａ、４４ｂに対応する部分を、図３における側面４３の上面側端部４３ｅ、４３ｆとし、これらを半導体光素子１０の位置決めに用いた点のみが異なる。したがって、同一部分の説明は省略する。サブマウント４０ｃにおける側面４３の互いに垂直な上面側端部４３ａと上面側端部４３ｂとの間には、光の出射方向と直交する上面側端部４３ａに対して、半導体光素子１０の出射端面１２から出射される光の法線に対する角度θ２と同一の角度θ２をなす位置決め用の上面側端部４３ｅが形成され、また同様に、側面４３の互いに垂直な上面側端部４３ｃと上面側端部４３ｄとの間には、上面側端部４３ａに平行な上面側端部４３ｃに対して角度θ２をなす位置決め用の上面側端部４３ｆが形成されている。

半導体光素子１０のサブマウント４０ｃの上面４２への実装は、半導体光素子１０の出射端面１２が位置決め用の上面側端部４３ｅ又は４３ｆと平行になるように載置する。あるいは、半導体光素子１０の平面形状が矩形であるので、出射端面１２と平行な端面１３が位置決め用の上面側端部４３ｅ又は４３ｆと平行になるように載置してもよい。これによって、半導体光素子１０から出射された光の出射方向をサブマウント端である上面側端部４３ａに対して直交させることができる。なお、この実施形態では、サブマウント４０ｃの側面４３に２つの位置決め用の上面側端部４３ｅ、４３ｆを形成する場合について説明したが、どちらか一方があればよいことは言うまでもない。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態の光半導体装置の構成を図４に示す。第４実施形態は、図２に示した第２実施形態とは、図２における位置決め用のマーカ４４ｃ、４４ｄに対応する部分を、図４における側面４３の上面側端部４３ｇ、４３ｈとし、これらを半導体光素子１０の位置決めに用いた点のみが異なる。したがって、同一部分の説明は省略する。サブマウント４０ｄにおける側面４３の互いに垂直な上面側端部４３ａと上面側端部４３ｄとの間には、光の出射方向と直交する上面側端部４３ａに対して、半導体光素子１０の出射端面１２から出射される光の法線に対する角度θ２と同一の角度θ２を９０°から差し引いた角度（９０°−θ２）をなす位置決め用の上面側端部４３ｇが形成され、また同様に、側面４３の互いに垂直な上面側端部４３ｂと上面側端部４３ｃとの間には、上面側端部４３ａに平行な上面側端部４３ｃに対して角度（９０°−θ２）をなす位置決め用の上面側端部４３ｈが形成されている。

半導体光素子１０のサブマウント４０ｄの上面４２への実装は、半導体光素子１０の出射端面１２が位置決め用の上面側端部４３ｇ又は４３ｈと直交するように載置する。あるいは、半導体光素子１０の平面形状が矩形であるので、出射端面１２と平行な端面１３が位置決め用の上面側端部４３ｇ又は４３ｈと直交するように載置してもよい。これによって、半導体光素子１０から出射された光の出射方向をサブマウント端である上面側端部４３ａに対して直交させることができる。なお、この実施形態では、サブマウント４０ｄの側面４３に２つの位置決め用の上面側端部４３ｇ、４３ｈを形成する場合について説明したが、どちらか一方があればよいことは言うまでもない。

なお、上述の第１〜第４実施形態おいて、斜め出射の半導体光素子１０を、図６に示した斜めの光導波路を用いた半導体光素子としたが、図７に示した曲がった光導波路を用いた半導体光素子であってもよいことは言うまでもない。

本発明の第１実施形態の構成を示す図本発明の第２実施形態の構成を示す図本発明の第３実施形態の構成を示す図本発明の第４実施形態の構成を示す図従来例の概略構成を示す図斜めの光導波路を用いた半導体光素子を示す図曲がった光導波路を用いた半導体光素子を示す図

符号の説明

１０・・・半導体光素子、１１ａ，１１ｂ・・・光導波路、１２・・・出射端面、１３・・・端面、４０ａ〜４０ｄ・・・サブマウント、４１・・・下面、４２・・・上面、４３・・・側面、４３ａ〜４３ｈ・・・上面側端部、４４ａ〜４４ｄ・・・マーカ。

Claims

形状が多角形の下面（４１）と、該下面と平行かつ同一形状の上面（４２）と、前記下面と上面との間にほぼ垂直に形成された側面（４３）とを備えており、
出射端面から出射される光の出射方向が当該出射端面の法線に対して角度θ２である斜め出射の半導体光素子（１０）を前記上面に載置するサブマウントであって、
前記半導体光素子の出射端面から出射された光の出射方向が、前記側面の上面側端部（４３ａ〜４３ｈ）の一部の上面側端部と直交するように、当該半導体光素子を前記上面に位置決めして載置するための位置決め手段（４４ａ〜４４ｄ、４３ｅ〜４３ｈ）を備えたことを特徴とするサブマウント。
前記位置決め手段は、
前記上面に、前記光の出射方向と直交する上面側端部（４３ａ）又は該上面側端部に平行な上面側端部（４３ｃ）に対して角度θ２をなして形成された第１の位置決め用のマーカ（４４ａ、４４ｂ）を含み、
前記半導体光素子の出射端面が前記第１の位置決め用のマーカと平行に載置されることを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
前記位置決め手段は、
前記上面に、前記光の出射方向と直交する上面側端部（４３ａ）又は該上面側端部に平行な上面側端部（４３ｃ）に対して角度（９０°−θ２）をなして形成された第２の位置決め用のマーカ（４４ｃ、４４ｄ）を含み、
前記半導体光素子の出射端面が前記第２の位置決め用のマーカと直交するように載置されることを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
前記位置決め手段は、
前記側面に、前記光の出射方向と直交する上面側端部（４３ａ）又は該上面側端部に平行な上面側端部（４３ｃ）に対して前記角度θ２をなして隣り合って形成された第１の位置決め用の上面側端部（４３ｅ、４３ｆ）を含み、
前記半導体光素子の出射端面が前記第１の位置決め用の上面側端部と平行に載置されることを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
前記位置決め手段は、
前記側面に、前記光の出射方向と直交する上面側端部（４３ａ）又は該上面側端部に平行な上面側端部（４３ｃ）に対して角度（９０°−θ２）をなして隣り合って形成された第２の位置決め用の上面側端部（４３ｇ、４３ｈ）を含み、
前記半導体光素子の出射端面が前記第２の位置決め用の上面側端部と直交するように載置されることを特徴とする請求項１に記載のサブマウント。
請求項１〜５のいずれかに記載のサブマウント（４０ａ〜４０ｄ）と、
出射端面から出射される光の出射方向が当該出射端面の法線に対して角度θ２である斜め出射の半導体光素子（１０）とを備え、
該半導体光素子の出射端面から出射された光の出射方向が、前記サブマウントの側面の上面側端部の一部の上面側端部と直交するように、当該半導体光素子が前記サブマウントの上面に載置されていることを特徴とする光半導体装置。