JP4731696B2 - 光半導体装置、光半導体素子への給電方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は給電ライン付き基板およびこれを用いた光半導体装置、光半導体素子への給電方法に関し、例えば半導体光変調器、半導体光増幅器、半導体レーザアレイなど、素子の表面に複数の電極を有する光半導体素子を実装する給電ライン付きサブマウントおよびこれを用いた光半導体装置に用いて好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
図5に、従来の光半導体装置の構成を示す。図5において、51はアルミナから成るサブマウント、52はサブマウント51上に搭載された光半導体素子である。サブマウント51の厚さHは、通常100〜300ミクロンである。サブマウント51には、チタン、白金、金が順次積層されてパターン化した複数の電極53〜60が形成されている。
【0003】
53は第1の信号線、54は第2の信号線、55は第1のグラウンド、56は第2のグラウンド、57は第3のグラウンド、58は第3の信号線、59は第4の信号線、60は第4のグラウンドである。これらの給電ライン53〜60は、サブマウント51上の光半導体素子52が搭載される面と同じ面に並行して配線されている。
【0004】
次いで、61は第1の終端抵抗であり、第3の信号線58の終端に接続されている。また、62は第2の終端抵抗であり、第4の信号線59の終端に接続されている。63はサブマウント51の側面のメタライズ領域、64は光半導体素子52が有する第1の電極パッド、65は第2の電極パッドである。光半導体素子52の電極パッド64,65とサブマウント51の電極53,54,58,59との間は金ワイヤ66で接続されており、これによって光半導体素子52に電気信号が供給されるようになっている。
【0005】
このように実装されたサブマウント51と光半導体素子52は、図示しない光学系を用いて図示しない光ファイバと結合される。光半導体素子52は、その両端から光ファイバを通じて光を入力および出力する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
このように、サブマウント51の上面に複数の電極53〜60を配線すると、サブマウント51の幅Wを大きくする必要が生じる。並列に配置する信号線が1本の場合は、サブマウント51の幅Wは300ミクロン程度で形成することができる。しかしながら、並列に配置する信号線が図5のように2本となる場合には、2倍の600ミクロンの幅Wが必要となる。
【0007】
一般に、光半導体素子52への光の入射、および光半導体素子52からの出射光の取り出しを効率よく行うためには、サブマウント51によって光が遮られるのを防ぐことが必要となる。そのためには、光半導体素子52の光進行方向の長さをサブマウント51の幅Wとほぼ同じ程度にする必要がある。これにより、サブマウント51の幅Wが大きい場合には、光半導体素子52の長さも長くなってコストが高くなってしまうという問題があった。
【0008】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、光半導体素子を搭載するサブマウントに複数の信号線を配線しても、光半導体素子の長さが長くならないようにしてコストを低減できるようにすることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1に係る光半導体装置は、
対向する第1の端面と第2の端面、および電極パッドを有し、前記第1、2の端面から光の入力および出力を行う光半導体素子と、
対向する2つの辺を含む輪郭を有し当該2つの辺の距離が前記第1、2の端面の間の距離と実質的に等しく前記第1の端面が前記2つの辺の一方を向きかつ前記第2の端面が前記2つの辺の他方を向くように前記光半導体素子が搭載された面である搭載面と、前記搭載面とは異なる面であって前記搭載面よりも大きい面である少なくとも1つの側面と、前記側面に設けられ前記光半導体素子に電気信号の供給を行うための複数の給電ラインと、を備えた基板と、
前記電極パッドと前記給電ラインとを接続する配線と、
を備えるものである。
【0010】
この発明の請求項2に係る光半導体装置は、請求項1において、前記基板は、前記搭載面の前記2つの辺の一方と接続し前記搭載面とは異なる面であって前記搭載面よりも大きい面である第1の側面と、前記搭載面の前記2つの辺の他方と接続し前記搭載面とは異なる面であって前記搭載面よりも大きい面である第2の側面とを、前記少なくとも1つの側面として備え、
前記複数の給電ラインは、前記第1の側面に設けられ前記光半導体素子に電気信号の供給を行うための複数の給電ラインと、前記第2の側面に設けられ前記光半導体素子に電気信号の供給を行うための複数の給電ラインと、を含むものである。
