JP6320676B2 - Semiconductor optical modulator and optical communication module - Google Patents

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Description

本発明は、半導体光変調器及び光通信モジュールに関する。   The present invention relates to a semiconductor optical modulator and an optical communication module.

半導体光素子に設けられる電極の歪みが大きくなると、特性の悪化を引き起こすことが知られている。そこで、例えば下記の特許文献1に記載されているように、電極層とボンディングメタル層との間にバリアメタル層を挿入することにより、ボンディングメタル層をはんだ付けした際に、ボンディングメタル層で発生する応力が、電極層に及ぼす影響を抑制する技術が提案されている。この特許文献1で開示している電極層/バリアメタル層/ボンディングメタル層の3層構造は、半田材料が電極層を構成する材料との間で化合物が生成されないよう、ボンディングメタル層と電極層の間にバリア層を設けるというものである。   It is known that when the distortion of the electrode provided in the semiconductor optical device is increased, the characteristics are deteriorated. Therefore, for example, as described in Patent Document 1 below, when a bonding metal layer is soldered by inserting a barrier metal layer between the electrode layer and the bonding metal layer, the phenomenon occurs in the bonding metal layer. There has been proposed a technique for suppressing the effect of stress on the electrode layer. The three-layer structure of electrode layer / barrier metal layer / bonding metal layer disclosed in Patent Document 1 has a bonding metal layer and an electrode layer so that no compound is generated between the solder material and the material constituting the electrode layer. A barrier layer is provided between the two.

特開2006−100369号公報JP 2006-100369 A

一方で、光通信ネットワークの大容量化に伴い、光通信モジュールの伝送速度の高速化が必要となっている。光通信モジュールの伝送速度を高速化するためには、光信号を変調する半導体光変調器の寄生容量の低減が必須であり、寄生容量を低減させるためには半導体光変調器の電極面積を小さくすることが有効である。   On the other hand, with the increase in capacity of optical communication networks, it is necessary to increase the transmission speed of optical communication modules. In order to increase the transmission speed of the optical communication module, it is essential to reduce the parasitic capacitance of the semiconductor optical modulator that modulates the optical signal. To reduce the parasitic capacitance, the electrode area of the semiconductor optical modulator must be reduced. It is effective to do.

ここで、半導体光変調器が光信号を変調するための高周波電気信号は、高周波電気信号の伝送線路からボンディングワイヤを介して、半導体光変調器に設けられたボンディングパッド電極(以下では、パッド電極と呼ぶ)に伝送される。上述したように、半導体光変調器の寄生容量を小さくするという観点では、半導体光変調器のパッド電極を小さくすることが望ましいものの、パッド電極を小さくすると、パッド電極の端部に対して、ボンディングワイヤの応力が及ぼす影響が大きくなるため、従来技術のように単に電極層を3層構造にしただけでは、パッド電極の剥がれや割れの発生を十分に抑制できないおそれがあった。   Here, a high-frequency electrical signal for the semiconductor optical modulator to modulate an optical signal is a bonding pad electrode (hereinafter referred to as a pad electrode) provided in the semiconductor optical modulator via a bonding wire from the transmission line of the high-frequency electrical signal. Called). As described above, from the viewpoint of reducing the parasitic capacitance of the semiconductor optical modulator, it is desirable to reduce the pad electrode of the semiconductor optical modulator. However, if the pad electrode is reduced, bonding to the end of the pad electrode is performed. Since the influence of the stress of the wire becomes large, there is a possibility that the occurrence of peeling or cracking of the pad electrode cannot be sufficiently suppressed by simply forming the electrode layer in a three-layer structure as in the prior art.

本発明は上記の課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、半導体光変調器を駆動するための高周波電気信号を伝送する線路と接続するボンディングパッド電極の電極剥がれ、電極割れの発生を抑制することができる半導体光変調器及び光通信モジュールを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to generate electrode peeling and electrode cracking of a bonding pad electrode connected to a line for transmitting a high-frequency electric signal for driving a semiconductor optical modulator. An object of the present invention is to provide a semiconductor optical modulator and an optical communication module that can suppress the above.

上記目的を達成するために、本発明に係る半導体光変調器は、電気信号に従ってレーザー光を変調する半導体光変調器であって、前記半導体光変調器の少なくとも一部の埋込層と活性層の上方に設けられた、前記電気信号が伝送される電極を備え、前記電極のうち、前記電気信号を伝送するワイヤと接続されるパッド電極部の周縁部の少なくとも一部に段差構造を設けたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, a semiconductor optical modulator according to the present invention is a semiconductor optical modulator that modulates laser light in accordance with an electrical signal, and includes at least part of a buried layer and an active layer of the semiconductor optical modulator. A step structure is provided on at least a part of a peripheral portion of a pad electrode portion connected to a wire for transmitting the electrical signal. It is characterized by that.

