JPH0715031A - 受発光一体型光半導体装置 - Google Patents
受発光一体型光半導体装置Info
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- JPH0715031A JPH0715031A JP14999093A JP14999093A JPH0715031A JP H0715031 A JPH0715031 A JP H0715031A JP 14999093 A JP14999093 A JP 14999093A JP 14999093 A JP14999093 A JP 14999093A JP H0715031 A JPH0715031 A JP H0715031A
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Abstract
光を外部に出射する発光窓とを有する発光素子と、該発
光素子の発光窓及び発光部を通じて入射した光を受光す
る受光部を有する受光素子とが熱圧着により一体化され
てなる受発光一体化光半導体装置を対象とする。熱圧着
工程で導入される接着応力を可能な限り低減することに
より、信頼性の高い受発光一体型光半導体装置を実現す
る。 【構成】 発光素子と受光素子とは、受光素子の受光領
域14の環状の周辺部から開放部14が除かれてなる非
環状の接着領域18において互いに接着されることによ
り一体化されている。
Description
装置に関し、詳しくは発光素子例えば発光ダイオード
(LED)と受光素子例えばフォトダイオードとが一体
化されてなる受発光一体型光半導体装置に関する。
ィスプレイの分野で主として用いられてきたが、近年に
おいては光通信用に用いられるようになり、その応用範
囲がさまざま分野に拡がりつつある。
型光半導体装置の一例であって、Siを用いたPINフ
ォトダイオードからなる受光素子Aの上にGaAlAs
発光ダイオードからなる発光素子Bが接着されており、
ワンパッケージ内に発光機能と受光機能とを有している
ものである。図4において、1はN型GaAlAs基板
層、2はN型GaAlAsクラッド層、3は発光部とし
てのP型GaAlAs活性層、4はP型GaAlAsク
ラッド層、5はN型GaAlAs電流狭窄層、6はZn
拡散層、7はP型電極、8A,8Bは無反射膜、9はN
型電極、10は発光窓としての光取り出し窓、11はN
型Si高比抵抗層、12はN型Si基盤、13はチャネ
ルストッパー、14は受光部としての受光領域、15は
P型電極、16はN型電極、17は接着電極である。
いると1本の光ファイバにより双方向のデータ伝送が可
能になるので、今後、受発光一体型光半導体装置は幅広
い範囲に応用されるものと考えられる。
置の製造方法について説明する。
する。
As基板上にN型GaAlAs基板層1、N型GaAl
Asクラッド層2、P型GaAlAs活性層3、P型G
aAlAsクラッド層4、N型GaAlAs電流狭窄層
5を連続的に成長する。その後、N型GaAlAs電流
狭窄層5の一部分を直径30μmに亘って選択的に除去
した後、Znの拡散を行なって高濃度不純物領域6を形
成する。その後、高濃度不純物領域6の上にP型電極7
を形成した後、該P型電極7の上に無反射膜8AをCV
D法により作成する。その後、上記N型GaAs基板を
完全に除去した後、N型GaAlAs基板層1にN型電
極9を形成する。N型電極9の電極材料には、AuGe
Ni合金及びAuを使用する。その後、光取り出し窓1
0をエッチングにより形成した後、合金処理を行なう。
する。
にチャネルストッパー13を作製した後、高比抵抗層1
1にボロンを拡散してP+ 層からなる受光領域14を形
成する。その後、P型電極15及びN型電極16をそれ
ぞれ形成した後に、受光部分に無反射膜8Bを形成す
る。
属17により接着する。接着金属17としてはSn、A
uSn合金及びAuを使用し、接着パターンは受光領域
14の環状の周辺部の全周である。
光一体型光半導体装置において重要な課題は次の2点で
ある。すなわち、第1は受光素子Aと発光素子Bとの中
心精度の確保であり、第2は受光素子Aと発光素子Bと
の接着性の問題である。
体装置素子の特性を決める重要な要因であり、発光素子
Bの発光部の中心軸と受光素子Aの受光部の中心軸とが
一致していないと、両者の間に光軸ズレが生じ、充分な
光出力及び受光感度が得られず、特性不良になる。とこ
ろが、近年、組立装置の高精度化及び自動化により組立
中心精度は大幅に改善され、著しく向上している。
という点については受発光一体型光半導体装置の製造工
程や組立工程の点で未解決の問題点が多い。すなわち、
受発光一体型光半導体装置の信頼性は、組立ロットによ
って良否の差が大きいという問題を有している。これ
は、受光素子Aと発光素子Bとが異なる材質で形成され
ているため、両者の熱膨張係数が異なり、このため、充
分な接着強度を得るために行われる熱圧着方法により受
発光一体型光半導体装置に大きな接着ストレスが加わる
