JP2016162878A - Optical semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
Optical semiconductor device and method of manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016162878A JP2016162878A JP2015040072A JP2015040072A JP2016162878A JP 2016162878 A JP2016162878 A JP 2016162878A JP 2015040072 A JP2015040072 A JP 2015040072A JP 2015040072 A JP2015040072 A JP 2015040072A JP 2016162878 A JP2016162878 A JP 2016162878A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carrier
- semiconductor laser
- semiconductor device
- refractive index
- optical semiconductor
- 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
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、光半導体装置及び光半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to an optical semiconductor device and a method for manufacturing the optical semiconductor device.
光通信における発光素子として、直接変調型の半導体レーザ素子が用いられている。例えば特許文献1には、電極ストライプ幅及びクラッド層のキャリア濃度を適正に定めることにより、高速動作が可能な直接変調型の半導体レーザ素子が開示されている。
As a light emitting element in optical communication, a direct modulation type semiconductor laser element is used. For example,
例えば上述のような直接変調型の半導体レーザ素子では、高出力を得るために、一方の光出射面を含む端面に反射膜を形成することがある。この反射膜が形成された端面近傍は、光吸収により発熱しやすい。この発熱による温度上昇により端面近傍の材料が変質し、その吸収係数が増加すると、端面近傍の温度はさらに上昇していく。結果として、上記半導体レーザ素子では、端面が融解する等の光学損傷(COD:Catastrophic Optical Damage)が発生することがある。半導体レーザ素子において光学損傷が発生すると寿命が劣化してしまう。 For example, in the direct modulation type semiconductor laser device as described above, in order to obtain high output, a reflective film may be formed on an end surface including one light emitting surface. The vicinity of the end face on which the reflective film is formed tends to generate heat due to light absorption. As the temperature rises due to the heat generation, the material in the vicinity of the end face changes in quality, and when the absorption coefficient increases, the temperature in the vicinity of the end face further increases. As a result, in the semiconductor laser element, optical damage (COD: Catastrophic Optical Damage) such as melting of the end face may occur. When optical damage occurs in the semiconductor laser element, the lifetime is deteriorated.
本発明は、長寿命を有する光半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an optical semiconductor device having a long lifetime and a method for manufacturing the same.
本発明の一形態に係る光半導体装置は、半導体レーザと、半導体レーザを搭載する第1面、及び半導体レーザの導波路の一方の端面に対向する第2面を有するキャリアと、端面と第2面との間に設けられると共に、半導体レーザ及びキャリアの両方に接着される接着部と、を備える。 An optical semiconductor device according to an embodiment of the present invention includes a semiconductor laser, a carrier having a first surface on which the semiconductor laser is mounted, a second surface facing one end surface of the waveguide of the semiconductor laser, an end surface, and a second surface. And an adhesive portion that is provided between the semiconductor laser and the carrier.
本発明の他の一形態に係る光半導体装置の製造方法は、端面、端面と異なる面である表面、及び端面に設けられた反射膜を有する半導体レーザと、表面に対向する第1面、及び端面に対向する第2面を有するキャリアと、を備える光半導体装置において、キャリアの第1面上に第1接着部を形成すると共に、キャリアの第2面上に第2接着部を形成する工程と、半導体レーザの表面を第1接着部に当接させると共に、反射膜を第2接着部に当接させることによって、半導体レーザをキャリアに接合する工程と、を備える。 An optical semiconductor device manufacturing method according to another aspect of the present invention includes an end face, a surface that is different from the end face, and a semiconductor laser having a reflective film provided on the end face, a first face that faces the surface, and Forming a first adhesive portion on the first surface of the carrier and forming a second adhesive portion on the second surface of the carrier in an optical semiconductor device comprising: a carrier having a second surface facing the end surface; And a step of bringing the semiconductor laser into contact with the carrier by bringing the surface of the semiconductor laser into contact with the first adhesive portion and bringing the reflective film into contact with the second adhesive portion.
本発明によれば、長寿命を有する光半導体装置及びその製造方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical semiconductor device which has a long lifetime, and its manufacturing method can be provided.
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。本願発明の一実施形態は、半導体レーザと、半導体レーザを搭載する第1面、及び半導体レーザの導波路の一方の端面に対向する第2面を有するキャリアと、端面と第2面との間に設けられると共に、半導体レーザ及びキャリアの両方に接着される接着部と、を備える光半導体装置である。
[Description of Embodiment of Present Invention]
First, the contents of the embodiments of the present invention will be listed and described. One embodiment of the present invention includes a semiconductor laser, a first surface on which the semiconductor laser is mounted, a carrier having a second surface facing one end surface of the waveguide of the semiconductor laser, and between the end surface and the second surface And an adhesive portion that is attached to both the semiconductor laser and the carrier.
この光半導体装置によれば、半導体レーザの導波路の一方の端面と、キャリアの第2面とは、接着部を介して互いに接合している。この場合、上記端面近傍にて光吸収により発生した熱は、半導体レーザからキャリアの第1面に伝達するだけでなく、半導体レーザの端面から接着部を介してキャリアの第2面に伝達する。これにより、半導体レーザの端面近傍の温度が上昇しにくくなり、光学損傷等の発生が抑制される。したがって、長寿命を有する光半導体装置を提供できる。 According to this optical semiconductor device, one end face of the waveguide of the semiconductor laser and the second face of the carrier are joined to each other via the adhesive portion. In this case, the heat generated by light absorption in the vicinity of the end face is not only transmitted from the semiconductor laser to the first surface of the carrier, but also transmitted from the end face of the semiconductor laser to the second surface of the carrier through the adhesive portion. This makes it difficult for the temperature near the end face of the semiconductor laser to rise, and the occurrence of optical damage or the like is suppressed. Therefore, an optical semiconductor device having a long life can be provided.