また、本発明の一態様では、前記電極は、前記埋込層と活性層に近い順に、接着層、拡散防止層、通電層を積層して構成され、前記パッド電極部の通電層の外側に、前記パッド電極部の拡散防止層と接着層とがはみ出すように前記段差構造を設けたこととしてもよい。   In one embodiment of the present invention, the electrode is formed by laminating an adhesive layer, a diffusion prevention layer, and a current-carrying layer in the order closer to the buried layer and the active layer, The step structure may be provided so that the diffusion preventing layer and the adhesive layer of the pad electrode portion protrude.

また、本発明の一態様では、前記半導体光変調器は、前記埋込層の上に設けられた絶縁層を備え、前記パッド電極部は、前記絶縁層の上に設けられ、前記電極のうち、前記活性層の上方に設けられたメサストライプ電極部と、前記パッド電極部と前記メサストライプ電極部とを接続する引き出し電極部と、には前記段差構造を設けないこととしてもよい。   In one aspect of the present invention, the semiconductor optical modulator includes an insulating layer provided on the buried layer, and the pad electrode portion is provided on the insulating layer. The step structure may not be provided in the mesa stripe electrode portion provided above the active layer and the lead electrode portion connecting the pad electrode portion and the mesa stripe electrode portion.

また、本発明の一態様では、前記半導体光変調器において、前記パッド電極部のうち、前記引き出し電極部との接続側とは反対の周縁部に前記段差構造を設けたこととしてもよい。   In one embodiment of the present invention, in the semiconductor optical modulator, the step structure may be provided in a peripheral portion of the pad electrode portion opposite to the connection side with the extraction electrode portion.

また、本発明の一態様では、前記半導体光変調器において、前記パッド電極部のうち、前記絶縁層の端部であって前記引き出し電極の下方にある端部から所定範囲にある領域以外に前記段差構造を設けたこととしてもよい。   In one embodiment of the present invention, in the semiconductor optical modulator, the pad electrode portion other than a region within a predetermined range from an end portion of the insulating layer and below an extraction electrode. A step structure may be provided.

また、本発明の一態様では、前記所定範囲は、5〜10μm以内であることとしてもよい。   In one embodiment of the present invention, the predetermined range may be within 5 to 10 μm.

また、本発明の一態様では、前記接着層は、チタンを含み形成される層であり、前記拡散防止層は、白金を含み形成される層であり、前記通電層は、金を含み形成される層であることとしてもよい。   In one embodiment of the present invention, the adhesive layer is a layer that includes titanium, the diffusion prevention layer is a layer that includes platinum, and the conductive layer includes gold. It may be a layer.

また、本発明の一態様では、前記パッド電極部の面積が、1500〜2200μmであることとしてもよい。 In one embodiment of the present invention, the pad electrode portion may have an area of 1500 to 2200 μm 2 .

本発明に係る光通信モジュールは、レーザー光を発光する光共振器と、前記光共振器から発光されたレーザー光を、電気信号に従って変調する半導体光変調器と、を備え、前記半導体光変調器は、前記半導体光変調器の少なくとも一部の埋込層と活性層の上方に設けられた、前記電気信号が伝送される電極を備え、前記電極のうち、前記電気信号を伝送するワイヤと接続されるパッド電極部の周縁部の少なくとも一部に段差構造を設けたことを特徴とする。   An optical communication module according to the present invention includes: an optical resonator that emits laser light; and a semiconductor optical modulator that modulates laser light emitted from the optical resonator according to an electrical signal, the semiconductor optical modulator Comprises an electrode for transmitting the electrical signal provided above at least a part of the buried layer and the active layer of the semiconductor optical modulator, and is connected to a wire for transmitting the electrical signal among the electrodes A step structure is provided on at least a part of the peripheral edge of the pad electrode portion.

本発明によれば、電気信号を伝送するワイヤと接続されるパッド電極を構成する層の周縁部に形成された段差により応力集中する位置を分散させることで、電極の剥がれや割れの発生を抑制することができる。   According to the present invention, the occurrence of electrode peeling and cracking is suppressed by dispersing the stress concentration positions by the steps formed at the peripheral edge of the layer constituting the pad electrode connected to the wire transmitting the electric signal. can do.

本発明の実施形態に係る半導体光変調器を有する半導体光モジュールの平面図である。1 is a plan view of a semiconductor optical module having a semiconductor optical modulator according to an embodiment of the present invention. 半導体光変調器の平面図及び断面図である。It is the top view and sectional drawing of a semiconductor optical modulator. 半導体光変調器の寸法例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the dimension example of a semiconductor optical modulator. 本発明の実施形態に係る半導体光変調器を有する半導体光モジュールの平面図である。1 is a plan view of a semiconductor optical module having a semiconductor optical modulator according to an embodiment of the present invention. パッド電極の面積とf3dBおよび、パッド電極の非剥離確率の関係例を示す図である。It is a figure which shows the example of a relationship between the area of a pad electrode, f3dB, and the non-peeling probability of a pad electrode.