ので、該接着ストレスが受発光一体型光半導体装置の寿
命に大きな影響を与えるためである。図4からも明らか
なように、受発光一体型光半導体装置においては、発光
素子Bの発光部を透過した光を下方に存在する受光素子
Aの受光領域で受光する。このため、通常行なわれてい
る発光素子をサブマウントに接着するような全面接着方
法を採用することができず、受光領域の周辺部の環状の
接着領域において両者を接着せざるを得ない。
領域による組立工法によって得られる受発光一体型光半
導体装置においては、応力解析の結果、受光部及び発光
部の各環状の周辺部に、熱膨張係数の差に起因する接着
応力が集中することが分かった。図4から分かるよう
に、特に発光部は応力集中部の近傍に位置しているため
熱膨張係数の差に起因する接着応力の影響を受けやす
い。実際に数種類の受発光一体型光半導体装置を組立て
て通電試験を行なったところ、発光部に明らかに大きな
接着応力が加わっており、該接着応力が受発光一体型光
半導体装置の寿命や信頼性に大きな影響を及ぼすことが
判明した。
される接着応力を可能な限り低減することにより、信頼
性の高い受発光一体型光半導体装置を実現することを目
的とする。
め、本発明は、発光素子と受光素子とを、受光部の周辺
部の環状の領域の全周に亘って接着するのではなく、充
分な接着強度を確保した上で受光部の環状の周辺部から
開放部が除かれた非環状の領域において接着するもので
ある。
は、光を発する発光部と該発光部から発せられた光を外
部に出射する発光窓とを有する発光素子と、該発光素子
の発光窓及び発光部を通じて入射した光を受光する受光
部を有する受光素子とからなる受発光一体型光半導体装
置を対象とし、上記発光素子と上記受光素子とは、上記
受光部の環状の周辺部から開放部が除かれてなる非環状
の接着領域において互いに接着されることにより一体化
されている構成とするものである。
の接着強度を確保するため、請求項1の構成に、上記発
光素子と上記受光素子とは、上記開放部における上記受
光部から離れた部位に形成された微小面積の補助接着領
域においても互いに接着しているという構成を付加する
ものである。
とは、受光部の環状の周辺部から開放部が除かれてなる
非環状の接着領域において互いに接着されることにより
一体化されているため、熱圧着工程において発光部及び
受光部の各周辺部に加えられた熱は開放部を通って外部
に放散されると共に、接着領域が環状ではないために熱
圧着工程において与えられる接着応力は緩和される。
素子とは、受光部の環状の周辺部の開放部における受光
部から離れた部位に形成された微小面積の補助接着領域
においても互いに接着しているため、発光素子と受光素
子とは接着領域及び補助接着領域の2箇所において接着
しているため、発光素子と受光素子との接着強度は向上
している。この場合、補助接着領域は発光部及び受光部
からそれぞれ離れていると共にその面積が小さいので、
開放部からの熱放散は損なわれないと共に熱圧着工程に
おいて与えられる接着応力の緩和に対する影響も少な
い。
尚、本発明に係る受発光一体型光半導体装置を構成する
受光素子A及び発光素子Bについては図4に基づき従来
技術の項で説明したものと同じであるから説明は省略す
る。
金属17としては従来技術と同様、Sn、AuSn合金
及びAuを使用する。
ーンを示しており、第1実施例においては、発光素子B
と受光素子Aとは、受光領域14の環状の周辺部から開
放部19が除かれてなる非環状の接着領域18において
互いに接着されることにより一体化されている。
発光素子Bと受光素子Aとを接着すると、熱圧着工程に
おいて発光部及び受光部の各周辺部に加えられた熱は開
放部つまり受光領域14の周辺部における接着領域18
が形成されていない領域を通って外部に放散されると共
に、接着領域18が環状ではないために熱圧着工程にお
いて与えられる接着応力は緩和される。このため、上記
形状の接着領域18を採用すると、発明が解決しようと
する課題の項で説明した発光部近傍での応力集中は起こ
らず、熱圧着工程での余分な接着応力の導入を阻止で
き、信頼性に優れた受発光一体型光半導体装置を実現す
ることができる。
有する受発光一体型光半導体装置と従来の接着パターン
を有する受発光一体型光半導体装置との通電特性を比較
した図である。同図に示すように、本発明の接着パター
ンを有する受発光一体型光半導体装置は、従来の接着パ
ターンを有する受発光一体型光半導体装置に比べて良好
な特性を有している。また、受発光一体型光半導体装置
の良品選別工程における歩留りも、本発明の接着パター
ンを有するものの方が従来の接着パターンを有するもの
に比べて約40%高い。さらに、組立ロット毎の変動も
少なく、極めて安定した組立歩留りが得られた。
ーンを示しており、第2実施例においては、発光素子B
と受光素子Aとは、開放部19における受光領域14か
ら離れた部位に形成された微小面積の補助接着領域20
においても互いに接着している。
位置は、振動や衝撃時において生じる発光素子Bと受光