また、端面には、順に積層された第1、第2及び第3の絶縁膜を含む反射膜が設けられ、第1の絶縁膜は、前記接着部側に位置しており、第2の絶縁膜の屈折率は、第1及び第3の絶縁膜の屈折率より高く、第2の絶縁膜の厚さは、半導体レーザから発振される光の波長のa/4倍であり、aは、1以上の奇数であってもよい。この場合、導波路からキャリアの第2面側に出射する光を、反射膜によって良好に反射できる。 In addition, a reflection film including first, second, and third insulating films stacked in order is provided on the end face, and the first insulating film is located on the bonding portion side, and the second insulating film The refractive index of the film is higher than the refractive indexes of the first and third insulating films, the thickness of the second insulating film is a / 4 times the wavelength of light oscillated from the semiconductor laser, and a is It may be an odd number of 1 or more. In this case, the light emitted from the waveguide to the second surface side of the carrier can be favorably reflected by the reflective film.
また、反射膜は、第3の絶縁膜側から順に積層された、第4及び第5の絶縁膜をさらに含み、第4の絶縁膜の屈折率は、第1、第3及び5の絶縁膜の屈折率より高く、第4の絶縁膜の厚さは、半導体レーザから発振される光の波長のb/4倍であり、bは、aと異なる数であると共に1以上の奇数であってもよい。この場合、導波路からキャリアの第2面側に出射する光を、反射膜によって一層良好に反射できる。 The reflective film further includes fourth and fifth insulating films laminated in order from the third insulating film side, and the refractive index of the fourth insulating film is the first, third, and fifth insulating films. And the thickness of the fourth insulating film is b / 4 times the wavelength of the light oscillated from the semiconductor laser, and b is a number different from a and an odd number of 1 or more. Also good. In this case, the light emitted from the waveguide to the second surface side of the carrier can be reflected more favorably by the reflective film.
また、キャリアは、酸化アルミニウム,銅タングステン,窒化アルミニウム,ケイ素及び炭化ケイ素の少なくとも一つを含んでもよい。この場合、キャリアは熱伝導率の高い材質を含むので、半導体レーザにて発生した熱を良好にキャリアに伝達できる。 The carrier may include at least one of aluminum oxide, copper tungsten, aluminum nitride, silicon, and silicon carbide. In this case, since the carrier includes a material having high thermal conductivity, heat generated by the semiconductor laser can be transmitted to the carrier satisfactorily.
また、上記光半導体装置は、キャリアとは独立して設けられるヒートシンクと、ヒートシンクに搭載される集積回路と、をさらに備え、キャリアは、第2面及び第2面に交差する頂面が含まれる突出部を有し、突出部の頂面には、伝送線路基板が設けられており、半導体レーザは、伝送線路基板及びワイヤを介して、集積回路に電気的に接続されてもよい。この場合、半導体レーザと集積回路とを互いに電気的に接続するためのワイヤの長さを、伝送線路基板がキャリアに設けられている分短くできる。これにより、光半導体装置のサイズを変更することなく、ワイヤによる信号損失等を抑制できる。 The optical semiconductor device further includes a heat sink provided independently of the carrier and an integrated circuit mounted on the heat sink, and the carrier includes a second surface and a top surface intersecting the second surface. A transmission line substrate may be provided on the top surface of the protrusion, and the semiconductor laser may be electrically connected to the integrated circuit via the transmission line substrate and a wire. In this case, the length of the wire for electrically connecting the semiconductor laser and the integrated circuit to each other can be shortened by the transmission line substrate provided on the carrier. Thereby, the signal loss etc. by a wire can be suppressed, without changing the size of an optical semiconductor device.
また、伝送線路基板における集積回路側の一端から集積回路までの距離は、キャリアにおける集積回路側の側面から集積回路までの距離よりも近くてもよい。この場合、ワイヤの長さをさらに短くすることができ、当該ワイヤによる信号損失等をより抑制できる。 Further, the distance from one end of the transmission line substrate on the integrated circuit side to the integrated circuit may be closer than the distance from the side surface of the carrier on the integrated circuit side to the integrated circuit. In this case, the length of the wire can be further shortened, and signal loss due to the wire can be further suppressed.
本願発明の他の一実施形態は、端面、端面と異なる面である表面、及び端面に設けられた反射膜を有する半導体レーザと、表面に対向する第1面、及び端面に対向する第2面を有するキャリアと、を備える光半導体装置において、キャリアの第1面上に第1接着部を形成すると共に、キャリアの第2面上に第2接着部を形成する工程と、半導体レーザの表面を第1接着部に当接させると共に、反射膜を第2接着部に当接させることによって、半導体レーザをキャリアに接合する工程と、を備える光半導体装置の製造方法である。 Another embodiment of the present invention is a semiconductor laser having an end surface, a surface different from the end surface, and a reflective film provided on the end surface, a first surface facing the surface, and a second surface facing the end surface. And forming a first adhesive portion on the first surface of the carrier and forming a second adhesive portion on the second surface of the carrier, and a surface of the semiconductor laser. And a step of bringing the reflective film into contact with the second adhesive portion and bringing the semiconductor laser into contact with the carrier.
