JPH07335777A - Optical semiconductor device - Google Patents
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- JPH07335777A JPH07335777A JP6153121A JP15312194A JPH07335777A JP H07335777 A JPH07335777 A JP H07335777A JP 6153121 A JP6153121 A JP 6153121A JP 15312194 A JP15312194 A JP 15312194A JP H07335777 A JPH07335777 A JP H07335777A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、レーザダイオードやフ
ォトダイオードなどの光半導体素子の気密封止後の特性
の安定化、信頼性の向上を可能にする光半導体装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical semiconductor device capable of stabilizing characteristics and improving reliability of an optical semiconductor element such as a laser diode or a photodiode after hermetically sealing.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来レーザダイオード（Laser Diode;以
下、ＬＤという）やフォトダイオード（Photo Diode;以
下、ＰＤという）などの光半導体素子は、光通信や光情
報処理等が大きく発展する中でそのシステムの核として
重要な要素になっている。そして、この様な光半導体素
子に対して安定な動作、即ち長期信頼性の保証が要求さ
れている。そのためにＬＤ素子やＰＤ素子については、
個々の高温スクリーニング、高温連続動作試験の実施等
によりその保証を行っている。このような光通信や光情
報処理においてはきめ細い情報システムを確立するため
にＬＤ素子から発せられる光の位相、周波数を高精度に
制御する必要がある。そのために基板上に光導波によっ
て光回路を構成しこの基板上で光通信を処理する必要が
あり、さらに半導体光導波路と受光素子との集積化など
も進んでいる。このＬＤ素子の動作制御や監視を目的に
してＬＤ素子の発光方向（発振方向）と逆の位置にＰＤ
素子を設置することが知られている。従来は、図１２に
示すようにＬＤ素子とＰＤ素子とは別々の半導体チップ
で構成され、半田などを用いて同一の台座（ヘッダ）上
で対向して形成されていた。2. Description of the Related Art Conventionally, optical semiconductor elements such as laser diodes (hereinafter referred to as LDs) and photodiodes (photo diodes; hereinafter referred to as PDs) are widely used in the development of optical communication and optical information processing. It is an important element as the core of the system. Further, stable operation, that is, long-term reliability is required for such an optical semiconductor device. Therefore, regarding LD element and PD element,
We guarantee it by conducting individual high-temperature screenings and high-temperature continuous operation tests. In such optical communication and optical information processing, it is necessary to control the phase and frequency of light emitted from the LD element with high accuracy in order to establish a fine information system. Therefore, it is necessary to configure an optical circuit on the substrate by optical waveguide and process optical communication on this substrate, and further integration of the semiconductor optical waveguide and the light receiving element is progressing. For the purpose of controlling and monitoring the operation of this LD element, the PD is placed at a position opposite to the light emitting direction (oscillation direction)
It is known to install elements. Conventionally, as shown in FIG. 12, an LD element and a PD element are composed of separate semiconductor chips, and are formed to face each other on the same pedestal (header) using solder or the like.
【０００３】しかし、最近では、高機能化、量産化、コ
ストダウンなどを目的にして同一半導体基板上にＬＤ素
子及びＰＤ素子を形成して集積化した光半導体素子も用
いられるようになっている。図１２に従来のＰＤ素子を
有する光半導体装置を示す。発光素子であるＬＤ素子１
１及びモニタ光を受光するＰＤ素子１２は円筒状のヘッ
ダ１５に固定されている。ヘッダ１５は、例えば、Ｃｕ
から構成され、表面にＮｉメッキもしくはＡｕメッキな
どが施されている。ヘッダ１５は、突起部１５１を備
え、その側面にサブマウント１３がＰｂ系などの共晶は
んだで取付けられており、この表面にＬＤ素子１１の半
導体チップがはんだ材で固定されている。また、ヘッダ
１５の平坦な面には、同じくサブマウント１４がＰｂ系
などの共晶はんだで固定されており、その表面にＰＤ素
子１２の半導体チップがはんだ材で接合されている。サ
ブマウント１４は、例えば、アルミナなどからなるセラ
ミックから構成されており、表面には金メッキが施され
ている。ＬＤ素子１１及びＰＤ素子１２の電極と電気的
に接続されたリード１８は、ヘッダ１５に固定されてい
る。複数のリード１８は、ヘッダ１５に形成された貫通
孔に挿通され、ガラス封止材で封止される。リード１８
とＬＤ素子１１あるいはリード１８とＰＤ素子１２はＡ
ｕ線などのボンディングワイヤ１９で接続されている。However, recently, an optical semiconductor element in which an LD element and a PD element are formed and integrated on the same semiconductor substrate has also been used for the purpose of high functionality, mass production, cost reduction and the like. . FIG. 12 shows an optical semiconductor device having a conventional PD element. LD element 1 which is a light emitting element
The PD element 12 that receives 1 and the monitor light is fixed to a cylindrical header 15. The header 15 is, for example, Cu
And the surface is plated with Ni or Au. The header 15 is provided with a protrusion 151, the submount 13 is attached to the side surface of the header 15 with eutectic solder such as Pb-based solder, and the semiconductor chip of the LD element 11 is fixed to this surface with a solder material. Similarly, the submount 14 is fixed to the flat surface of the header 15 with eutectic solder such as Pb-based solder, and the semiconductor chip of the PD element 12 is bonded to the surface thereof with a solder material. The submount 14 is made of, for example, a ceramic such as alumina, and has a surface plated with gold. The leads 18 electrically connected to the electrodes of the LD element 11 and the PD element 12 are fixed to the header 15. The plurality of leads 18 are inserted into through holes formed in the header 15 and sealed with a glass sealing material. Lead 18
And LD element 11 or lead 18 and PD element 12 are A
It is connected by a bonding wire 19 such as a u wire.