素子Aとの相対的な回転力を吸収することにより両者の
接着強度が確保でき、接着応力が集中しないように配慮
されていればよい。本第2実施例の場合には、受光領域
14の中心よりも約300μm離れた位置に、60μm
角の正方形の補助接着領域20を形成した。
発光素子Bと受光素子Aとを接着すると、発光素子Bと
受光素子Aとは接着領域18及び補助接着領域20の2
箇所において接着しているため、発光素子Bと受光素子
Aとの接着強度は向上している。
光半導体装置の通電特性及び良品選別工程における歩留
りについては、第1実施例と同様の優れた特性を得るこ
とができた。
係る受発光一体型光半導体装置によると、発光素子と受
光素子とは、受光部の環状の周辺部から開放部が除かれ
てなる非環状の接着領域において互いに接着されている
ため、熱圧着工程において発光部及び受光部の各周辺部
に加えられた熱が開放部を通って外部に放散されると共
に接着領域が環状ではないために熱圧着工程において与
えられる接着応力は緩和される。
素子には接着時の余分な接着応力は与えられず、接着性
及び放熱特性に優れた受発光一体型光半導体装置を再現
性良く実現でき、受発光一体型光半導体装置の長寿命化
及び高信頼化を達成することが可能になる。
体装置によると、発光素子と受光素子とは、接着領域部
及び補助接着領域の2箇所において接着されているた
め、発光素子と受光素子との接着強度は向上している。
項1の発明の効果に加えて、振動や衝撃等の機械的な外
的環境要因に対して強く耐久性に優れた受発光一体型光
半導体装置素子を提供できる。
体装置の接着パターンを示す図である。
体装置の接着パターンを示す図である。
置及び従来の受発光一体型光半導体装置の通電特性を示
す図である。
断面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 光を発する発光部と該発光部から発せら
れた光を外部に出射する発光窓とを有する発光素子と、
該発光素子の発光窓及び発光部を通じて入射した光を受
光する受光部を有する受光素子とからなる受発光一体型
光半導体装置であって、上記発光素子と上記受光素子と
は、上記受光部の環状の周辺部から開放部が除かれてな
る非環状の接着領域において互いに接着されることによ
り一体化されていることを特徴とする受発光一体型光半
導体装置。 - 【請求項2】 上記発光素子と上記受光素子とは、上記
開放部における上記受光部から離れた部位に形成された
微小面積の補助接着領域においても互いに接着している
ことを特徴とする請求項1に記載の受発光一体型光半導
体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14999093A JP3124415B2 (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 受発光一体型光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14999093A JP3124415B2 (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 受発光一体型光半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0715031A true JPH0715031A (ja) | 1995-01-17 |
JP3124415B2 JP3124415B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=15487061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14999093A Expired - Fee Related JP3124415B2 (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 受発光一体型光半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3124415B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011176260A (ja) * | 2010-01-30 | 2011-09-08 | Mitsubishi Shindoh Co Ltd | Ledチップとリードフレームとの接合方法 |
-
1993
- 1993-06-22 JP JP14999093A patent/JP3124415B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011176260A (ja) * | 2010-01-30 | 2011-09-08 | Mitsubishi Shindoh Co Ltd | Ledチップとリードフレームとの接合方法 |
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