JP6965545B2 - 光半導体装置 - Google Patents

Description

本発明は光半導体装置に関するものである。

発光素子を筐体内に内蔵した光半導体装置が知られている（例えば特許文献１参照）。発光素子の前端面から出射される光は筐体の外部に出力され、後端面から出射される光は受光素子に入力する。

特開平５−１７５６１４号公報

しかし、後端面から出た光の一部が反射され前方に向かうことで、前端面から出射した光の形状が乱れることがある。これにより、出射光の集光性の悪化、出射光のパワーの測定精度の低下、および光を用いたセンシングの精度の低下などが発生する恐れがある。

そこで、反射光の影響を抑制することが可能な光半導体装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光半導体装置は、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、を具備するものである。

上記発明によれば、反射光の影響を抑制することが可能である。

図１は第１実施形態に係る光半導体装置を例示する斜視図である。 図２は光半導体装置を例示する斜視図である。 図３は光半導体装置を例示する断面図である。 図４（ａ）は光半導体装置の製造方法を例示する斜視図である。図４（ｂ）は光半導体装置の製造方法を例示する断面図である。 図５は比較例に係る光半導体装置を例示する断面図である。 図６（ａ）および図６（ｂ）は第１光吸収膜の光吸収率を示す図である。 図７は第２実施形態に係る光半導体装置を例示する断面図である。 図８は第３実施形態に係る光半導体装置を例示する断面図である。 図９は光半導体装置の製造方法を例示する断面図である。 図１０は第４実施形態に係る光半導体装置を例示する断面図である。 図１１は第５実施形態に係る光半導体装置を例示する断面図である。 図１２は第６実施形態に係る光半導体装置を例示する断面図である。 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を例示する斜視図である。

[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。

本願発明の一形態は、（１）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である。第１光吸収膜が、光半導体素子の後端面からの出射光を吸収する。このため反射光の強度が低下し、光半導体素子の前端面からの出射光に対する反射光の影響を抑制することができる。
（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。

［本願発明の実施形態の詳細］
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。

（第１実施形態）
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。

（光半導体装置）
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２に示すように、ベース１０の上面に、第１光吸収膜１６、マウントブロック１８、サブマウント２０および光半導体素子２２が設けられている。第１光吸収膜１６はベース１０の上面のほぼ全体を覆い、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ベンゾシクロブテンまたはポリイミドなどの誘電体により形成されている。第１光吸収膜１６は、ベース１０のうちキャップ１２との接触面には設けられない。第１光吸収膜１６の厚さは均一であり、例えば０．２μｍ以上、５μｍ以下である。マウントブロック１８は金属で形成され、サブマウント２０は金属またはセラミックで形成されている。マウントブロック１８の一面にサブマウント２０が搭載され、サブマウント２０の一面に光半導体素子２２がダイボンディングされる。

図２および図３に示すように、リード１４はベース１０を貫通し、ベース１０の上方向および下方向に突出している。リード１４とベース１０との間には、リード１４を囲むようにシールド１５が設けられている。シールド１５は例えばガラスなどで形成されており、気密封止、およびリード１４とベース１０との絶縁のためのものである。２つのリード１４のうち一方はボンディングワイヤ２４によりサブマウント２０と電気的に接続され、基準電位を有する。２つのリード１４のうち他方は、ボンディングワイヤ２５により光半導体素子２２と電気的に接続されている。このリード１４は光半導体素子２２に電力を供給するために使用される。ボンディングワイヤ２４および２５は例えば金（Ａｕ）で形成され、それぞれ例えば４本である。光半導体素子２２に大電流を供給するためにボンディングワイヤ２４および２５は複数であることが好ましい。

光半導体素子２２は例えば量子カスケードレーザ（ＱＣＬ：Quantum Cascade Laser）のチップである。光半導体素子２２の幅は例えば４００〜８００μｍ、共振器長は例えば１０００〜３０００μｍである。リード１４から光半導体素子２２に、例えば１０〜１５Ｖの電圧、１〜１０Ｗの電力を供給することにより、光半導体素子２２は例えば通信波長帯（波長１．３〜１．６μｍ）よりも長波長の光を出射する。出射光の波長は例えば中赤外領域、さらに７μｍ以上、３０μｍ以下の範囲に含まれる。図３に矢印で示すように、光半導体素子２２の前端面（図３における＋Ｚ側の面）から出射光Ａ１、後端面（図３における−Ｚ側の面）から出射光Ａ２が出力される。Ｚ軸は光半導体素子２２の光軸である。