【０００４】このヘッダ１５にキャップ１６を被せてＬ
Ｄ素子やＰＤ素子を気密封止する。キャップ１６は、コ
バール（Kova；ウエスティングハウス社のＦｅ−Ｎｉ−
Ｃｏ系合金の商標名）やステンレス鋼などからなり、内
面にＡｕメッキが施されている。キャップ１６とヘッダ
１５の周囲には幅広のフランジ１６２、１５２が形成さ
れており、これらを抵抗加熱により接合する。２つのフ
ランジのいずれか一方に突起を設け、この突起を間に挟
むように両フランジを合わせ、これに電流を流して溶接
する。キャップ１５の中央部分にはレンズ１６１が形成
されている。ＬＤ素子１１にボンディングワイヤ１９を
介して電気的に接続されているリード１８に所定の電圧
を印加すると、ＬＤ素子１１は発光し、レンズ１６１を
介して外部に導出される。ＬＤ素子１１は、また、外部
に導出されるレンズ１６１に向かう光と、その反対方向
に発光されるモニタ光を発する。モニタ光はＰＤ素子１
２に向かい、この素子が受光し、電流としてリード１８
から外部に取り出される。このモニタ光によって、ＬＤ
素子１１の光がモニタされる。気密封止されたキャップ
１６とヘッダ１５の間の空間には窒素などの不活性ガス
が充填されていて、その安定動作が計られている。This header 15 is covered with a cap 16
The D element and the PD element are hermetically sealed. The cap 16 is Kovar (Fe-Ni- from Westinghouse).
It is made of Co-based alloy) or stainless steel, and has an inner surface plated with Au. Wide flanges 162 and 152 are formed around the cap 16 and the header 15, and these are joined by resistance heating. Protrusions are provided on either one of the two flanges, both flanges are aligned so as to sandwich the protrusions, and an electric current is applied to the flanges for welding. A lens 161 is formed in the central portion of the cap 15. When a predetermined voltage is applied to the lead 18 electrically connected to the LD element 11 via the bonding wire 19, the LD element 11 emits light and is led to the outside through the lens 161. The LD element 11 also emits light directed to the lens 161 that is led to the outside and monitor light that is emitted in the opposite direction. Monitor light is PD element 1
2 and this element receives light, and leads 18 as current.
Is taken out from the. By this monitor light, LD
The light of element 11 is monitored. The space between the hermetically sealed cap 16 and the header 15 is filled with an inert gas such as nitrogen, and its stable operation is measured.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】光半導体装置のＬＤ素
子は、一般的に８５℃〜１００℃程度の温度でスクリー
ニングや連続動作試験を行う。この程度の温度でもメッ
キ部分から発生するアウトガスの存在を無視することが
できない。このガスは、メッキ工程において使用される
燐酸塩溶液、酢酸塩溶液、シアン化合物溶液などの残留
成分が数１００℃程度のベーキングでは取りきれないこ
とにより発生する。ガスの成分としては、ＰＯ、ＨＣ
Ｎ、ＳＯ3 、Ｈ2 Ｓなどが挙げられる。特に燐化合物
は、蒸気圧が高く気化し易い。またＰＤ素子のスクリー
ニング温度は、ＬＤ素子の倍以上あり、部品からのアウ
トガスはより一層顕著になる。しかも、不活性ガスで気
密封止されているため、一旦発生したガスは内部に残留
することになる。このアウトガスは、スクリーニング等
が終了して室温に戻すとヘッダやキャップの内壁などに
吸着する。これは当然ＬＤ素子やＰＤ素子の表面にも吸
着し、ＬＤ素子では、しきい値電流の数ｍＡの上昇、Ｐ
Ｄ素子では、暗電流の増加などを引き起こす。さらにア
ウトガスは、吸着と飛散を繰り返すので、動作が不安定
になる。そのため気密封止状態での製品長期信頼性デー
タが取得できないばかりでなく、光半導体装置の信頼性
そのものに悪影響を及ぼしている。The LD element of an optical semiconductor device is generally subjected to screening and continuous operation test at a temperature of about 85 ° C to 100 ° C. Even at such a temperature, the existence of outgas generated from the plated portion cannot be ignored. This gas is generated because residual components such as a phosphate solution, an acetate solution, and a cyan compound solution used in the plating process cannot be completely removed by baking at several hundreds of degrees Celsius. As gas components, PO, HC
N, SO 3 , H 2 S and the like can be mentioned. Particularly, phosphorus compounds have a high vapor pressure and are easily vaporized. Further, the screening temperature of the PD element is more than double that of the LD element, and the outgas from the parts becomes more remarkable. Moreover, since the gas is hermetically sealed with the inert gas, the gas once generated remains inside. The outgas is adsorbed to the inner wall of the header or the cap when the temperature is returned to room temperature after the screening is completed. Of course, this is also adsorbed on the surface of the LD element or PD element, and in the LD element, the threshold current rises by several mA, P