以下、本発明の実施の形態(以下、実施形態)について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る半導体光変調器1の平面図である。図1における符号1は半導体光変調器、300は半導体光変調器の電極、2は電極300においてメサストライプ電極として機能するメサストライプ電極部、3は高周波線路、4はサブマウント、8はボンディングワイヤ、10はパッシベーション層である絶縁層、11は電極300においてボンディングパッド電極として機能するボンディングパッド電極部、212は電極300を構成する拡散防止層、13はボンディングパッド電極部11とメサストライプ電極部2を接続する引き出し電極部、8Aはボンディングパッド電極部11とボンディングワイヤ8との接続部、8Bは高周波線路3とボンディングワイヤ8との接続部である。なお、例えば絶縁層10はSiO2、接続部8A,8Bは半田により形成されることとしてよい。また、本実施形態でボンディングパッド電極部11、引き出し電極部13、メサストライプ電極部2はそれぞれ電極300の一領域でありその組成は同一としてよい。なお、本実施形態では、ボンディングパッド電極部11は絶縁層10の上部に形成された部位とするがこれに限られるものではなく、少なくともボンディングワイヤ8との接続部8Aが形成される部位であればよい。 FIG. 1 is a plan view of a semiconductor optical modulator 1 according to an embodiment of the present invention. 1, reference numeral 1 denotes a semiconductor optical modulator, 300 denotes an electrode of the semiconductor optical modulator, 2 denotes a mesa stripe electrode portion functioning as a mesa stripe electrode in the electrode 300, 3 denotes a high-frequency line, 4 denotes a submount, and 8 denotes a bonding wire Reference numeral 10 denotes an insulating layer which is a passivation layer, 11 denotes a bonding pad electrode portion functioning as a bonding pad electrode in the electrode 300, 212 denotes a diffusion prevention layer constituting the electrode 300, 13 denotes the bonding pad electrode portion 11 and the mesa stripe electrode portion 2 8A is a connection portion between the bonding pad electrode portion 11 and the bonding wire 8, and 8B is a connection portion between the high-frequency line 3 and the bonding wire 8. For example, the insulating layer 10 may be formed of SiO2, and the connection portions 8A and 8B may be formed of solder . Further, in this embodiment, the bonding pad electrode part 11, the lead electrode part 13, and the mesa stripe electrode part 2 are each a region of the electrode 300, and the compositions thereof may be the same. In the present embodiment, the bonding pad electrode portion 11 is a portion formed on the insulating layer 10, but is not limited to this, and at least a portion where the connection portion 8 </ b> A with the bonding wire 8 is formed. That's fine.

半導体光変調器1は、一方の端面から入射された光を、メサストライプ電極部2の下の光導波路部にて変調し、もう一方の端面から変調された光信号として出射する。なお、光変調に用いられる高周波電気信号(電圧信号)は、高周波線路3から、接続部8B、ボンディングワイヤ8、接続部8Aを介してボンディングパッド電極部11に伝送され、さらに、引き出し電極部13を経由して、メサストライプ電極部2へと伝送される。   The semiconductor optical modulator 1 modulates the light incident from one end face at the optical waveguide part below the mesa stripe electrode part 2 and emits the modulated light signal from the other end face. A high-frequency electric signal (voltage signal) used for light modulation is transmitted from the high-frequency line 3 to the bonding pad electrode portion 11 via the connection portion 8B, the bonding wire 8, and the connection portion 8A. Then, the signal is transmitted to the mesa stripe electrode unit 2.

以下、電極300、特にボンディングパッド電極部11の構成の詳細について、図2及び図3を参照しながら説明する。   Hereinafter, details of the configuration of the electrode 300, particularly the bonding pad electrode portion 11, will be described with reference to FIGS.

図2は、本実施形態に係る半導体光変調器1に係る平面図(a)と断面図(b)を示した。断面図(b)は、平面図(a)のA−Aにおける断面図である。そして、図2(b)における符号206は埋込層、207は半導体基板、208は活性層、209はメサストライプ、211は通電層、212は拡散防止層、214は接着層を示している。なお、図2において図1と同じ符号については同じ部位を示している。   FIG. 2 shows a plan view (a) and a sectional view (b) of the semiconductor optical modulator 1 according to the present embodiment. Sectional drawing (b) is sectional drawing in AA of a top view (a). 2B, reference numeral 206 denotes a buried layer, 207 denotes a semiconductor substrate, 208 denotes an active layer, 209 denotes a mesa stripe, 211 denotes a conductive layer, 212 denotes a diffusion prevention layer, and 214 denotes an adhesive layer. In FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same parts.

