JP2018170454A - 光半導体装置 - Google Patents
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Abstract
Description
最初に本願発明の実施形態の内容を列記して説明する。
(2)前記光半導体素子は量子カスケードレーザでもよい。量子カスケードレーザは例えば中赤外光など、光通信波長帯よりも長波長の光を出力する。第1光吸収膜はこうした光を吸収するため、反射光の影響を抑制することができる。
(3)前記第1光吸収膜は、酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコン、アルミナ、ベンゾシクロブテンまたはポリイミドでもよい。第1光吸収膜が高い光吸収率を有するため、反射光の影響を効果的に抑制することができる。
(4)前記第1光吸収膜の厚さは0.2μm以上、5μm以下としてもよい。第1光吸収膜は高い光吸収率を有し、かつ厚すぎないため光半導体装置の放熱性の低下が抑制される。
(5)前記光半導体素子が出力する前記光の波長は7μm以上、30μm以下としてもよい。第1光吸収膜が当該波長の光に対して高い光吸収率を有することで、反射光の影響を効果的に抑制することができる。
(6)前記第1光吸収膜の前記光半導体素子と対向する領域の厚さは、前記第1光吸収膜の前記光半導体素子と対向する領域以外の領域の厚さよりも大きくてもよい。第1光吸収膜が厚いほど光吸収率は高くなるため、反射光の影響を効果的に抑制することができる。また第1光吸収膜が薄い部分では放熱性が向上する。
(7)前記キャップは前記光半導体素子を囲む側壁を有し、前記側壁上に設けられ、前記光を吸収する第2光吸収膜を具備してもよい。第1光吸収膜および第2光吸収膜が光を吸収するため、反射光の影響を効果的に抑制することができる。
(8)前記キャップは前記光半導体素子に対向する上部内壁を有し、前記上部内壁上に設けられ、前記光を吸収する第3光吸収膜を具備してもよい。第1光吸収膜、第2光吸収膜および第3光吸収膜が光を吸収するため、反射光の影響を効果的に抑制することができる。
(9)前記光半導体装置は、キャン型パッケージまたはHHL型パッケージを有してもよい。これにより、パッケージから出力される出射光への反射光の影響を抑制することができる。
本発明の実施形態に係る光半導体装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
図1は第1実施形態に係る光半導体装置100を例示する斜視図である。図2は光半導体装置100を例示する斜視図であり、キャップ12を取り外した状態を示している。図3は光半導体装置100を例示する断面図である。
図1から図3に示すように、光半導体装置100はキャン(CAN)型のパッケージとして構成されている。図1に示すように、光半導体装置100はベース10とキャップ12とを有する。円筒状のベース10の上にキャップ12を取り付けることで、後述の光半導体素子22などが気密封止される。ベース10の底面からは2本のリード14が延伸する。ベース10、キャップ12およびリード14は金属で形成されている。ベース10の直径は例えば5.6mmである。
図4(a)は光半導体装置100の製造方法を例示する斜視図である。図4(b)は光半導体装置100の製造方法を例示する断面図である。図4(a)および図4(b)に示すように、ベース10の上にマウントブロック18を搭載する。その後、例えば厚さ50〜100μmのアルミニウム(Al)で形成されたキャップ30、32および34を取り付ける。キャップ30はマウントブロック18を覆い、キャップ32はリード14のベース10上に突出する部分を覆い、キャップ34はベース10の上面の外周部を覆う。つまり、キャップ30、32および34は第1光吸収膜16が設けられない部分を覆う。キャップ30の内壁とマウントブロック18との距離、およびキャップ32の内壁とリード14との距離は例えば100μmである。キャップ同士は連結部31で連結されている。連結部31下には第1光吸収膜16が形成されないが、反射光の抑制のためには第1光吸収膜16を広い範囲に設けることが好ましい。このため連結部31はなるべく細いことが好ましい。
図5は比較例に係る光半導体装置100Rを例示する断面図である。光半導体装置100Rは第1光吸収膜16を備えない。他の構成は光半導体装置100と同じである。比較例においては、後端面から出射された光がベース10の上面で反射される。図5に矢印で示す反射光A3はベース10の上面から上方向に向かい、出射窓13から出射される。この反射光A3は、矢印で示す前端面からの出射光A1に対して例えば20〜30%程度の比率で混入する。この結果、出射窓13からの出射ビームのFFP形状が乱れ、ガウシアン型の分布が崩れる。したがって、出射ビームの集光性が悪化し、出射パワーの測定精度が低下する。また、出射光A1と反射光A3とでは位相がそろっておらず、反射光A3が出射光A1に対するノイズとなり、光を用いたセンシングの検知精度が低下する。
図7は第2実施形態に係る光半導体装置200を例示する断面図である。第1実施形態と同じ構成については説明を省略する。図7に示すように、第1光吸収膜16のうち、光半導体素子22と対向する領域16aは厚く、それ以外の領域16bは薄い。領域16aの厚さは例えば2μm、領域16bの厚さは例えば0.1μmである。