The D element causes an increase in dark current. Further, the outgas is adsorbed and scattered repeatedly, which makes the operation unstable. Therefore, not only the long-term reliability data of the product in the hermetically sealed state cannot be acquired, but also the reliability itself of the optical semiconductor device is adversely affected.
【０００６】メッキ以外の方法では、アウトガスの発生
は少ないが、ヘッダのようにリードを封止するガラス封
止材を含んでいたり、キャップのように構造的にメッキ
以外に全面を覆う膜形成の方法がなかったり、サブマウ
ントのように厚みの制約上メッキ部品を使わざるをえな
い場合が多い。本発明は、このような事情によりなされ
たものであり、キャップ及びヘッダで構成された気密封
止された内部にメッキ処理によって発生するアウトガス
の活動を抑えて光半導体素子の安定動作、長期信頼性の
向上をはかることを目的にしている。With methods other than plating, outgassing is less likely to occur, but a glass sealing material for sealing leads such as a header is included, or a film is formed to cover the entire surface other than plating structurally like a cap. In many cases, there is no way to use it, or because of restrictions on the thickness, such as submounts, there is no choice but to use plated parts. The present invention has been made in view of the above circumstances, and suppresses the activity of outgas generated by the plating process inside the hermetically sealed interior composed of the cap and the header, thereby ensuring stable operation and long-term reliability of the optical semiconductor element. The purpose is to improve.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、光半導体装置
のキャップとヘッダで構成する気密封止された空間内に
ガスに対するゲッタリング作用を有する金属を存在させ
ることを特徴としている。即ち、本発明の光半導体装置
は、光半導体素子と、前記光半導体素子が取付けられて
いるヘッダと、前記ヘッダに接合され、前記光半導体素
子を気密封止するキャップと、前記ヘッダの貫通孔を介
して気密封止されたキャップ内部から外部に導出された
複数の外部端子と、前記光半導体素子の接続電極と前記
外部端子の前記キャップ内部の一端とを電気的に接続す
るボンディングワイヤとを備え、前記キャップ及び前記
ヘッダで気密封止されている空間にはゲッタリング作用
を有する金属を形成したことを特徴としている。前記ゲ
ッタリング作用を有する金属は、前記キャップ内面又は
前記ヘッダ表面に堆積した金属蒸着膜からなるようにし
ても良い。前記ゲッタリング作用を有する金属が前記キ
ャップ内面に形成されている場合において、前記キャッ
プは、光半導体素子から発光した光を外部に導出するレ
ンズを備え、このレンズ周辺には前記金属蒸着膜が形成
されていないようにしても良い。The present invention is characterized in that a metal having a gettering action against gas is present in a hermetically sealed space formed by a cap and a header of an optical semiconductor device. That is, the optical semiconductor device of the present invention includes an optical semiconductor element, a header to which the optical semiconductor element is attached, a cap joined to the header and hermetically sealing the optical semiconductor element, and a through hole of the header. A plurality of external terminals led out from the inside of the hermetically sealed cap via a bonding wire for electrically connecting the connection electrode of the optical semiconductor element and one end of the external terminal inside the cap. A metal having a gettering action is formed in a space hermetically sealed by the cap and the header. The metal having a gettering effect may be a metal vapor deposition film deposited on the inner surface of the cap or the surface of the header. When the metal having the gettering function is formed on the inner surface of the cap, the cap includes a lens that guides light emitted from the optical semiconductor element to the outside, and the metal deposition film is formed around the lens. It may not be done.