図2(b)に示されるように、ボンディングパッド電極部11、引き出し電極部13、メサストライプ電極部2はそれぞれ通電層211、拡散防止層212、接着層214の3層構造である。すなわち、半導体光変調器1では、埋込層206の上に絶縁層10が形成され、絶縁層10及びメサストライプ209の上に接着層214が形成され、接着層214の上に拡散防止層212が形成され、さらに拡散防止層212の上に通電層211が形成されている。なお、通電層211はAu(金)、拡散防止層212はPt(白金)、接着層214はTi(チタン)から構成される層としてよい。   As shown in FIG. 2B, the bonding pad electrode portion 11, the lead electrode portion 13, and the mesa stripe electrode portion 2 have a three-layer structure of a conductive layer 211, a diffusion prevention layer 212, and an adhesive layer 214, respectively. That is, in the semiconductor optical modulator 1, the insulating layer 10 is formed on the buried layer 206, the adhesive layer 214 is formed on the insulating layer 10 and the mesa stripe 209, and the diffusion prevention layer 212 is formed on the adhesive layer 214. Further, a conductive layer 211 is formed on the diffusion preventing layer 212. The conductive layer 211 may be made of Au (gold), the diffusion prevention layer 212 may be made of Pt (platinum), and the adhesive layer 214 may be made of Ti (titanium).

次に、ボンディングパッド電極部11の構成の詳細について説明する。   Next, details of the configuration of the bonding pad electrode portion 11 will be described.

まず、図2(b)に示されるように、ボンディングパッド電極部11は、静電容量を低減するため、SiO2等の絶縁層10の上に配置されている。   First, as shown in FIG. 2B, the bonding pad electrode portion 11 is disposed on an insulating layer 10 such as SiO 2 in order to reduce the capacitance.

ここで、通電層211(Au層)は、絶縁層10(SiO2層)と比較して、熱膨張係数が大きいため、熱変動により、その境界部に応力が集中しやすい。これは、高周波信号を伝送する上での特性を向上させるために、ボンディングパッド電極部11を小さくした場合には、ボンディングパッド電極部11の端部と、接続部8Aとの距離も小さくなるため、よりボンディングパッド電極部11に電極剥がれや電極割れが生じやすくなる。   Here, since the current-carrying layer 211 (Au layer) has a larger thermal expansion coefficient than the insulating layer 10 (SiO 2 layer), stress tends to concentrate on the boundary due to thermal fluctuation. This is because, when the bonding pad electrode portion 11 is made small in order to improve the characteristics in transmitting a high frequency signal, the distance between the end portion of the bonding pad electrode portion 11 and the connection portion 8A becomes small. Thus, electrode peeling and electrode cracking are more likely to occur in the bonding pad electrode portion 11.

そこで、本実施形態では、図2(b)に示されるように、ボンディングパッド電極部11の拡散防止層212及び接着層214が、少なくともメサストライプ電極部2の反対側においてボンディングパッド電極部11の通電層11からはみ出す(オフセットする)ようにして、ボンディングパッド電極部11の外周の少なくとも一部に段差構造を形成している。なお、図2(a)に示されるように、ボンディングパッド電極部11の段差構造は、ボンディングパッド電極部11の外周のうち、引き出し電極部13に対して反対側の端部から、引き出し電極部13との接続部分から所定の距離内に位置する以外の領域に形成されることとしてよい。このように、ボンディングパッド電極部11の段差構造を引き出し電極部13の近傍には形成しないのは、引き出し電極部13の強度を確保するためである。すなわち、引き出し電極部13はボンディングパッド電極部11に対して細く、さらに図2(b)で示されるように、絶縁層10の分だけボンディングパッド電極部11がメサストライプ電極部2より高くなっていることで、引き出し電極部13は傾斜して薄くなり易く、ボンディングパッド電極部11の段差部を引き出し電極部13に達するまで形成した場合には、電極の剥がれや割れが生じる可能性が増すためである。   Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 2B, the diffusion prevention layer 212 and the adhesive layer 214 of the bonding pad electrode portion 11 are at least on the opposite side of the mesa stripe electrode portion 2 of the bonding pad electrode portion 11. A step structure is formed on at least a part of the outer periphery of the bonding pad electrode portion 11 so as to protrude (offset) from the conductive layer 11. As shown in FIG. 2A, the stepped structure of the bonding pad electrode portion 11 has a lead electrode portion from the end opposite to the lead electrode portion 13 in the outer periphery of the bonding pad electrode portion 11. 13 may be formed in a region other than being located within a predetermined distance from the connection portion with the connector 13. The reason why the stepped structure of the bonding pad electrode portion 11 is not formed in the vicinity of the extraction electrode portion 13 is to ensure the strength of the extraction electrode portion 13. That is, the lead electrode portion 13 is thinner than the bonding pad electrode portion 11, and the bonding pad electrode portion 11 is higher than the mesa stripe electrode portion 2 by the insulating layer 10 as shown in FIG. As a result, the lead electrode portion 13 tends to be inclined and thin, and if the stepped portion of the bonding pad electrode portion 11 is formed until it reaches the lead electrode portion 13, the possibility of electrode peeling or cracking increases. It is.