出射光Ａ１およびＡ２はそれぞれＸＹ平面内で広がる。図３のＸ方向は光の水平横方向、Ｙ方向は垂直横方向である。水平横方向への広がりの角度（半値全角）は例えば４０°、垂直横方向への広がりの角度（半値全角）は例えば５０°である。出射光Ａ１の遠視野像（ＦＦＰ：Far Field Pattern）によれば、ＸＺ平面における出射光の強度の分布は、図３に曲線Ｇで示すようにガウシアンの形状をなす。また、光半導体素子２２の光軸に垂直な面（図３のＸＹ面）内では、強度分布は楕円形状である。前端面には低反射コートが施されておらず、後端面には高反射コートが施されていない。このため前端面からの出射光Ａ１の強度は、後端面からの出射光Ａ２の強度と同程度であり、それぞれ例えば２〜５０ｍＷである。

図１および図３に示すように、キャップ１２の光半導体素子２２と対向する位置には、例えばセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）などの半導体で形成された出射窓１３が形成されている。出射窓１３は、光半導体素子２２の前端面からの出射光Ａ１を透過する。すなわち、キャン型パッケージから、出射窓１３を通じて外部に光を出力することができる。

その一方、光半導体素子２２の後端面からの出射光Ａ２はベース１０の方向に向かう。ベース１０の上面に設けられた第１光吸収膜１６は、出射光Ａ２を吸収する。このため、出射光Ａ２が反射されて生じる反射光の強度が低下する。この結果、前端面からの出射光Ａ１に対する、後端面からの出射光Ａ２の影響が抑制される。詳しくは後述する。

（製造方法）
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。

キャップ３０、３２および３４をかぶせた後に、例えば複数のベース１０を成膜装置（スパッタリング装置またはＣＶＤ装置など）に入れる。スパッタリング法または化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法などにより、キャップ３０、３２および３４から露出する部分に第１光吸収膜１６を成膜する。キャップ３０、３２および３４を取り外し、マウントブロック１８上にサブマウント２０をダイボンディングし、サブマウント２０上に光半導体素子２２をダイボンディングする。さらにワイヤボンディングにより、リード１４の一方とサブマウント２０とを電気的に接続し、リード１４の他方と光半導体素子２２とを電気的に接続する。キャップ１２をベース１０の第１光吸収膜１６の設けられていない部分にシームシールする。以上の工程で光半導体装置１００が形成される。

また、以下のような別の工程を用いてもよい。マウントブロック１８およびリード１４を設ける前に、ベース１０の外周部、およびマウントブロック１８が搭載される部分をキャップで覆う。その後、第１光吸収膜１６を成膜する。成膜後、キャップを取り外し、マウントブロック１８をベース１０に搭載し、リード１４をベース１０に差し込む。後の工程は、前述の工程と同じである。

（比較例）
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。

これに対し、第１実施形態によれば、図２および図３に示したように、ベース１０の上であって、光半導体素子２２の後端面と対向する領域に第１光吸収膜１６が設けられている。第１光吸収膜１６が後端面からの出射光Ａ２を吸収することで、反射光の強度が低下する。このため、前端面からの出射光Ａ１に対する反射光の影響を抑制することができる。これにより、キャン型パッケージから出力される出射光Ａ１のビーム形状の劣化が抑制され、図３に示したように出力ビームは例えばガウシアンの形状を維持する。出射光Ａ１の集光性が良好になり、パワーの測定精度が向上する。さらに、ノイズとなる反射光が抑制されるため、出射光Ａ１を用いたセンシングの精度が向上する。

図６（ａ）および図６（ｂ）は第１光吸収膜１６の光吸収率を示す図である。光吸収率とは出射光Ａ２がベース上面で反射されて、出射窓１３側に戻ってくる際に第１光吸収膜１６で吸収される割合を％で示したものである。図６（ａ）は第１光吸収膜１６にＳｉＯ_２を用いた例であり、図６（ｂ）は第１光吸収膜１６にＳｉＮを用いた例である。横軸は光の波長、縦軸は第１光吸収膜１６の光吸収率を表す。Ｔは第１光吸収膜１６の厚さである。

図６（ａ）に示すように、第１光吸収膜１６としてＳｉＯ_２を用いると、波長８〜１０μｍ、１１〜１３μｍ、および２０〜２５μｍの範囲において、高い光吸収率が得られる。反射光の影響を抑制するためには、光吸収率は例えば５０％以上であることが好ましい。したがって、例えば光半導体素子２２が波長９μｍの光を出射する場合、第１光吸収膜１６の厚さＴは０．２μｍ以上であることが好ましい。光半導体素子２２が波長２２μｍの光を出射する場合、第１光吸収膜１６の厚さＴは０．５μｍ以上であることが好ましい。第１光吸収膜１６が厚いほど光吸収率は高くなり、厚さＴ＝５μｍでは波長８〜１０μｍ、１１〜１３μｍ、および２０〜２５μｍの範囲において、光吸収率が５０％以上である。