【０００８】また、前記光半導体素子は、前記ヘッダ表
面に取付けたサブマウントに形成され、前記ゲッタリン
グ作用を有する金属は、前記サブマウントに形成されて
いるようにしても良い。また、前記光半導体素子は、発
光素子と発光素子のモニタ光を受光する受光素子とを備
え、前記ゲッタリング作用を有する金属は、前記モニタ
光とは重ならないように配置をするようにしても良い。
さらに、前記ゲッタリング作用を有する金属は、前記キ
ャップ内面又はヘッダ表面に形成された金属ブロックを
用いても良い。ゲッタリング作用を有する金属としては
Ｔｉ又はＣｒが用いられる。The optical semiconductor element may be formed on a submount mounted on the surface of the header, and the metal having a gettering action may be formed on the submount. Further, the optical semiconductor element includes a light emitting element and a light receiving element for receiving monitor light of the light emitting element, and the metal having a gettering action is arranged so as not to overlap with the monitor light. good.
Further, as the metal having a gettering action, a metal block formed on the inner surface of the cap or the surface of the header may be used. Ti or Cr is used as the metal having a gettering action.
【０００９】[0009]
【作用】キャップとヘッダで構成する気密封止された空
間内にガスに対するゲッタリング作用を有する金属を存
在させることによりアウトガスがこの金属に吸着され、
その結果、アウトガスの活動を有効に阻止することがで
きる。[Function] Outgas is adsorbed by this metal by allowing a metal having a gettering action for gas to exist in the hermetically sealed space formed by the cap and the header.
As a result, the activity of outgas can be effectively prevented.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。まず、図１及び図２を参照して第１の実施例を説
明する。図１は、ＬＤ素子を発光素子とし、この発光素
子の特性の変化をモニタする受光素子であるＰＤ素子を
備えた光半導体装置の断面図、図２は、図１に示す領域
Ａの部分の拡大断面図である。発光素子であるＬＤ素子
１及びモニタ光を受光するＰＤ素子２は円筒状のヘッダ
５に固定されている。ヘッダ５は、例えば、Ｃｕから構
成され、表面にＮｉメッキもしくはＡｕメッキなどが施
されている。ヘッダ５は、突起部５１を備えており、そ
の側面にサブマウント３がＰｂ系などの共晶はんだで取
付けられている。サスマウント３は、例えば、Ｓｉから
なり、表面及び裏面にはＡｕメッキが施されている。熱
によるヘッダ５からのＬＤ素子１の剥がれを防ぐため
に、サブマウント３には、ヘッダ５の熱膨張係数とＬＤ
素子１の熱膨張係数との中間の熱膨張係数を有する材料
を選択するのが適当である。化合物半導体からなるＬＤ
素子１とＣｕからなるヘッダ５との中間的な熱膨張係数
を有するサブマウント３の材料としてＳｉの他にＡｌＮ
やＳｉＣなどを用いることができる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view of an optical semiconductor device including an LD element as a light emitting element and a PD element which is a light receiving element for monitoring a change in the characteristics of the light emitting element. FIG. 2 shows a part of a region A shown in FIG. It is an expanded sectional view. The LD element 1 which is a light emitting element and the PD element 2 which receives the monitor light are fixed to a cylindrical header 5. The header 5 is made of Cu, for example, and the surface thereof is plated with Ni or Au. The header 5 has a protrusion 51, and the submount 3 is attached to the side surface of the header 5 with eutectic solder such as Pb. The suspension mount 3 is made of, for example, Si, and the front surface and the back surface are plated with Au. In order to prevent the LD element 1 from peeling off from the header 5 due to heat, the submount 3 has a thermal expansion coefficient of the header 5 and an LD.
It is appropriate to choose a material having a coefficient of thermal expansion intermediate that of the element 1. LD made of compound semiconductor
As a material for the submount 3 having an intermediate thermal expansion coefficient between the element 1 and the header 5 made of Cu, AlN in addition to Si is used as the material of the submount 3.
And SiC can be used.