例えば図4(a)および図4(b)において説明したような工程により、均一な厚さの誘電体膜を形成する。その後、マウントブロック18の近傍であって、光半導体素子22と対向するべき位置に開口を有し、他の部分は覆うキャップを設け、同じ誘電体膜の成膜を行う。これにより厚い領域16aおよび薄い領域16bを有する第1光吸収膜16が形成される。また、例えば2μmの厚さの誘電体膜を形成した後、光半導体素子22と対向するべき位置をカバーで保護し、他の部分を選択的にエッチングすることで第1光吸収膜16を形成してもよい。
図8は第3実施形態に係る光半導体装置300を例示する断面図である。第1実施形態と同じ構成については説明を省略する。図8に示すように、第1光吸収膜16は、光半導体素子22の後端面と対向する領域から、ベース10の外周部にかけて連続的に薄くなる。
図9は光半導体装置300の製造方法を例示する断面図である。図9に示すように、ベース10にリード14およびマウントブロック18を設けた後、キャップ36を設ける。キャップ36の上部には、キャップ36を貫通する開口36aが設けられている。開口36aはキャップ36の上面のうち中央に位置し、ベース10の上面の中央部と対向する。キャップ36を設けた後に、例えばスパッタリング法またはCVD法などにより第1光吸収膜16を形成する。このため、成膜レートはベース10の中央部では大きく、外周部では小さくなり、傾斜した第1光吸収膜16が形成される。
図10は第4実施形態に係る光半導体装置400を例示する断面図である。第1実施形態と同じ構成については説明を省略する。図10に示すように、ベース10の上面は中央部から外周部にかけて傾斜しており、中央部が外周部よりも突出する。傾斜したベース10の上面に第1光吸収膜16が形成されている。
図11は第5実施形態に係る光半導体装置500を例示する断面図である。第1実施形態と同じ構成については説明を省略する。図11に示すように、キャップ12の内側の側壁上に第2光吸収膜40が形成されている。第1光吸収膜16および第2光吸収膜40は、例えばSiO2、SiN、SiON、Al2O3、ベンゾシクロブテンまたはポリイミドなどの誘電体で形成される。それぞれの厚さは例えば0.2μm以上、5μm以下である。
スパッタリング法またはCVD法などにより、ベース10への取り付け前のキャップ12に第2光吸収膜40を成膜する。キャップ12の外表面および上部内壁にカバーをすることで、第2光吸収膜40を内壁のみに形成することができる。
図12は第6実施形態に係る光半導体装置600を例示する断面図である。第1実施形態および第5実施形態と同じ構成については説明を省略する。図12に示すように、キャップ12の側壁上に第2光吸収膜40が形成され、上部内壁上に第3光吸収膜42が設けられている。第1光吸収膜16、第2光吸収膜40および第3光吸収膜42は、例えばSiO2、SiN、SiON、Al2O3、ベンゾシクロブテンまたはポリイミドなどの誘電体で形成される。それぞれの厚さは例えば0.2μm以上、5μm以下である。
図13(a)および図13(b)は第7実施形態に係る光半導体装置700を例示する斜視図であり、図13(a)および図13(b)に示すように、光半導体装置700はHHL(High Heat Load)型のパッケージに光半導体素子22などを収納する。
12、30、32、34、36、52 キャップ
13、53 出射窓
14 リード
16 第1光吸収膜
16a、16b 領域
18 マウントブロック
20 サブマウント
22 光半導体素子
24、25、57 ボンディングワイヤ
31 連結部
40 第2光吸収膜
42 第3光吸収膜
54 TEC
56 キャリア
58 配線ピン
100、200、300、400、500、600、700 光半導体装置
Claims (9)
- ベースと、
前記ベースの上面に設けられ、前端面、および前記ベースに対向する後端面から光を出射する光半導体素子と、
前記ベースの上に設けられ、前記光半導体素子の前端面と対向する位置に、前記光を透過する出射窓を有するキャップと、
前記ベースの上面であって、前記光半導体素子の後端面と対向する領域に設けられ、前記光を吸収する第1光吸収膜と、を具備する光半導体装置。 - 前記光半導体素子は量子カスケードレーザである請求項1に記載の光半導体装置。
- 前記第1光吸収膜は、酸化シリコン、酸窒化シリコン、窒化シリコン、アルミナ、ベンゾシクロブテンまたはポリイミドである請求項1または2に記載の光半導体装置。
- 前記第1光吸収膜の厚さは0.2μm以上、5μm以下である請求項1から3のいずれか一項に記載の光半導体装置。
- 前記光半導体素子が出力する前記光の波長は7μm以上、30μm以下である請求項1から4のいずれか一項に記載の光半導体装置。
- 前記第1光吸収膜の前記光半導体素子と対向する領域の厚さは、前記第1光吸収膜の前記光半導体素子と対向する領域以外の領域の厚さよりも大きい請求項1から5のいずれか一項に記載の光半導体装置。
- 前記キャップは前記光半導体素子を囲む側壁を有し、
前記側壁上に設けられ、前記光を吸収する第2光吸収膜を具備する請求項1から6のいずれか一項に記載の光半導体装置。 - 前記キャップは前記光半導体素子に対向する上部内壁を有し、
前記上部内壁上に設けられ、前記光を吸収する第3光吸収膜を具備する請求項1から7のいずれか一項に記載の光半導体装置。 - キャン型パッケージまたはHHL型パッケージを有する請求項1から8のいずれか一項に記載の光半導体装置。
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