【0011】
この発明の請求項3に係る光半導体装置は、請求項1または2において、
前記光半導体素子は、前記電極パッドを複数個備え、
前記複数個の前記電極パッドのそれぞれを前記複数の給電ラインに接続する複数の配線を備えることを特徴とするものである。
【0012】
この発明の請求項4に係る光半導体装置は、
対向する第1の端面と第2の端面、および電極パッドを有し、前記第1、2の端面から光の入力および出力を行う光半導体素子と、
対向する2つの辺を含む輪郭を有し当該2つの辺の距離が前記第1、2の端面の間の距離と実質的に等しく前記第1の端面が前記2つの辺の一方を向きかつ前記第2の端面が前記2つの辺の他方を向くように前記光半導体素子が搭載された面である搭載面と、前記搭載面とは異なる面であって前記搭載面よりも大きい面である少なくとも1つの側面と、前記光半導体素子に電気信号の供給を行うための給電ラインと、前記給電ラインに接続されかつ前記側面に設けられた終端抵抗と、を備えた基板と、
前記電極パッドと前記給電ラインとを接続する配線と、
を備えることを特徴とするものである。
【0013】
この発明の請求項5に係る光半導体装置は、請求項4において、
前記基板は、前記搭載面の前記2つの辺の一方と接続し前記搭載面とは異なる面であって前記搭載面よりも大きい面である第1の側面と、前記搭載面の前記2つの辺の他方と接続し前記搭載面とは異なる面であって前記搭載面よりも大きい面である第2の側面とを、前記少なくとも1つの側面として備え、
前記基板は、前記第1の側面に設けられ前記給電ラインと接続する第1の終端抵抗と前記第2の側面に設けられ前記給電ラインと接続する第2の終端抵抗とを、前記終端抵抗として備えることを特徴とするものである。
【0016】
この発明の請求項6に係る光半導体素子への給電方法は、
対向する第1の端面と第2の端面および電極パッドを有し前記第1、2の端面から光の入力および出力を行う光半導体素子を、前記光半導体素子を搭載するための基板が有する面のうち対向する2つの辺を含む輪郭を有し当該2つの辺の距離が前記第1、2の端面の間の距離と実質的に等しい搭載面に対して、前記第1の端面が前記2つの辺の一方を向きかつ前記第2の端面が前記2つの辺の他方を向くように搭載し、前記基板の前記搭載面とは異なる面であって前記搭載面よりも大きい面に複数の給電ラインを設け、前記電極パッドと前記給電ラインとを接続する配線を介して前記光半導体素子に電気信号の供給を行うようにしたことを特徴とするものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
本実施の形態1は、光半導体素子の両端から光の入力および出力を行う光半導体装置において、光半導体素子の接着面と異なる側面に給電ラインが配置されたサブマウントを用いて光半導体素子の接着および電気信号の供給を行うものである。
【0020】
図1は、本実施の形態に係る光半導体装置の構成を示す斜視図である。図1において、1はアルミナから成るサブマウント(基板)、2はサブマウント1上に搭載された光半導体素子である。サブマウント1には、チタン、白金、金が順次積層されてパターン化した複数の電極3〜9が形成されている。3は第1の信号線、4は第2の信号線、5は第1のグラウンド、6は第2のグラウンド、7は第3のグラウンド、8は第3の信号線、9は第4の信号線である。
【0021】
10は光半導体素子2が有する第1の電極パッド、11は第2の電極パッドである。光半導体素子2の電極パッド10,11とサブマウント1の電極3,4,8,9との間は金ワイヤ12で接続されており、これによって光半導体素子2に電気信号が供給されるようになっている。
【0022】
このように実装されたサブマウント1と光半導体素子2は、図4に示すようなレンズ16,17を有する光学系を用いて光ファイバ18と結合される。図4において、レンズ16,17と光半導体素子2とは、1mm程度の間隔で近接している。光半導体素子2は、その両端から光ファイバ18を通じて光を入力および出力する。
【0023】
本実施の形態では、大きな面積を必要とする給電ライン3〜9を、光半導体素子2の接着面とは異なるサブマウント1の側面に配置している。これにより、サブマウント1の幅Wを例えば300ミクロン以下に小さくすることが可能となる。一方、サブマウント1の厚さHは約600ミクロンであり、2本の信号線3,4あるいは8,9を並行して配置するのに十分な厚さを有している。
【0024】
これにより、光半導体素子2の光進行方向の長さをサブマウント1の幅Wと同等の300ミクロン以下と短くしても、サブマウント1による光結合の損失はほとんど生じない。したがって、光半導体素子2を小型化することができるため、ウエハあたりの理論チップ数を多くとることができ、光半導体素子2およびこれを用いた光半導体装置のコストを低減することができる。
【0025】
実施の形態2.