【００１１】このサブマウント３表面にＬＤ素子１のチ
ップがＡｕ系の半田で固定されている。また、ヘッダ５
の平坦な面には、同じくサブマウント４がＰｂ系などの
共晶はんだで固定されており、その表面にＰＤ素子２の
半導体チップがＡｕ系の半田で接合されている。サブマ
ウント４は、例えば、アルミナなどからなるセラミック
から構成されており、表面及び裏面にはＡｕメッキが施
されている。ＬＤ素子１及びＰＤ素子２の電極と電気的
に接続されたリード（外部端子）８は、その表面がＡｕ
メッキで被覆されており、ヘッダ５に固定されている。
複数のリード８は、ヘッダ５に形成された貫通孔５３に
挿通され、ガラス封止材５４で封止される（図２参
照）。リード８とＬＤ素子１あるいはリード８とＰＤ素
子２はＡｕ線などのボンディングワイヤ９で接続されて
いる。このヘッダ５にキャップ６を被せてＬＤ素子１や
ＰＤ素子２を気密封止する。キャップ６は、コバールや
ステンレス鋼などからなり、内面にＡｕメッキが施され
ている。キャップ６とヘッダ５の周囲には幅広のフラン
ジ６２、５２が形成されており、これらを抵抗加熱によ
り接合する。２つのフランジのいずれか一方に突起を設
け、この突起を間に挟むように両フランジを合わせ、こ
の突起に電流を集中して溶接する。The chip of the LD element 1 is fixed to the surface of the submount 3 with Au-based solder. Also, the header 5
Similarly, the submount 4 is fixed to the flat surface of the device with a eutectic solder such as Pb-based solder, and the semiconductor chip of the PD element 2 is bonded to the surface thereof with Au-based solder. The submount 4 is made of, for example, a ceramic such as alumina, and the front surface and the back surface are Au-plated. The surface of the lead (external terminal) 8 electrically connected to the electrodes of the LD element 1 and the PD element 2 is Au.
It is covered with plating and is fixed to the header 5.
The plurality of leads 8 are inserted into the through holes 53 formed in the header 5 and sealed with the glass sealing material 54 (see FIG. 2). The lead 8 and the LD element 1 or the lead 8 and the PD element 2 are connected by a bonding wire 9 such as an Au wire. The header 5 is covered with a cap 6 to hermetically seal the LD element 1 and the PD element 2. The cap 6 is made of Kovar, stainless steel, or the like, and has an inner surface plated with Au. Wide flanges 62 and 52 are formed around the cap 6 and the header 5, and these are joined by resistance heating. Protrusions are provided on either one of the two flanges, the flanges are aligned so as to sandwich the protrusions, and current is concentrated on the protrusions for welding.
【００１２】キャップ５の中央部分にはガラスなどから
なるレンズ７が取付けられている。ＬＤ素子１にボンデ
ィングワイヤ９を介して電気的に接続されているリード
８に所定の電圧を印加すると、ＬＤ素子１は発光し、レ
ンズ７を介して外部に導出される。ＬＤ素子１は、ま
た、外部に導出されるレンズ７に向かう光と、その反対
方向に発光されるモニタ光を発する。モニタ光はＰＤ素
子２に向かい、この素子２が受光し、電流としてリード
８から外部に取り出される。このモニタ光によってＬＤ
素子１の光がモニタされる。気密封止されたキャップ６
とヘッダ５の間の空間には窒素などの不活性ガスが充填
されていてその安定動作が計られている。キャップ６の
内側には本発明の特徴であるゲッタリング作用を有する
Ｔｉなどの金属薄膜１０が形成されている。Ｔｉ以外で
はＣｒを用いることもできる。この実施例では、真空蒸
着によって形成しているが、その他の方法、例えば、ス
パッタリングやメッキを用いることができる。A lens 7 made of glass or the like is attached to the central portion of the cap 5. When a predetermined voltage is applied to the lead 8 electrically connected to the LD element 1 via the bonding wire 9, the LD element 1 emits light and is led out to the outside via the lens 7. The LD element 1 also emits light directed to the lens 7 directed to the outside and monitor light emitted in the opposite direction. The monitor light is directed to the PD element 2, and this element 2 receives the light and is extracted as a current from the lead 8 to the outside. LD by this monitor light
The light of element 1 is monitored. Hermetically sealed cap 6
The space between the header 5 and the header 5 is filled with an inert gas such as nitrogen and its stable operation is measured. Inside the cap 6, a metal thin film 10 of Ti or the like having a gettering action, which is a feature of the present invention, is formed. Other than Ti, Cr can also be used. In this embodiment, it is formed by vacuum evaporation, but other methods such as sputtering or plating can be used.
【００１３】しかし、メッキは、アウトガスを発生する
ので他の方法が良い。キャップ６は円筒状であり、その
直径は約５．６ｍｍである。そしてヘッダ５とキャップ
６とが形成する気密封止された空間の高さは約５ｍｍで
ある。このキャップ６に形成された金属薄膜１０は、キ
ャップ材料のＣｕ板にＡｕメッキを施し、さらに真空蒸
着により金属薄膜１０を堆積させてからキャップ６に成
形するので、工程が簡単であり、量産性に優れている。
このＴｉ金属薄膜１０は、キャップ６の上面に取付けら
れているレンズ及びその周辺には堆積させないようにす
る方が有利である。これは、ＬＤ素子１からの光が金属
薄膜１０に当たると反射し、ＬＤ素子１の発光特性が劣
化するからである。この様に組立てた光半導体装置を８
５℃、２０時間の連続動作試験を行い、その前後でＬＤ
素子１の室温のしきい値電流変動を測定したところ、±
０．１ｍＡ以内の結果が得られた。この値は、測定器の
精度誤差範囲内に収まっている。これは高温動作試験を
数１００時間と長くした場合でもアウトガスによるしき
い値の変動は見られない。ＰＤ素子２には比較的吸着ガ
スの影響の出やすいメサ型チップを搭載したが暗電流の
変動は見られなかった。However, since plating produces outgas, another method is preferable. The cap 6 is cylindrical and has a diameter of about 5.6 mm. The height of the airtightly sealed space formed by the header 5 and the cap 6 is about 5 mm. The metal thin film 10 formed on the cap 6 is formed by subjecting a Cu plate, which is a cap material, to Au plating, and further depositing the metal thin film 10 by vacuum vapor deposition, and then forming the metal thin film 10 on the cap 6. Is excellent.