次に、本実施形態に係る半導体光変調器1のサイズの例について図3を参照しながら説明する。図3は、半導体光変調器1のサイズ例を説明するための図である。   Next, an example of the size of the semiconductor optical modulator 1 according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram for explaining a size example of the semiconductor optical modulator 1.

以下、図3に示される符号a〜iの数値の例を示す。例えば、a=200μm、b=100μm、c=80μm、d=80μm、e=10μm、f=52μm、g=44μm、h=3μm、i=10μm、j=10μmとしてよい。   Hereafter, the example of the numerical value of the code | symbol ai shown in FIG. 3 is shown. For example, a = 200 μm, b = 100 μm, c = 80 μm, d = 80 μm, e = 10 μm, f = 52 μm, g = 44 μm, h = 3 μm, i = 10 μm, j = 10 μm.

すなわち、半導体光変調器1のメサストライプ電極部2に並行な方向の長さは100μmで、垂直な方向の長さは200μmとし、絶縁層10は一辺が80μmの正方形とする。そして、絶縁層10の上に配置されるボンディングパッド電極部11の通電層は、長径を52μm、短径を44μmとした楕円形としてよい。このとき、ボンディングパッド電極部11の通電層の面積は約1,800μmとなる。また、ボンディングパッド電極部11の通電層の下の拡散防止層(Pt層)212も楕円形としてよく、全周において3μmだけ、ボンディングパッド電極部11の通電層より大きく形成する。なお、ボンディングパッド電極部11の接着層は拡散防止層と同じ大きさとしてよい。これにより、ボンディングパッド電極部11の外周には段差が設けられることとなるが、ボンディングパッド電極部11のうち、絶縁層10のメサストライプ電極部2側の端部から10μm(5〜10μmとしてもよい)までは段差構造を設けないこととする。そして、メサストライプ電極部2と引き出し電極部13のそれぞれの幅は10μmとする。もちろん、上記の数値は一例であり、本発明に係る半導体光変調器1は上記の数値に限定されるものではない。 That is, the length in the direction parallel to the mesa stripe electrode portion 2 of the semiconductor optical modulator 1 is 100 μm, the length in the vertical direction is 200 μm, and the insulating layer 10 is a square having a side of 80 μm. The energization layer of the bonding pad electrode portion 11 disposed on the insulating layer 10 may have an oval shape having a major axis of 52 μm and a minor axis of 44 μm. At this time, the area of the conductive layer of the bonding pad electrode portion 11 is about 1,800 μm 2 . Further, the diffusion prevention layer (Pt layer) 212 under the conductive layer of the bonding pad electrode portion 11 may be elliptical, and is formed to be 3 μm larger than the conductive layer of the bonding pad electrode portion 11 on the entire circumference. The bonding layer of the bonding pad electrode part 11 may be the same size as the diffusion preventing layer. As a result, a step is provided on the outer periphery of the bonding pad electrode portion 11, but 10 μm (5 to 10 μm) from the end of the insulating layer 10 on the mesa stripe electrode portion 2 side of the bonding pad electrode portion 11. Step structure is not provided until (good). The width of each of the mesa stripe electrode portion 2 and the extraction electrode portion 13 is 10 μm. Of course, the above numerical values are examples, and the semiconductor optical modulator 1 according to the present invention is not limited to the above numerical values.

以上の半導体光変調器1の電極構造によれば、ボンディングワイヤ8が接続されるボンディングパッド電極部11の通電層の端部から絶縁層10に至る部分に段差を設けたことで、通電層と拡散防止層、接着層と絶縁層との少なくとも二箇所に応力集中が生じやすい箇所が分散するため、段差を設けない場合に比べてボンディングパッド電極部11の電極剥がれや電極割れが生じにくくなる。 According to the electrode structure of the semiconductor optical modulator 1 described above, a step is provided in the portion from the end of the energizing layer to the insulating layer 10 of the bonding pad electrode portion 11 to which the bonding wire 8 is connected. Since portions where stress concentration is likely to occur are dispersed in at least two portions of the diffusion prevention layer, the adhesive layer, and the insulating layer, electrode peeling and electrode cracking of the bonding pad electrode portion 11 are less likely to occur than when no step is provided.

以下では、ボンディングパッド電極部11の段差構造を作製する方法について説明する。   Below, the method to produce the level | step difference structure of the bonding pad electrode part 11 is demonstrated.