図６（ｂ）に示すように、第１光吸収膜１６としてＳｉＮを用いると、波長８〜３０μｍの広範囲にわたって、高い光吸収率が得られる。５０％以上の光吸収率を得るため、例えば光半導体素子２２が波長９〜１５μｍの範囲の光を出射する場合、第１光吸収膜１６の厚さＴは１μｍ以上であることが好ましい。光半導体素子２２が波長８〜２６μｍの範囲の光を出射する場合、第１光吸収膜１６の厚さＴは２μｍ以上であることが好ましい。

図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、第１光吸収膜１６が厚いほど、光吸収率は高くなる。しかし、第１光吸収膜１６が厚いと、ベース１０を通じた放熱性が低下する。放熱性の低下を抑制するため、第１光吸収膜１６の厚さＴは例えば５μｍ以下が好ましい。厚さＴは例えば０．３μｍ以上、０．５μｍ以上、４μｍ以下、６μｍ以下などとしてもよい。

第１光吸収膜１６は、ＳｉＯ_２およびＳｉＮ以外に、例えば酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ベンゾシクロブテンまたはポリイミドなどの誘電体でもよい。出射光の波長に応じて、当該波長における光吸収率の高い誘電体を用いることができる。光半導体素子２２は例えば量子カスケードレーザであり、通信波長帯よりも長波長（例えば７〜３０μｍ）の光を出射する。こうした波長の光を吸収する第１光吸収膜１６を用いることで、反射光の影響を抑制することができる。

第１光吸収膜１６は、ベース１０の上面のうち、少なくとも光半導体素子２２の後端面と対向する領域に設けられている。反射光の影響を効果的に抑制するため、第１光吸収膜１６は、出射光Ａ２の広がる範囲を覆うことが好ましく、例えばベース１０の上面の外周部以外を覆うことが特に好ましい。

（第２実施形態）
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。

（製造方法）
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。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、第１光吸収膜１６が後端面からの出射光を吸収するため、反射光の影響を抑制することができる。光半導体素子２２の出射光の強度は例えばガウシアンの分布に従うため、中央において大きく、外側に向けて連続的に小さくなる。したがって、第１光吸収膜１６のうち光半導体素子２２の後端面と対向する領域１６ａには、後端面からの強い出射光が照射される。領域１６ａは領域１６ｂより厚いため、領域１６ａの光吸収率は領域１６ｂよりも高い。したがって、光半導体素子２２の後端面からの出射光を効率よく吸収することができ、反射光の影響を効果的に抑制することができる。

一方、第１光吸収膜１６の領域１６ｂは領域１６ａよりも薄い。このため、光半導体装置２００のうち領域１６ｂに対応する部分の放熱性は、領域１６ａに対応する部分より高くなり、光半導体素子２２で発生する熱がベース１０を通じて効果的に放出される。高い光吸収率と放熱性とを両立するため、領域１６ａの厚さは例えば１μｍ以上、２μｍ以上、５μｍ以下とする。領域１６ｂの厚さは例えば０．２μｍ以上、０．５μｍ以下とする。

（第３実施形態）
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。

（製造方法）
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。

第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、第１光吸収膜１６が後端面からの出射光を吸収するため、反射光の影響を抑制することができる。光半導体素子２２の出射光の強度は例えばガウシアンの分布に従うため、中央において大きく、外側に向けて連続的に小さくなる。第１光吸収膜１６は中央から外側にかけて連続的に薄くなる。すなわち、第１光吸収膜１６のうち、光半導体素子２２の後端面と対向する領域は他の領域より厚いため、高い光吸収率を有している。したがって第１光吸収膜１６は光半導体素子２２の後端面からの出射光を効率よく吸収することができ、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１６は外周部ほど薄いため、放熱性が向上する。

（第４実施形態）
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。

第４実施形態によれば、第１実施形態と同様に、第１光吸収膜１６が後端面からの出射光を吸収するため、反射光の影響を抑制することができる。また、ベース１０の上面が傾斜しているため、光半導体素子２２の後端面からの出射光は、キャップ１２の出射窓１３よりも外側に向けて多く反射される。このため反射光は出射窓１３に到達しにくく、前端面からの出射光に対する反射光の影響を抑制することができる。