It is advantageous not to deposit the Ti metal thin film 10 on the lens attached to the upper surface of the cap 6 and the periphery thereof. This is because the light from the LD element 1 is reflected when it hits the metal thin film 10, and the light emitting characteristics of the LD element 1 are deteriorated. The optical semiconductor device assembled in this way
Perform a continuous operation test at 5 ° C for 20 hours, and LD before and after that.
When the fluctuation of the threshold current of the device 1 at room temperature was measured,
Results within 0.1 mA were obtained. This value is within the accuracy error range of the measuring instrument. This shows that even when the high temperature operation test is lengthened to several hundred hours, the fluctuation of the threshold value due to outgas is not observed. The PD element 2 was mounted with a mesa-type chip that is relatively susceptible to the influence of the adsorbed gas, but no change in dark current was observed.
【００１４】次に、図３を参照して第２の実施例を説明
する。図３は、ＬＤ素子を発光素子とし、この発光素子
の特性の変化をモニタする受光素子であるＰＤ素子を備
えた光半導体装置の断面図である。発光素子であるＬＤ
素子１及びモニタ光を受光するＰＤ素子２はＡｕメッキ
されたＣｕ板からなる円筒状のヘッダ５に固定されてい
る。ヘッダ５の突起部５１の側面に、例えば、Ｓｉから
なり、表面及び裏面にはＡｕメッキが施されているサブ
マウント３がＰｂ系などの共晶はんだによって取付けら
れている。このサブマウント３表面にＬＤ素子１のチッ
プがＡｕ系の半田で固定されている。また、ヘッダ５の
平坦な面には、同じくサブマウント４がＰｂ系などの共
晶はんだにより固定されており、その表面にＰＤ素子２
の半導体チップがＡｕ系の半田で接合されている。サブ
マウント４は、例えば、アルミナなどからなるセラミッ
クから構成されており、表面及び裏面にはＡｕメッキが
施されている。ＬＤ素子１及びＰＤ素子２の電極と電気
的に接続されたリード（外部端子）８は、その表面がＡ
ｕメッキで被覆されており、ヘッダ５に固定されてい
る。Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of an optical semiconductor device including an LD element as a light emitting element and a PD element which is a light receiving element for monitoring changes in characteristics of the light emitting element. LD which is a light emitting element
The element 1 and the PD element 2 which receives the monitor light are fixed to a cylindrical header 5 made of an Au-plated Cu plate. On the side surface of the protruding portion 51 of the header 5, the submount 3 made of, for example, Si and having the front surface and the back surface plated with Au is attached by eutectic solder such as Pb-based solder. The chip of the LD element 1 is fixed to the surface of the submount 3 with Au-based solder. Similarly, the submount 4 is fixed to the flat surface of the header 5 by eutectic solder such as Pb-based solder, and the PD element 2 is attached to the surface thereof.
Semiconductor chips are joined by Au-based solder. The submount 4 is made of, for example, a ceramic such as alumina, and the front surface and the back surface are Au-plated. The surface of the lead (external terminal) 8 electrically connected to the electrodes of the LD element 1 and the PD element 2 is A
It is covered with u plating and is fixed to the header 5.