まず、ウェハ全面に接着層(Ti層)214、拡散防止層(Pt層)212、通電層(Au層)211を順に蒸着成膜した後、ボンディングパッド電極部11の電極領域を残すようドライエッチングを施し、電極領域を成形する。次に、フォトレジストを利用して、ボンディングパッド電極部11の電極の周縁部であって段差の形成領域についてのみウェットエッチングを施す。これにより、ボンディングパッド電極部11の通電層(Au層)211のみを削ることが可能となり、ボンディングパッド電極部11の周縁部に段差構造を設けることができる。このように、段差構造を設けることで、ボンディングパッド電極部11において応力の集中する各層の位置(縁)をずらすことが可能となるため、電極剥がれや電極割れのリスクを下げることができる。   First, an adhesion layer (Ti layer) 214, a diffusion prevention layer (Pt layer) 212, and a current-carrying layer (Au layer) 211 are sequentially deposited on the entire surface of the wafer, and then dry etching is performed so as to leave the electrode region of the bonding pad electrode portion 11. To form an electrode region. Next, using a photoresist, wet etching is performed only on the peripheral portion of the electrode of the bonding pad electrode portion 11 and the step formation region. As a result, only the energization layer (Au layer) 211 of the bonding pad electrode portion 11 can be removed, and a step structure can be provided at the peripheral edge portion of the bonding pad electrode portion 11. In this way, by providing the step structure, the position (edge) of each layer where stress is concentrated in the bonding pad electrode portion 11 can be shifted, so that the risk of electrode peeling and electrode cracking can be reduced.

図4は、本発明の実施形態に係る半導体光変調器1を有する半導体光モジュール100の一例を示す平面図である。   FIG. 4 is a plan view showing an example of a semiconductor optical module 100 having the semiconductor optical modulator 1 according to the embodiment of the present invention.

図4における100は半導体光モジュール(光通信モジュール)、100Aは共振器部、102はメサストライプ、5はコンデンサ、7は終端抵抗、6ボンディングワイヤ、9は共振器部電極である。なお、図4において図1と同じ符号については同じ部位を示している。このように、本実施形態に係る半導体光変調器1は、半導体光モジュール100に内蔵することとしてよい。   4, 100 is a semiconductor optical module (optical communication module), 100A is a resonator unit, 102 is a mesa stripe, 5 is a capacitor, 7 is a terminating resistor, 6 bonding wires, and 9 is a resonator unit electrode. In FIG. 4, the same reference numerals as those in FIG. As described above, the semiconductor optical modulator 1 according to this embodiment may be built in the semiconductor optical module 100.

次に、ボンディングパッド電極部11の好適なサイズの範囲について図5を参照しながら説明する。   Next, a preferred size range of the bonding pad electrode portion 11 will be described with reference to FIG.

図5は、ボンディングパッド電極11の面積(パッド電極面積)とf3dB(遮断周波数)および、ボンディングパッド電極11の非剥離確率の関係例を示した図である。図5において、横軸はパッド電極面積を示し、左側の縦軸はf3dBを示し、右側の縦軸は非剥離確率を示している。   FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the area (pad electrode area) and f3 dB (cutoff frequency) of the bonding pad electrode 11 and the non-peeling probability of the bonding pad electrode 11. In FIG. 5, the horizontal axis represents the pad electrode area, the left vertical axis represents f3 dB, and the right vertical axis represents the non-peeling probability.

例えば、ボンディングパッド電極11のサイズの条件として、ボンディングパッド電極11の非剥離確率が100%(又は所定確率(99%等)以上)であり、かつ高周波特性を担保するために、そのf3dBが20GHz以上となることとしてよい。図5において、上記条件を満たすパッド電極面積を求めると、半導体光変調器1のボンディングパッド電極11の面積は、1500〜2200μmであることが好適となる。 For example, as a condition for the size of the bonding pad electrode 11, the non-peeling probability of the bonding pad electrode 11 is 100% (or a predetermined probability (99% or more) or more), and its f3 dB is 20 GHz in order to ensure high frequency characteristics. It may be as above. In FIG. 5, when the area of the pad electrode satisfying the above condition is obtained, the area of the bonding pad electrode 11 of the semiconductor optical modulator 1 is preferably 1500 to 2200 μm 2 .

以上の通り、半導体光変調器1の電極はボンディングパッド電極部11、引き出し電極部13、および、メサストライプ電極部2の三領域から構成されるが、このうちボンディングパッド電極部11の周縁部のみに、接着層及び拡散防止層と、通電層との段差構造を設けることで、電極剥がれや電極割れのリスクを低減することができる。なお、ここでの段差構造には、その一部がテーパーとなっているものも含むこととする。また、上記実施形態では接着層及び拡散防止層と、通電層との段差構造を設ける例について説明したが、接着層、拡散防止層、通電層のそれぞれの間に段差構造を設けてもよい。   As described above, the electrode of the semiconductor optical modulator 1 is composed of the three regions of the bonding pad electrode portion 11, the extraction electrode portion 13, and the mesa stripe electrode portion 2, but only the peripheral portion of the bonding pad electrode portion 11 is included. In addition, the risk of electrode peeling or electrode cracking can be reduced by providing a step structure of the adhesive layer and the diffusion preventing layer and the energization layer. Note that the step structure here includes a part of which is tapered. In the above embodiment, an example in which the step structure of the adhesive layer, the diffusion prevention layer, and the conductive layer is provided has been described. However, a step structure may be provided between each of the adhesive layer, the diffusion prevention layer, and the conductive layer.