この光半導体装置の製造方法によれば、半導体レーザの表面を第1接着部に当接させると共に、反射膜を第2接着部に当接させることによって、半導体レーザをキャリアに接合する。この場合、上記端面近傍にて光吸収により発生した熱は、半導体レーザの表面から第1接着部を介してキャリアの第1面に伝達するだけでなく、半導体レーザの端面から反射膜及び第2接着部を介してキャリアの第2面に伝達する。これにより、半導体レーザの端面近傍の温度が上昇しにくくなり、光学損傷等の発生が抑制される。したがって、上記製造方法によれば、長寿命を有する光半導体装置を提供できる。 According to this method of manufacturing an optical semiconductor device, the semiconductor laser is bonded to the carrier by bringing the surface of the semiconductor laser into contact with the first adhesive portion and bringing the reflective film into contact with the second adhesive portion. In this case, the heat generated by light absorption in the vicinity of the end face is not only transmitted from the surface of the semiconductor laser to the first surface of the carrier via the first adhesive portion, but also from the end face of the semiconductor laser to the reflective film and the second film. It transmits to the 2nd surface of a carrier via an adhesion part. This makes it difficult for the temperature near the end face of the semiconductor laser to rise, and the occurrence of optical damage or the like is suppressed. Therefore, according to the manufacturing method, an optical semiconductor device having a long lifetime can be provided.
[本願発明の実施形態の詳細]
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
[Details of the embodiment of the present invention]
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same functions, and redundant description is omitted.
(第1実施形態)
図1(a)は、第1実施形態に係る光半導体装置の一部を示す平面図である。図1(b)は、図1(a)のIb−Ib線矢視断面図である。図1(c)は、図1(a)のIc−Ic線矢視断面図である。図1(a)〜(c)に示されるように、光半導体装置1は、キャリア2に搭載される半導体レーザ3を有する。以下では、図1(a)の所定方向を方向D1とし、図1(a)の所定方向に交差する方向を方向D2とし、キャリア2の厚さ方向を方向D3と定義する。本実施形態では、方向D1と方向D2とは互いに直交しており、方向D1(又は方向D2)と方向D3とは互いに直交している。
(First embodiment)
FIG. 1A is a plan view showing a part of the optical semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line Ib-Ib in FIG. FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line Ic-Ic in FIG. As shown in FIGS. 1A to 1C, the
キャリア2は、熱伝導率の高い材料から構成される部材である。キャリア2は、例えば酸化アルミニウム(AlOx),銅タングステン(CuW),窒化アルミニウム(AlN),ケイ素(Si)及び炭化ケイ素(SiN)の少なくとも一つを含んでいる。本実施形態に係るキャリア2は、CuWから構成されており、導電性を有する。
The
キャリア2は、略矩形状の基材の一部に段差4が設けられた部材である。この段差4は、例えばキャリア2の一部を除去することにより形成されており、方向D3に交差する方向(方向D1及び方向D2)に沿って延在する第1面4a、及び方向D3に沿って延在する第2面4bを有する。本実施形態では、第1面4aと第2面4bとは、互いに垂直又は略垂直である。第1面4a上には、第1接着部5が設けられている。第1接着部5は、キャリア2と半導体レーザ3とを互いに接合するためのものであり、例えば導電性を有するAuSn、SnIn、SnBi、又はInAgSb等の合金製はんだである。また、第2面4b上には、第2接着部6が設けられている。第2接着部6は、キャリア2と半導体レーザ3とを互いに接合するためのものであり、例えば融点が120℃程度の銀含有エポキシ樹脂(Ag−エポキシ樹脂)、及び融点が200℃程度のアルミニウム含有エポキシ樹脂(Al−エポキシ樹脂)の混合物等が用いられる。
The
キャリア2の段差4が設けられている主面側には、第2面4b及び当該第2面4bに交差する頂面41aを有する突出部41が設けられている。突出部41は、方向D3に沿って第1面4aよりもキャリア2の外側(上方)に突出している。本実施形態では、頂面41aと第2面4bは、互いに垂直又は略垂直である。図1(b)に示されるように、頂面41aは、方向D3において第1面4aよりもキャリア2の外側に位置し、方向D3から見て第1面4aと並んで設けられている。
On the main surface side where the