（第５実施形態）
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ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、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。

（製造方法）
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。

第５実施形態によれば、第１光吸収膜１６が後端面からの出射光を吸収し、かつ第２光吸収膜４０が反射光を吸収するため、出射光に対する反射光の影響を抑制することができる。図６（ａ）および図６（ｂ）に示したように、第１光吸収膜１６は例えば５０％以上の光吸収率を有する。第２光吸収膜４０は、第１光吸収膜１６により吸収された後の光をさらに吸収する。したがって、光半導体素子２２の後端面からの光の強度を効果的に低下させることができる。

（第６実施形態）
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ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、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。

第６実施形態によれば、第１光吸収膜１６が後端面からの出射光を吸収し、かつ第２光吸収膜４０および第３光吸収膜４２が反射光を吸収するため、出射光に対する反射光の影響を抑制することができる。第２光吸収膜４０および第３光吸収膜４２が、キャップ１２の内壁全体を覆うため、効果的に反射光を吸収することができる。なお、第５および第６実施形態において、第２および第３実施形態のように中央部が厚く外周部が薄い第１光吸収膜１６を設けてもよいし、第４実施形態のように傾斜したベース１０を用いてもよい。

（第７実施形態）
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。

図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、光半導体装置７００はベース５０とキャップ５２とを備える。図１３（ｂ）ではキャップ５２の一部を透視している。図１３（ｂ）に示すように、ベース５０の上面に、第１光吸収膜１６、ＴＥＣ（Thermoelectric Cooler）５４、キャリア５６、サブマウント２０および光半導体素子２２が設けられている。第１光吸収膜１６はベース５０の上面のうち、キャップ５２の内側の領域に設けられており、第１実施形態と同じ材料および厚さで形成することができる。ＴＥＣ５４はベース５０の上面に配置され、キャリア５６はＴＥＣ５４の上に搭載されている。キャリア５６の一面上にサブマウント２０が搭載され、サブマウント２０上に光半導体素子２２が搭載されている。ＴＥＣ５４は例えばペルチェ素子を含み、光半導体素子２２を冷却する。

キャップ５２をベース５０に取り付けることで気密封止する。キャップ５２には出射窓５３、および複数の配線ピン５８が設けられている。図１３（ｂ）に示すように、複数の配線ピン５８の１つは、ボンディングワイヤ５７により光半導体素子２２と電気的に接続され、別の１つはボンディングワイヤ５７によりサブマウント２０と電気的に接続されている。

第７実施形態によれば、第１実施形態と同様に、第１光吸収膜１６が後端面からの出射光を吸収するため、反射光の影響を抑制することができる。これによりＨＨＬ型パッケージから集光性のよい出射光を出力することができる。第２および第３実施形態と同様に、第１光吸収膜１６のうち光半導体素子２２と対向する領域を厚くし、他の領域を薄くしてもよい。第４実施形態と同様に、ベース５０の上面が、光半導体素子２２と対向する部分が突出するように傾斜してもよい。第５および第６実施形態と同様に、キャップ５２の内壁に光吸収膜を設けてもよい。

第１〜第７実施形態において、光半導体素子２２は量子カスケードレーザ以外の発光素子でもよい。光半導体素子２２の出力をモニタするために、ベース１０または５０の上面にフォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）など受光素子を設けてもよい。受光素子を搭載する位置は、例えば光半導体素子２２の後端面と対向する位置である。反射光の影響を抑制するため、受光素子の搭載箇所以外のベース領域に光吸収膜を設けることが好ましい。また、受光素子の搭載箇所は、ベースの上面（図３のＸＹ平面）に対して傾斜させることが好ましい。光半導体素子２２の後端面からの出射光が斜めに反射されるため、出射窓に向かうことが抑制される。また、パッケージとしては、上記キャンやＨＨＬ以外の任意の種類のパッケージを使用でき、何れのパッケージを用いた場合でも、上記各実施例に記載の改善効果が得られる。

１０、５０ ベース
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 (8)

1. 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、を具備し、
   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光半導体装置。
2. 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に記載の光半導体装置。
3. 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または請求項２に記載の光半導体装置。
4. 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から請求項３のいずれか一項に記載の光半導体装置。
5. 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から請求項４のいずれか一項に記載の光半導体装置。
6. 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から請求項５のいずれか一項に記載の光半導体装置。
7. 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から請求項６のいずれか一項に記載の光半導体装置。
8. 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から請求項７のいずれか一項に記載の光半導体装置。
   

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