なお、引き出し電極部13、メサストライプ電極部2に段差構造を設けないのは、引き出し電極部13、メサストライプ電極部2に段差構造を設けると、電極層面積が低下して電極抵抗が大きくなり、さらに、放熱性が低下することで、性能が悪化するためである。   Note that the step electrode structure is not provided in the extraction electrode portion 13 and the mesa stripe electrode portion 2 because if the step electrode structure is provided in the extraction electrode portion 13 and the mesa stripe electrode portion 2, the electrode layer area is reduced and the electrode resistance is increased. Furthermore, it is because performance deteriorates because heat dissipation falls.

以上の通り、本発明によれば、高周波の電気信号に従ってレーザー光を変調する半導体光変調器1においては、その変調特性の指標であるf3dBを向上させるために、半導体光変調器1の静電容量を下げる目的で電極の面積を小さくした場合でも、電極割れや電極剥がれのリスクを抑えることができる。   As described above, according to the present invention, in the semiconductor optical modulator 1 that modulates laser light in accordance with a high-frequency electrical signal, the electrostatic capacitance of the semiconductor optical modulator 1 is improved in order to improve f3 dB that is an index of the modulation characteristic. Even when the area of the electrode is reduced for the purpose of reducing the capacity, the risk of electrode cracking and electrode peeling can be suppressed.

もちろん、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、この分野の通常の知識を有する当業者によって多様な変更、変形又は置換が可能であることはいうまでもない。   Of course, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various changes, modifications, and substitutions can be made by those skilled in the art having ordinary knowledge in this field.

1 半導体光変調器、2 メサストライプ電極部、3 高周波線路、4 サブマウント、8 ボンディングワイヤ、10 絶縁層、11 ボンディングパッド電極部、13 引き出し電極部、8A 接続部、8B 接続部、206 埋込層、207 半導体基板、208 活性層、209 メサストライプ、211 通電層、212 拡散防止層、214 接着層、300 電極、100 半導体光モジュール(光通信モジュール)、100A 共振器部、102 メサストライプ、5 コンデンサ、7 終端抵抗、6 ボンディングワイヤ、9 共振器部電極。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor optical modulator, 2 Mesa stripe electrode part, 3 High frequency line, 4 Submount, 8 Bonding wire, 10 Insulating layer, 11 Bonding pad electrode part , 1 3 Lead electrode part, 8A connection part, 8B connection part, 206 Burying Embedded layer, 207 semiconductor substrate, 208 active layer, 209 mesa stripe, 211 conducting layer, 212 diffusion prevention layer, 214 adhesive layer, 300 electrodes, 100 semiconductor optical module (optical communication module), 100A resonator unit, 102 mesa stripe, 5 Capacitor, 7 Terminal resistor, 6 Bonding wire, 9 Resonator electrode.

Claims (6)