半導体レーザ3は、段差4に搭載される直接変調型のレーザ素子である。図1(a)に示されるように、半導体レーザ3の形状は、方向D3から見て四角形状となっている。半導体レーザ3の方向D1に沿った長さ(素子長)は、例えば200μm〜500μmであり、方向D2に沿った長さ(幅)は、例えば200μm〜500μmである。図1(c)に示されるように、半導体レーザ3は、後述する導波路12に沿った一対の表面3a,3dと、導波路12の共振端面をそれぞれ含む一対の端面3b,3cとを有する。半導体レーザ3の表面3aと、キャリア2の第1面4aとは互いに対向しており、第1接着部5を介して互いに接合している。
The
半導体レーザ3の一対の端面3b,3cは方向D1と交差する。一方の端面3b上には、絶縁性の反射膜7が設けられている。反射膜7は、例えば酸化チタン(TiO2)からなる層、酸化シリコン(SiOx)からなる層、酸化アルミニウム(AlOx)からなる層、及び窒化アルミニウム(AlN)からなる層の内、少なくとも2種類以上の層を含む。反射膜7の合計厚さは、例えば750nm〜1460nmである。反射膜7は、例えば全反射条件を満たす厚さを有することが好ましい。
The pair of end faces 3b and 3c of the
図2(a)は、図1(c)において反射膜7の一部及びその周辺を拡大した図である。図2(a)に示されるように、反射膜7は、例えば半導体レーザ3の端面3b側から方向D1に沿って順に積層された、低屈折率膜7a、高屈折率膜7b、低屈折率膜7c、高屈折率膜7d、低屈折率膜7e、高屈折率膜7f、低屈折率膜7gを含む。低屈折率膜7a、高屈折率膜7b、低屈折率膜7c、高屈折率膜7d、低屈折率膜7e、高屈折率膜7f、低屈折率膜7gのそれぞれは、絶縁膜である。高屈折率膜7b、高屈折率膜7d、及び高屈折率膜7fの屈折率は、低屈折率膜7a、低屈折率膜7c、低屈折率膜7e、及び低屈折率膜7gの屈折率よりも高い。高屈折率膜7b、高屈折率膜7d、及び高屈折率膜7fの屈折率は2.3±0.2であり、例えば2.20である。低屈折率膜7a、低屈折率膜7c、低屈折率膜7e、及び低屈折率膜7gの屈折率は、1.5±0.2であり、例えば1.47である。反射膜7の低屈折率膜7gは、第2接着部6と接触する。高屈折率膜7bと、高屈折率膜7dと、低屈折率膜7gに接触する高屈折率膜7fとの厚さは、半導体レーザ3から発振される光の波長の4分の1の奇数倍である。これにより、反射膜7は、良好な反射率を得ることができる。また、高屈折率膜7fの厚さは、高屈折率膜7b及び高屈折率膜7dの厚さと異なる。換言すれば、高屈折率膜7fの厚さは半導体レーザ3から発振される光の波長のa/4倍、高屈折率膜7d,7dの厚さは半導体レーザ3から発振される光の波長のb/4倍であり、a,bは、1以上の奇数であって、互いに異なる数である。具体的には、低屈折率膜7a、低屈折率膜7c、及び低屈折率膜7eは、例えば酸化シリコン膜であり、これらの厚さは270nm±20nmである。高屈折率膜7b及び高屈折率膜7dは、例えば酸化チタン膜であり、これらの厚さは190nm±20nmである。高屈折率膜7fは、例えば酸化チタン膜であり、この厚さは100nm±20nmである。低屈折率膜7gは、例えば酸化シリコン膜であり、この厚さは30nm±10nmである。このような反射膜7における半導体レーザ3から発振される光の波長の反射率は、80%以上である。
FIG. 2A is an enlarged view of a part of the
図2(b)は、図2(a)の別の態様を示す拡大図である。図2(b)に示されるように、例えば半導体レーザ3の端面3b上の反射膜7は、方向D1に沿って順に積層される、低屈折率膜7e、高屈折率膜7f、及び低屈折率膜7gのみを含んでもよい。この場合、低屈折率膜7gは、反射膜7において最も第2接着部6側に位置している。低屈折率膜7e,7gは、例えば酸化シリコン膜であり、これらの厚さは270nm±20nmである。高屈折率膜7fは、例えば酸化チタン膜であり、この厚さは100nm±20nmである。このような反射膜7における半導体レーザ3から発振される光の波長の反射率は、50%以上であり、該反射膜7は十分な光反射性能を有する。
FIG.2 (b) is an enlarged view which shows another aspect of Fig.2 (a). As shown in FIG. 2B, for example, the
第2接着部6の屈折率は、空気の屈折率を1とした場合、例えば1.55〜1.61である。また、第2接着部6の厚さは、例えば数μmである。このような第2接着部6を用いる場合、半導体レーザ3の端面3bから出射される光は、キャリア2に反射したことによる戻り光に影響されにくくなる。なお、第2接着部6の厚さは、第2接着部6が設けられない場合における反射膜7とキャリア2との間の方向D1に沿った距離と異なる厚さとなる。
The refractive index of the
図1に戻って、半導体レーザ3の他方の端面3c上には、無反射膜8が設けられている。無反射膜8は、例えば酸化チタン及び酸化アルミニウムの一方又は双方を含む。ここでの半導体レーザ3から発振される光の波長における無反射膜8の反射率は、1%未満であることが好ましい。
Returning to FIG. 1, an
半導体レーザ3の端面3bと、キャリア2の第2面4bとは互いに対向しており、端面3bと第2面4bとの間には積層体9が設けられている。積層体9は、上述した反射膜7と第2接着部6とによって形成されている。したがって、半導体レーザ3の端面3bと、キャリア2の第2面4bとは、積層体9を介して互いに接合している。具体的には、反射膜7と第2面4bとが、第2接着部6を介して互いに接合している。この積層体9には、第2接着部6及び反射膜7以外の膜が含まれてもよい。
The
半導体レーザ3は、導波路12、電極13,14、配線15,16、電極パッド17,18、半導体基板21、第1クラッド層22、埋め込み層23、及び絶縁膜24を備えている。半導体基板21は、例えばn型InP基板等であり、その厚さは例えば100μm〜200μmである。第1クラッド層22は、例えばn型InP層である。埋め込み層23は、第1クラッド層22上に設けられており、例えばp型InP層、n型InP層、p型InP層の順に積層された構造、或いは半絶縁性半導体による単層構造を有している。絶縁膜24は、埋め込み層23、並びに後述する溝25,26及びメサ構造30を覆うように設けられており、例えば酸化ケイ素及び窒化ケイ素の一方又は双方を含む。
The
半導体レーザ3は、方向D1に沿って延在する一対の溝25,26を有する。一対の溝25,26は、例えば第1クラッド層22の一部及び埋め込み層23の一部が除去されることによって形成されている。一対の溝25,26の表面は、一部を除いて絶縁膜24によって覆われている。具体的には、溝25の底面25aを覆う絶縁膜24の一部に開口部24aが設けられており、半導体基板21の一部が露出している。この開口部24aを埋設するように電極13が設けられている。電極13は、開口部24aを介して半導体基板21に接続されており、半導体基板21を介して導波路12に電気的に接続されている。電極13は、例えばAuZnの金属層又はこれらの金属を含む合金層である。