【００１５】リード８がヘッダ５に形成された貫通孔に
挿通され、ガラス封止材で封止されているのは、第１の
実施例と同じである（図２参照）。リード８とＬＤ素子
１あるいはリード８とＰＤ素子２はＡｕ線などのボンデ
ィングワイヤ９で接続されている。このヘッダ５にキャ
ップ６を被せてＬＤ素子１やＰＤ素子２を気密封止す
る。キャップ６は、内面にＡｕメッキが施されたコバー
ルやステンレス鋼などからなる。キャップ６とヘッダ５
の周囲には幅広のフランジ６２、５２が形成されてお
り、これらを抵抗溶接により接合する。キャップ５の中
央部分にはガラスなどからなるレンズ７が取り付けられ
ている。ＬＤ素子１にボンディングワイヤ９を介して電
気的に接続されているリード８に所定の電圧を印加する
と、ＬＤ素子１は発光し、レンズ７を介して外部に導出
される。ＰＤ素子２はＬＤ素子１からのモニタ光を受光
し、電流としてリード８から外部に取り出される。気密
封止されたキャップ６とヘッダ５の間の空間には窒素な
どの不活性ガスが充填されていて、その安定動作が計ら
れている。ヘッダ５の表面の所定の領域には本発明の特
徴であるゲッタリング作用を有するＴｉ金属薄膜１０が
真空蒸着によって形成されている。メッキ処理で形成さ
れたアウトガスを吸収する能力は金属薄膜の表面積に依
存し、表面積が広くなるほどアウトガス吸収性が向上す
る。As in the first embodiment, the lead 8 is inserted into the through hole formed in the header 5 and sealed with the glass sealing material (see FIG. 2). The lead 8 and the LD element 1 or the lead 8 and the PD element 2 are connected by a bonding wire 9 such as an Au wire. The header 5 is covered with a cap 6 to hermetically seal the LD element 1 and the PD element 2. The cap 6 is made of Kovar, stainless steel, or the like having an Au plated inner surface. Cap 6 and header 5
Wide flanges 62 and 52 are formed on the periphery of the, and these are joined by resistance welding. A lens 7 made of glass or the like is attached to the central portion of the cap 5. When a predetermined voltage is applied to the lead 8 electrically connected to the LD element 1 via the bonding wire 9, the LD element 1 emits light and is led out to the outside via the lens 7. The PD element 2 receives the monitor light from the LD element 1, and is taken out as an electric current from the lead 8. The space between the hermetically sealed cap 6 and the header 5 is filled with an inert gas such as nitrogen, and its stable operation is measured. A Ti metal thin film 10 having a gettering action, which is a feature of the present invention, is formed in a predetermined region on the surface of the header 5 by vacuum evaporation. The ability to absorb the outgas formed by the plating process depends on the surface area of the metal thin film, and the larger the surface area, the higher the outgas absorbability.
【００１６】したがって、短絡事故をおこさない限り、
できるだけヘッダ５表面のマージン部分にＴｉ金属薄膜
１０を蒸着すると、アウトガスが効率良く吸収される。
図ではサブマウント３が形成されていない裏面にもＴｉ
蒸着金属は形成されているが、短絡に注意しながら突起
部５１の最上部にも延在させることができる。キャップ
６は円筒状であり、その直径は約５．６ｍｍである。そ
してヘッダ５とキャップ６とが形成する気密封止された
空間の高さは約５ｍｍである。Therefore, unless a short circuit accident occurs,
By depositing the Ti metal thin film 10 on the margin portion of the surface of the header 5 as much as possible, the outgas is efficiently absorbed.
In the figure, Ti is also used on the back surface where the submount 3 is not formed.
Although the vapor-deposited metal is formed, it can be extended to the uppermost portion of the protrusion 51 while paying attention to a short circuit. The cap 6 is cylindrical and has a diameter of about 5.6 mm. The height of the airtightly sealed space formed by the header 5 and the cap 6 is about 5 mm.
【００１７】次に、図４及び図５を参照して第３の実施
例を説明する。図４は、ＬＤ素子を発光素子とし、この
発光素子の特性の変化をモニタする受光素子であるＰＤ
素子を備えた光半導体装置の断面図、図５は図４のヘッ
ダ突起部に取り付けたサブマウントの平面図である。発
光素子であるＬＤ素子１及びモニタ光を受光するＰＤ素
子２はＡｕメッキされたＣｕ板からなる円筒状のヘッダ
５に固定されている。ヘッダ５の突起部５１の側面にＳ
ｉからなり、表面及び裏面にＡｕメッキが施されている
サブマウント３がＰｂ系などの共晶半田によって取り付
けられている。このサブマウント３表面にＬＤ素子１が
Ａｕ系の半田で固定されている。また、ヘッダ５の平坦
な面には、同じくサブマウント４がＰｂ系などの共晶半
田により固定されており、その表面にＰＤ素子２の半導
体チップがＡｕ系の半田で接合されている。サブマウン
ト４はアルミナなどのセラミックからなり、表面及び裏
面にＡｕメッキが施されている。ＬＤ素子１及びＰＤ素
子２と電気的に接続された外部端子であるリード８は、
その表面がＡｕメッキで被覆されており、ヘッダ５に固
定されている。Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows a PD, which is a light receiving element for monitoring a change in characteristics of the light emitting element using the LD element as a light emitting element.