本実施の形態2は、光半導体素子の両端から光の入力および出力を行う光半導体装置において、光半導体素子の接着面とは異なる側面に終端抵抗が配置されたサブマウントを用いて光半導体素子の接着および電気信号の供給を行うものである。
【0026】
図2は、本実施の形態に係る光半導体装置の構成を示す斜視図である。図2において、21はアルミナから成るサブマウント(基板)、22はサブマウント21上に搭載された光半導体素子である。サブマウント21には、チタン、白金、金が順次積層されてパターン化した複数の電極8,9,20および窒化タンタルを蒸着して作成された終端抵抗23,24が形成されている。
【0027】
8は第3の信号線、9は第4の信号線、20は第4のグラウンドである。これらの給電ライン8,9,20が配置されたサブマウント21の反対側面には、図1に示したのと同様に第1の信号線3、第2の信号線4が配置されている。また、第1の終端抵抗23、第2の終端抵抗24は、それぞれ第3の信号線8、第4の信号線9の終端に接続されている。
【0028】
10は光半導体素子22が有する第1の電極パッド、11は第2の電極パッドである。光半導体素子22の電極パッド10,11とサブマウント21の電極3,4,8,9との間は金ワイヤ12で接続されており、これによって光半導体素子22に電気信号が供給されるようになっている。
【0029】
このように実装されたサブマウント21と光半導体素子22も図4と同様に、レンズ16,17の光学系を用いて光ファイバ18と結合される。光半導体素子22は、その両端から光ファイバ18を通じて光を入力および出力する。
【0030】
本実施の形態では、大きな面積を必要とする終端抵抗23,24を、光半導体素子22の接着面とは異なるサブマウント21の側面に配置している。これにより、サブマウント21の幅Wを例えば300ミクロン以下に小さくすることが可能となる。
【0031】
そのため、光半導体素子22の光進行方向の長さをサブマウント21の幅Wと同等の300ミクロン以下と短くしても、サブマウント21による光結合の損失はほとんど生じない。したがって、光半導体素子22を小型化することができるため、ウエハあたりの理論チップ数を多くとることができ、光半導体素子22およびこれを用いた光半導体装置のコストを低減することができる。
【0032】
実施の形態3.
本実施の形態3は、半導体レーザアレイ、多電極分布帰還型半導体レーザなど、光半導体素子の上面に複数の給電パッドを有する光半導体装置において、光半導体素子の接着面と異なる側面に給電ラインが配置されたサブマウントを用いて光半導体素子の接着および電気信号の供給を行うものである。
【0033】
図3は、本実施の形態に係る光半導体装置の構成を示す斜視図である。図3において、31はアルミナから成るサブマウント(基板)、32はサブマウント31上に搭載された光半導体素子である。サブマウント31には、チタン、白金、金が順次積層されてパターン化した複数の給電ライン33〜36が形成されている。33は第1の信号線、34は第2の信号線、35は第3の信号線、36は第4の信号線である。
【0034】
37は光半導体素子32が有する第1の給電パッド、38は第2の給電パッド、39は第3の給電パッド、40は第4の給電パッドである。光半導体素子32の給電パッド37〜40とサブマウント31の電極33〜36との間は金ワイヤ41で接続されており、これによって光半導体素子32に電気信号が供給されるようになっている。
【0035】
本実施の形態では、大きな面積を必要とする複数の給電ライン33〜36を、光半導体素子32の接着面とは異なるサブマウント31の一方の側面に配置している。これにより、サブマウント31の幅Wを例えば300ミクロン以下に小さくすることが可能となる。
【0036】
そのため、光半導体素子32の光進行方向の長さをサブマウント31の幅Wと同等の300ミクロン以下と短くしても、サブマウント31に光が遮られることによる光半導体素子32の前面および後面での光結合の損失はほとんど生じない。したがって、光半導体素子32を小型化することができるため、ウエハあたりの理論チップ数を多くとることができ、光半導体素子32およびこれを用いた光半導体装置のコストを低減することができる。
【0037】
なお、以上に説明した各実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその精神、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【0038】
例えば、以上の実施の形態では、給電ラインあるいは終端抵抗の何れかをサブマウントの側面に配置する例について説明したが、両方をサブマウントの側面に配置するようにしても良い。
また、上記実施の形態1,2において図1と図2の構成を別に説明したが、サブマウントの2つの側面をそれぞれ図1、図2のように形成しても良い。
また、図3の例では、サブマウント31の一方の側面に給電ライン33〜36を配置したが、反対側の側面を含む両側面に給電ライン33〜36を分散して配置しても良い。
【0039】
【発明の効果】