The
導波路12は、一対の溝25,26によって挟まれるメサ構造30内に形成されている。図1(c)に示されるように、導波路12は、光出射方向である方向D1に沿って延在するストライプ状の活性層である。メサ構造30は、第1クラッド層31と、第2クラッド層32と、導波路12と、埋め込み層33と、回折格子34とを有している。第1クラッド層31は、第1クラッド層22と同じn型InP層であり、導波路12と半導体基板21との間に設けられる。第2クラッド層32は、導波路12上に設けられており、例えばp型InP層である。埋め込み層33は、埋め込み層23と同じ構造を有している。回折格子34は、方向D3において導波路12と重なるように第1クラッド層31内に設けられており、第1クラッド層31とは異なる屈折率を有する。第1クラッド層31がn型InP層である場合、回折格子34は、例えばInGaAsPを含む。
The
図1(c)に示されるように、導波路12は、一対の共振端面12a、12bを有している。共振端面12aは半導体レーザ3の端面3bに含まれ、共振端面12bは半導体レーザ3の端面3cに含まれる。導波路12は、例えば多重量子井戸(MQW:multi quantum well)構造となるように、複数のInGaAsP層を有している。なお、半導体レーザ3における表面3a,3dは、導波路12に沿って延在する。
As shown in FIG. 1C, the
図1(b)に示されるように、導波路12上の絶縁膜24の一部には開口部24bが設けられており、第2クラッド層32の一部が露出している。この開口部24bを埋設するように電極14が設けられている。電極14は、導波路12に電流を供給する。電極14は、例えばAuZn等の金属層又はこれらの金属を含む合金層である。
As shown in FIG. 1B, an
配線15は、溝25からメサ構造30と反対側に向かって延在している。配線15は、例えば金(Au)からなる金属層である。配線15の一端は、溝25内に設けられている電極13に接続されている。配線15の他端は、電極パッド17に接続されている。電極パッド17の表面には、例えば基準電位を有するワイヤがボンディング接続される。配線16は、メサ構造30から溝26側に向かって延在している。配線16は、例えば金(Au)からなる金属層である。配線16には変調信号及びバイアス電流が供給される。配線16の一端は、メサ構造30上に位置しており、電極14に接続されている。配線16の他端は、電極パッド18に接続されている。電極パッド18の表面には、例えば変調信号が供給されるワイヤと、バイアス電流が供給されるワイヤとがボンディング接続される。
The
次に、第1実施形態に係る光半導体装置1の製造方法について図3及び図4を用いながら説明する。図3(a)〜(c)及び図4(a)〜(c)は、第1実施形態に係る光半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
Next, a method for manufacturing the
まず、図3(a)に示されるように、キャリア2を準備する。また、これとは別に、上述した半導体レーザ3(図1(a)〜図1(c)を参照)を準備する。半導体レーザ3の端面3b上には、反射膜7が設けられている。
First, as shown in FIG. 3A, the
次に、図3(b)に示されるように、キャリア2の一部を除去することにより、第1面4a及び第2面4bを有する段差4をキャリア2に形成する。例えばエッチング、研磨、又は切削加工等の公知の方法によって段差4をキャリア2に形成する。段差4の形成と同時に、第2面4b及び当該第2面4bに交差する頂面41aを有する突出部41をキャリア2に形成する。
Next, as shown in FIG. 3B, a
次に、図3(c)に示されるように、段差4の第1面4a上に、例えば滴下法等によって第1接着部5を形成する。また、図4(a)に示されるように、段差4の第2面4b上に、例えば塗布法又はディスペンサ法等によって第2接着部6を形成する。このとき、第1接着部5及び第2接着部6が共に融解する温度にて、第2接着部6が形成される。なお、第1接着部5及び第2接着部6の形成順序は、特に限定されない。よって、第1接着部5の形成後に第2接着部6を形成してもよいし、第2接着部6の形成後に第1接着部5を形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 3C, the first
次に、図4(b),(c)に示されるように、半導体レーザ3をキャリア2に搭載する。まず、半導体レーザ3の表面3aを第1面4aに対向させると共に、端面3bを第2面4bに対向させる。そして、表面3aを第1接着部5に当接させると共に、反射膜7を第2接着部6に当接させる。その後、冷却することによって第1接着部5及び第2接着部6を固着させ、半導体レーザ3をキャリア2に接合する。以上の工程を経て、キャリア2に搭載された半導体レーザ3を有する光半導体装置1の一部を形成する。
Next, as shown in FIGS. 4B and 4C, the
以上に説明した製造方法によって形成される、第1実施形態に係る光半導体装置1によって得られる効果について説明する。図5(a)は、比較例に係る光半導体装置の一部を示す平面図であり、図5(b)は、図5(a)のVb−Vb線矢視断面図である。図5(a),(b)に示されるように、光半導体装置101におけるキャリア102には、段差が形成されていない。比較例において、半導体レーザ3は、第1接着部5を介してキャリア102の主面102aに接合されている。この場合、半導体レーザ3の駆動中、反射膜7が形成された端面3b近傍に熱が蓄積されやすく、光学損傷が発生するおそれがある。したがって、比較例に係る光半導体装置101の寿命が劣化することがある。
The effects obtained by the
これに対して、第1実施形態に係る製造方法によって製造された光半導体装置1によれば、半導体レーザ3の表面3aとキャリア2の第1面4aとは、第1接着部5を介して互いに接合している。また、半導体レーザ3の端面3bとキャリア2の第2面4bとは、積層体9(第2接着部6及び反射膜7)を介して互いに接合している。この場合、上記端面3b近傍にて光吸収により発生した熱は、半導体レーザ3の表面3aから第1接着部5を介してキャリア2の第1面4aに伝達するだけでなく、半導体レーザ3の端面3bから積層体9を介してキャリア2の第2面4bに伝達する。これにより、半導体レーザ3の端面3b近傍の温度が上昇しにくくなり、光学損傷等の発生が抑制される。したがって、長寿命を有する光半導体装置1を提供できる。