電気信号に従ってレーザー光を変調する半導体光変調器であって、
前記半導体光変調器の少なくとも一部の絶縁層と活性層の上方に設けられた、前記電気信号が伝送される電極を備え、
前記電極は、前記絶縁層と前記活性層に近い順に、接着層、拡散防止層、通電層を積層して構成され、
前記電極のうち、前記電気信号を伝送するワイヤと接続されるとともに前記絶縁層の上に設けられたパッド電極部の周縁部の少なくとも一部に、前記通電層の外側に、前記拡散防止層と前記接着層とがはみ出すように段差構造を設け、
前記電極のうち、前記活性層の上方に設けられたメサストライプ電極部と、前記パッド電極部と前記メサストライプ電極部とを接続する引き出し電極部と、には前記段差構造を設けず、
前記パッド電極部のうち、前記引き出し電極部との接続側とは反対の周縁部に前記段差構造を設けた
ことを特徴とする半導体光変調器。
A semiconductor optical modulator that modulates laser light in accordance with an electrical signal,
An electrode that is provided above at least a portion of the insulating layer and the active layer of the semiconductor optical modulator and that transmits the electrical signal;
The electrode is configured by laminating an adhesive layer, a diffusion prevention layer, and a current-carrying layer in order from the insulating layer and the active layer,
Of the electrodes, connected to a wire that transmits the electrical signal and at least part of a peripheral portion of a pad electrode portion provided on the insulating layer, on the outside of the energization layer, and the diffusion prevention layer A step structure is provided so as to protrude from the adhesive layer,
Of the electrodes, the mesa stripe electrode portion provided above the active layer and the lead electrode portion connecting the pad electrode portion and the mesa stripe electrode portion are not provided with the step structure ,
A semiconductor optical modulator characterized in that the step structure is provided in a peripheral portion of the pad electrode portion opposite to the connection side with the lead electrode portion .
前記パッド電極部のうち、前記絶縁層の端部であって前記引き出し電極の下方にある端部から所定範囲にある領域以外に前記段差構造を設けた
ことを特徴とする請求項に記載の半導体光変調器。
Wherein among the pad electrode portions, according to claim 1, characterized in that from the end at the bottom of the extraction electrode be an end portion of the insulating layer provided with the step structure other than a region in a predetermined range Semiconductor optical modulator.
前記所定範囲は、5〜10μm以内である
ことを特徴とする請求項に記載の半導体光変調器。
The semiconductor optical modulator according to claim 2 , wherein the predetermined range is within 5 to 10 μm.
前記接着層は、チタンを含み形成される層であり、
前記拡散防止層は、白金を含み形成される層であり、
前記通電層は、金を含み形成される層である
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体光変調器。
The adhesive layer is a layer formed including titanium,
The diffusion prevention layer is a layer formed including platinum,
The semiconductor optical modulator according to claim 1, wherein the energization layer is a layer that includes gold.
前記パッド電極部の面積が、1500〜2200μm である
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の半導体光変調器。
Area of the pad electrode portion, a semiconductor optical modulator according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is 1500 to 2,200 [mu] m 2.
レーザー光を発光する光共振器と、
前記光共振器から発光されたレーザー光を、電気信号に従って変調する半導体光変調器と、を備え、
前記半導体光変調器は、
前記半導体光変調器の少なくとも一部の絶縁層と活性層の上方に設けられた、前記電気信号が伝送される電極を備え、
前記電極は、前記絶縁層と前記活性層に近い順に、接着層、拡散防止層、通電層を積層して構成され、
前記電極のうち、前記電気信号を伝送するワイヤと接続されるとともに前記絶縁層の上に設けられたパッド電極部の周縁部の少なくとも一部に、前記通電層の外側に、前記拡散防止層と前記接着層とがはみ出すように段差構造を設け、
前記電極のうち、前記活性層の上方に設けられたメサストライプ電極部と、前記パッド電極部と前記メサストライプ電極部とを接続する引き出し電極部と、には前記段差構造を設けず、
前記パッド電極部のうち、前記引き出し電極部との接続側とは反対の周縁部に前記段差構造を設けた
ことを特徴とする光通信モジュール。
An optical resonator that emits laser light;
A semiconductor optical modulator that modulates the laser light emitted from the optical resonator according to an electric signal,
The semiconductor optical modulator is:
An electrode that is provided above at least a portion of the insulating layer and the active layer of the semiconductor optical modulator and that transmits the electrical signal;
The electrode is configured by laminating an adhesive layer, a diffusion prevention layer, and a current-carrying layer in order from the insulating layer and the active layer,
Of the electrodes, connected to a wire that transmits the electrical signal and at least part of a peripheral portion of a pad electrode portion provided on the insulating layer, on the outside of the energization layer, and the diffusion prevention layer A step structure is provided so as to protrude from the adhesive layer,
Of the electrodes, the mesa stripe electrode portion provided above the active layer and the lead electrode portion connecting the pad electrode portion and the mesa stripe electrode portion are not provided with the step structure ,
An optical communication module , wherein the step structure is provided in a peripheral edge portion of the pad electrode portion opposite to the connection side with the lead electrode portion .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01109747A (en) * 1987-10-22 1989-04-26 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
JP4147858B2 (en) * 2002-08-02 2008-09-10 住友電気工業株式会社 Optical device and manufacturing method thereof
JP3987029B2 (en) * 2003-12-15 2007-10-03 日本オプネクスト株式会社 Semiconductor optical device manufacturing method and semiconductor optical device
KR100576224B1 (en) * 2004-11-22 2006-05-03 한국전자통신연구원 Optoelectronic transmitter integrated circuit and its fabrication using selective growth method
JP4611943B2 (en) * 2006-07-13 2011-01-12 Okiセミコンダクタ株式会社 Semiconductor device
JP2008244414A (en) * 2007-02-27 2008-10-09 Opnext Japan Inc Semiconductor optical device
JP4589450B1 (en) * 2009-08-13 2010-12-01 株式会社SKLink Circuit board manufacturing method
JP4607235B2 (en) * 2010-03-08 2011-01-05 株式会社日立製作所 Semiconductor laser element
JP5467953B2 (en) * 2010-07-07 2014-04-09 日本オクラロ株式会社 Semiconductor optical device, optical transmission module, optical transmission / reception module, and optical transmission device

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