この発明は、大きな面積を必要とする給電ラインあるいは終端抵抗を、光半導体素子の搭載面とは異なる基板側面に配置することにより、複数の給電ラインを配置する場合でも基板の幅を小さくすることができる。これにより、基板の上面に搭載される光半導体素子の長さを基板の幅と同等程度に短くすることができ、光半導体素子を小型化することができる。したががって、ウエハあたりの理論チップ数を多くとることができ、光半導体素子およびこれを用いた光半導体装置のコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態1による光半導体装置の構成を示す斜視図である。
【図2】 実施の形態2による光半導体装置の構成を示す斜視図である。
【図3】 実施の形態3による光半導体装置の構成を示す斜視図である。
【図4】 実施の形態1および実施の形態2による光半導体装置の元結合方法を示す模式図である。
【図5】 従来の光半導体装置の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 サブマウント(基板)、 2 光半導体素子、 3 第1の信号線、4 第2の信号線、 5 第1のグラウンド、 6 第2のグラウンド、 7 第3のグラウンド、 8 第3の信号線、 9 第4の信号線、10 第1の電極パッド、 11 第2の電極パッド、 12 金ワイヤ、 16 レンズ、 17 レンズ、 18 光ファイバ、 20 第4のグラウンド、 21 サブマウント(基板)、 22 光半導体素子、 23 第1の終端抵抗、 24 第2の終端抵抗、 31 サブマウント(基板)、 32 光半導体素子、 33 第1の信号線、 34 第2の信号線、 35 第3の信号線、 36 第4の信号線、 37 第1の給電パッド、 38 第2の給電パッド、 39 第3の給電パッド、 40 第4の給電パッド、 41 金ワイヤ。
Claims (6)
- 対向する第1の端面と第2の端面、および電極パッドを有し、前記第1、2の端面から光の入力および出力を行う光半導体素子と、
対向する2つの辺を含む輪郭を有し当該2つの辺の距離が前記第1、2の端面の間の距離と実質的に等しく前記第1の端面が前記2つの辺の一方を向きかつ前記第2の端面が前記2つの辺の他方を向くように前記光半導体素子が搭載された面である搭載面と、前記搭載面とは異なる面であって前記搭載面よりも大きい面である少なくとも1つの側面と、前記側面に設けられ前記光半導体素子に電気信号の供給を行うための複数の給電ラインと、を備えた基板と、
前記電極パッドと前記給電ラインとを接続する配線と、
を備えることを特徴とする光半導体装置。 - 前記基板は、前記搭載面の前記2つの辺の一方と接続し前記搭載面とは異なる面であって前記搭載面よりも大きい面である第1の側面と、前記搭載面の前記2つの辺の他方と接続し前記搭載面とは異なる面であって前記搭載面よりも大きい面である第2の側面とを、前記少なくとも1つの側面として備え、
前記複数の給電ラインは、前記第1の側面に設けられ前記光半導体素子に電気信号の供給を行うための複数の給電ラインと、前記第2の側面に設けられ前記光半導体素子に電気信号の供給を行うための複数の給電ラインと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の光半導体装置。 - 前記光半導体素子は、前記電極パッドを複数個備え、
前記複数個の前記電極パッドのそれぞれを前記複数の給電ラインに接続する複数の配線を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の光半導体装置。 - 対向する第1の端面と第2の端面、および電極パッドを有し、前記第1、2の端面から光の入力および出力を行う光半導体素子と、
対向する2つの辺を含む輪郭を有し当該2つの辺の距離が前記第1、2の端面の間の距離と実質的に等しく前記第1の端面が前記2つの辺の一方を向きかつ前記第2の端面が前記2つの辺の他方を向くように前記光半導体素子が搭載された面である搭載面と、前記搭載面とは異なる面であって前記搭載面よりも大きい面である少なくとも1つの側面と、前記光半導体素子に電気信号の供給を行うための給電ラインと、前記給電ラインに接続されかつ前記側面に設けられた終端抵抗と、を備えた基板と、
前記電極パッドと前記給電ラインとを接続する配線と、
を備えることを特徴とする光半導体装置。 - 前記基板は、前記搭載面の前記2つの辺の一方と接続し前記搭載面とは異なる面であって前記搭載面よりも大きい面である第1の側面と、前記搭載面の前記2つの辺の他方と接続し前記搭載面とは異なる面であって前記搭載面よりも大きい面である第2の側面とを、前記少なくとも1つの側面として備え、
前記基板は、前記第1の側面に設けられ前記給電ラインと接続する第1の終端抵抗と前記第2の側面に設けられ前記給電ラインと接続する第2の終端抵抗とを、前記終端抵抗として備えることを特徴とする請求項4に記載の光半導体装置。 - 対向する第1の端面と第2の端面および電極パッドを有し前記第1、2の端面から光の入力および出力を行う光半導体素子を、前記光半導体素子を搭載するための基板が有する面のうち対向する2つの辺を含む輪郭を有し当該2つの辺の距離が前記第1、2の端面の間の距離と実質的に等しい搭載面に対して、前記第1の端面が前記2つの辺の一方を向きかつ前記第2の端面が前記2つの辺の他方を向くように搭載し、前記基板の前記搭載面とは異なる面であって前記搭載面よりも大きい面に複数の給電ラインを設け、前記電極パッドと前記給電ラインとを接続する配線を介して前記光半導体素子に電気信号の供給を行うようにしたことを特徴とする光半導体素子への給電方法。
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