On the other hand, according to the
また、近年の半導体レーザ等が小型化されているので、当該半導体レーザの共振器長等が短くなっている。このような半導体レーザの放熱経路が限定的になっている場合、第1実施形態に係る光半導体装置1の構造が好適に採用できる。
In addition, since semiconductor lasers and the like in recent years have been downsized, the resonator length and the like of the semiconductor laser have been shortened. When the heat dissipation path of such a semiconductor laser is limited, the structure of the
また、端面3bには、順に積層された低屈折率膜7g(第1の絶縁膜)、高屈折率膜7f(第2の絶縁膜)、及び低屈折率膜7e(第3の絶縁膜)を含む反射膜7が設けられ、低屈折率膜7gは、第2接着部6側に位置しており、高屈折率膜7fの屈折率は、低屈折率膜7g及び低屈折率膜7eの屈折率より高く、高屈折率膜7fの厚さは、半導体レーザ3から発振される光の波長のa/4倍であり、aは、1以上の奇数であってもよい。この場合、導波路12からキャリア2の第2面4b側に出射する光を、反射膜7によって良好に反射できる。
Further, on the
また、反射膜7は、低屈折率膜7e側から順に積層される、高屈折率膜7d(第4の絶縁膜)及び低屈折率膜7c(第5の絶縁膜)をさらに含み、高屈折率膜7dの屈折率は、低屈折率膜7c、7e、7gの屈折率より高く、高屈折率膜7dの厚さは、半導体レーザ3から発振される光の波長のb/4倍であり、bは、aと異なる数であると共に1以上の奇数であってもよい。この場合、導波路12からキャリア2の第2面4b側に出射する光を、反射膜7によって一層良好に反射できる。
The
また、キャリア2は、酸化アルミニウム,銅タングステン,窒化アルミニウム,ケイ素及び炭化ケイ素の少なくとも一つを含んでもよい。この場合、キャリア2は熱伝導率の高い材質を含むので、半導体レーザ3にて発生した熱を良好にキャリア2に伝達できる。なお、キャリア2が絶縁体である場合、キャリア2と第1接着部5との間に金属又は合金製の導電膜が形成されてもよい。これにより、第1接着部5がキャリア2から剥離することを抑制すると共に、第1接着部5を介した半導体レーザ3への電気伝導が良好になる。
The
(第1変形例)
図6(a)は、第1実施形態の第1変形例に係る光半導体装置の一部を示す平面図であり、図6(b)は、図6(a)のVIb−VIb線矢視断面図である。図6(a),(b)に示されるように、キャリア2における突出部41の頂面41a上には、伝送線路基板42が設けられている。伝送線路基板42は、絶縁基板43と、絶縁基板43上に設けられる導電層(マイクロストリップライン)44〜46とを有している。絶縁基板43は、例えば酸化ケイ素(SiOx)、窒化ケイ素(SiN)、又は酸化アルミニウム等からなる基板である。導電層44〜46は、例えば金等を含む金属又は合金を含んでいる。導電層44は、例えば基準電位とされる。導電層45には、例えばバイアス電流が供給され、導電層46には、例えば変調電流が供給される。導電層44は、ワイヤW1を介して電極パッド17に接続されている。導電層45はワイヤW2を介して電極パッド18に接続されており、導電層46はワイヤW2よりも短いワイヤW3を介して電極パッド18に接続されている。
(First modification)
FIG. 6A is a plan view showing a part of the optical semiconductor device according to the first modification of the first embodiment, and FIG. 6B is a view taken along the line VIb-VIb in FIG. It is sectional drawing. As shown in FIGS. 6A and 6B, a
図7(a)は、第1変形例に係る光半導体装置を示す平面図であり、図7(b)は、図7(a)のVIIb−VIIb線矢視断面図である。図7(a),(b)に示されるように、光半導体装置1Aは、半導体レーザ3が搭載されたキャリア2に加えて、集積回路52が搭載されたヒートシンク51を有する。集積回路52からは、3つの配線53〜55がキャリア2に向けて延びている。集積回路52は発熱体となるので、キャリア2とヒートシンク51とは、互いに独立して(離間して)設けられている。
FIG. 7A is a plan view showing the optical semiconductor device according to the first modification, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line VIIb-VIIb in FIG. As shown in FIGS. 7A and 7B, the
集積回路52は、基準電位、変調電流及びバイアス電流等を供給する回路である。配線53は、ワイヤW4を介して導電層44に接続されており、集積回路52からの基準電位を導電層44に提供する。配線54は、ワイヤW5を介して導電層45に接続されており、集積回路52からのバイアス電流を導電層44に提供する。配線55は、ワイヤW6を介して導電層46に接続されており、集積回路52からの変調電流を導電層44に提供する。このように、半導体レーザ3は、伝送線路基板42及びワイヤW1〜W6を介して、集積回路52に接続されている。
The
図8は、比較例に係る光半導体装置を示す平面図である。図8に示されるように、光半導体装置101Aには、伝送線路基板が設けられていない。このような光半導体装置101Aでは、電極パッド17はワイヤW11を介して配線53に接続され、電極パッド18は、ワイヤW12を介して配線54に接続されるとともにワイヤW13を介して配線55に接続される。この場合、キャリア2とヒートシンク51とが互いに独立して(離間して)配置されることにより、ワイヤW11〜W13が長くなり、当該ワイヤW11〜W13による信号損失等が発生する。
FIG. 8 is a plan view showing an optical semiconductor device according to a comparative example. As shown in FIG. 8, the
これに対して、第1変形例に係る光半導体装置1Aでは、半導体レーザ3と集積回路52とを互いに電気的に接続するためのワイヤW1〜W6の長さを、伝送線路基板42がキャリア2に設けられている分短くできる。これにより、光半導体装置1Aのサイズを変更することなく、ワイヤW1〜W6による信号損失等を抑制できる。また、第1変形例に係る光半導体装置1Aにおいても、第1実施形態に係る光半導体装置1と同様の効果が奏される。
In contrast, in the
(第2変形例)
図9(a)は、第1実施形態の第2変形例に係る光半導体装置を示す平面図であり、図9(b)は、図9(a)のIXb−IXb線矢視断面図である。図9(a),(b)に示されるように、光半導体装置1Bの伝送線路基板42Aは、集積回路52に向けて延出する延出部47を有している。この延出部47における集積回路52側の一端42bから集積回路52までの距離L1は、キャリア2における集積回路52側の側面2aから集積回路52までの距離L2よりも近い。言い換えれば、延出部47は、方向D3においてキャリア2と重なっていない。また、延出部47上には、他の導電層44,45よりも長い導電層46が形成されている。このように延出部47上に導電層46が形成されることにより、ワイヤW6の長さをさらに短くすることができ、当該ワイヤW6による信号損失等をより抑制できる。加えて、第2変形例に係る光半導体装置1Bにおいても、第1変形例に係る光半導体装置1Aと同様の効果が奏される。
(Second modification)
FIG. 9A is a plan view showing an optical semiconductor device according to a second modification of the first embodiment, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along line IXb-IXb in FIG. 9A. is there. As shown in FIGS. 9A and 9B, the
本発明による光半導体装置及び光半導体装置の製造方法は、上述した実施形態及び変形例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態におけるキャリアは、方向D3から見て平行四辺形状でもよく、角が丸まった四角形状でもよい。 The optical semiconductor device and the manufacturing method of the optical semiconductor device according to the present invention are not limited to the above-described embodiments and modifications, and various other modifications are possible. For example, the carrier in the above embodiment may have a parallelogram shape as viewed from the direction D3 or may have a quadrangular shape with rounded corners.
1,1A,1B…光半導体装置、2…キャリア、3…半導体レーザ、3a…表面、3b,3c…端面、4…段差、4a…第1面、4b…第2面、5…第1接着部、6…第2接着部、7…反射膜、7a,7c,7e,7g…低屈折率膜、7b,7d,7f…高屈折率膜、9…積層体、12…導波路、12a,12b…共振端面、41…突出部、41a…頂面、42,42A…伝送線路基板、43…絶縁基板、44〜46…導電層、47…延出部、51…ヒートシンク、52…集積回路、D1〜D3…方向、W1〜W6…ワイヤ。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記半導体レーザを搭載する第1面、及び前記半導体レーザの導波路の一方の端面に対向する第2面を有するキャリアと、
前記端面と前記第2面との間に設けられ、前記半導体レーザ及び前記キャリアの両方に接着される接着部と、
を備える光半導体装置。 A semiconductor laser;
A carrier having a first surface on which the semiconductor laser is mounted and a second surface facing one end surface of the waveguide of the semiconductor laser;
An adhesive portion provided between the end surface and the second surface and bonded to both the semiconductor laser and the carrier;
An optical semiconductor device comprising:
前記第1の絶縁膜は、前記接着部側に位置しており、
前記第2の絶縁膜の屈折率は、前記第1及び前記第3の絶縁膜の屈折率より高く、
前記第2の絶縁膜の厚さは、前記半導体レーザから発振される光の波長のa/4倍であり、
aは、1以上の奇数である、請求項1に記載の光半導体装置。 The end face is provided with a reflective film including first, second and third insulating films stacked in order,
The first insulating film is located on the bonding portion side,
The refractive index of the second insulating film is higher than the refractive indexes of the first and third insulating films,
The thickness of the second insulating film is a / 4 times the wavelength of light oscillated from the semiconductor laser,
The optical semiconductor device according to claim 1, wherein a is an odd number of 1 or more.
前記第4の絶縁膜の屈折率は、前記第1、前記第3及び前記第5の絶縁膜の屈折率より高く、
前記第4の絶縁膜の厚さは、前記半導体レーザから発振される光の波長のb/4倍であり、
bは、aと異なる数であると共に1以上の奇数である、請求項2に記載の光半導体装置。 The reflective film further includes fourth and fifth insulating films stacked in order from the third insulating film side,
The refractive index of the fourth insulating film is higher than the refractive indexes of the first, third, and fifth insulating films,
The thickness of the fourth insulating film is b / 4 times the wavelength of light oscillated from the semiconductor laser,
The optical semiconductor device according to claim 2, wherein b is a number different from a and an odd number of 1 or more.
前記ヒートシンクに搭載される集積回路と、
をさらに備え、
前記キャリアは、前記第2面及び前記第2面に交差する頂面が含まれる突出部を有し、
前記突出部の前記頂面には、伝送線路基板が設けられており、
前記半導体レーザは、前記伝送線路基板及びワイヤを介して、前記集積回路に電気的に接続される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の光半導体装置。 A heat sink provided independently of the carrier;
An integrated circuit mounted on the heat sink;
Further comprising
The carrier has a protrusion including a second surface and a top surface intersecting the second surface;
A transmission line substrate is provided on the top surface of the protrusion,
The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor laser is electrically connected to the integrated circuit via the transmission line substrate and a wire.
前記表面に対向する第1面、及び前記端面に対向する第2面を有するキャリアと、
を備える光半導体装置において、
前記キャリアの前記第1面上に第1接着部を形成すると共に、前記キャリアの前記第2面上に第2接着部を形成する工程と、
前記半導体レーザの表面を前記第1接着部に当接させると共に、前記反射膜を前記第2接着部に当接させることによって、前記半導体レーザを前記キャリアに接合する工程と、
を備える光半導体装置の製造方法。 A semiconductor laser having an end face, a surface different from the end face, and a reflective film provided on the end face;
A carrier having a first surface facing the surface and a second surface facing the end surface;
In an optical semiconductor device comprising:
Forming a first adhesive portion on the first surface of the carrier and forming a second adhesive portion on the second surface of the carrier;
Bonding the semiconductor laser to the carrier by bringing the surface of the semiconductor laser into contact with the first adhesive portion and bringing the reflective film into contact with the second adhesive portion;
An optical semiconductor device manufacturing method comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015040072A JP2016162878A (en) | 2015-03-02 | 2015-03-02 | Optical semiconductor device and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015040072A JP2016162878A (en) | 2015-03-02 | 2015-03-02 | Optical semiconductor device and method of manufacturing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016162878A true JP2016162878A (en) | 2016-09-05 |
Family
ID=56845494
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015040072A Pending JP2016162878A (en) | 2015-03-02 | 2015-03-02 | Optical semiconductor device and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016162878A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6928199B1 (en) * | 2020-10-01 | 2021-09-01 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor laser device |
-
2015
- 2015-03-02 JP JP2015040072A patent/JP2016162878A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6928199B1 (en) * | 2020-10-01 | 2021-09-01 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor laser device |
WO2022070388A1 (en) * | 2020-10-01 | 2022-04-07 | 三菱電機株式会社 | Semiconductor laser device |
CN116235371A (en) * | 2020-10-01 | 2023-06-06 | 三菱电机株式会社 | Semiconductor laser device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5368957B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor laser chip | |
US7817695B2 (en) | Lateral optically pumped surface-emitting semiconductor laser on a heat sink | |
US9799808B2 (en) | Light emitting element and light emitting element package | |
JP4845132B2 (en) | Semiconductor laser device, manufacturing method thereof, and manufacturing method of optical semiconductor device | |
JP2010041035A (en) | Semiconductor laser device and method of manufacturing the same, and optical pickup device | |
WO2021200550A1 (en) | Quantum cascade laser element, quantum cascade laser device, and method for manufacturing quantum cascade laser device | |
JP2009064961A (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method therefor | |
JP5214844B2 (en) | Optical semiconductor device | |
JP5103008B2 (en) | Semiconductor laser device and semiconductor laser device | |
JP6231389B2 (en) | Semiconductor optical device and optical module | |
KR101517277B1 (en) | Multi-beam semiconductor laser apparatus | |
JPH07115247A (en) | Semiconductor laser and its fabrication | |
JP2003031905A (en) | Multi-beam semiconductor laser element and semiconductor laser | |
US9397473B2 (en) | Laser diode and transmitter module | |
JP2016162878A (en) | Optical semiconductor device and method of manufacturing the same | |
JP2020021964A (en) | Light-emitting element and light-emitting element package | |
JP5867026B2 (en) | Laser equipment | |
JP2006190854A (en) | Light emitting diode | |
JP2016012718A (en) | Semiconductor laser element | |
JP7473839B2 (en) | Laser diode element and its manufacturing method | |
JP5410195B2 (en) | Multi-beam semiconductor laser device | |
US20230130363A1 (en) | Quantum cascade laser element and quantum cascade laser device | |
US20230148134A1 (en) | Quantum-cascade laser element and quantum-cascade laser device | |
JP2018026597A (en) | Light-emitting device and light-emitting device package | |
JP5779214B2 (en) | Multi-beam semiconductor laser device |