FIG. 5 is a cross-sectional view of an optical semiconductor device including an element, and FIG. 5 is a plan view of a submount attached to the header protrusion portion of FIG. The LD element 1 which is a light emitting element and the PD element 2 which receives the monitor light are fixed to a cylindrical header 5 made of a Cu plate plated with Au. S on the side surface of the protrusion 51 of the header 5
The submount 3 made of i and having the front surface and the back surface plated with Au is attached by eutectic solder such as Pb. The LD element 1 is fixed to the surface of the submount 3 with Au-based solder. Similarly, the submount 4 is fixed to the flat surface of the header 5 by eutectic solder such as Pb-based solder, and the semiconductor chip of the PD element 2 is bonded to the surface thereof by Au-based solder. The submount 4 is made of a ceramic such as alumina, and the front and back surfaces are Au-plated. The lead 8, which is an external terminal electrically connected to the LD element 1 and the PD element 2,
The surface is covered with Au plating and is fixed to the header 5.
【００１８】リード８がヘッダ５に形成された貫通孔に
挿通され、ガラス封止材で封止されているのは第１の実
施例と同じである（図２参照）。リード８とＬＤ素子１
あるいはリード８とＰＤ素子２はＡｕ線などのボンディ
ングワイヤ９で接続されている。このヘッダ５にコバー
ルなどのキャップ６を被せてＬＤ素子１やＰＤ素子２を
気密封止する。キャップ６とヘッダ５の周囲には幅広の
フランジ６２、５２が形成されており、これらを抵抗溶
接により接合する。キャップ５の中央部分にはガラスレ
ンズ７が取り付けられている。ＬＤ素子１から発光した
光はレンズ７を介して外部に導出される。ＰＤ素子２は
ＬＤ素子１からのモニタ光を受光する。気密封止された
キャップ６とヘッダ５の間の空間には窒素などの不活性
ガスが充填されていて、その安定動作が計られている。
この実施例ではゲッタリング作用を有するＴｉ又はＣｒ
の金属薄膜１０をサブマウント３、４に蒸着することに
特徴がある。光半導体素子の近傍に金属薄膜１０を配置
するので、メッキ処理で形成されたアウトガスの影響を
取り除く能力は他の位置より優れている。As in the first embodiment, the lead 8 is inserted into the through hole formed in the header 5 and sealed with the glass sealing material (see FIG. 2). Lead 8 and LD element 1
Alternatively, the lead 8 and the PD element 2 are connected by a bonding wire 9 such as an Au wire. The header 5 is covered with a cap 6 such as Kovar to hermetically seal the LD element 1 and the PD element 2. Wide flanges 62 and 52 are formed around the cap 6 and the header 5, and these are joined by resistance welding. A glass lens 7 is attached to the central portion of the cap 5. The light emitted from the LD element 1 is guided to the outside via the lens 7. The PD element 2 receives the monitor light from the LD element 1. The space between the hermetically sealed cap 6 and the header 5 is filled with an inert gas such as nitrogen, and its stable operation is measured.
In this embodiment, Ti or Cr having a gettering action is used.
The metal thin film 10 is characterized in that it is deposited on the submounts 3 and 4. Since the metal thin film 10 is arranged in the vicinity of the optical semiconductor element, the ability to remove the influence of outgas formed by the plating process is superior to other positions.
【００１９】この金属薄膜１０を表面及び裏面にＡｕメ
ッキが施されているサブマウント３に取り付ける場合に
は、例えばＬＤ素子１が配置される領域にはメッキが配
置されないようにし直接サブマウント３のセラミック表
面に接着する（図５参照）。図５の上方にＬＤ素子１か
らの光が進み、上方のレンズ（図示せず）を介して光は
外へ出る。一方、モニタ光は反対方向の下側に進み、サ
ブマウント４の上に形成されているＰＤ素子２の受光面
照射される。この時光路と金属薄膜１０とが接触しない
ように、ＬＤ素子１はサブマウント３表面の図の右上に
配置し、金属薄膜１０は左側に蒸着する。この金属薄膜
１０は、サブマウント３、４のいずれか一方にのみ形成
しても良いし、例えば、メッキが施されていないサブマ
ウント４の側面の所定の領域に、表面及び裏面のメッキ
間を短絡しないように形成しても良い。キャップ６は円
筒状であり、その直径は約５．６ｍｍである。そしてヘ
ッダ５とキャップ６とが形成する気密封止された空間の
高さは約５ｍｍである。When the metal thin film 10 is attached to the submount 3 having the front surface and the back surface plated with Au, for example, the plating is not arranged in the region where the LD element 1 is arranged and the submount 3 is directly mounted. Adhere to the ceramic surface (see Figure 5). Light from the LD element 1 travels upward in FIG. 5, and the light exits through an upper lens (not shown). On the other hand, the monitor light travels downward in the opposite direction and illuminates the light receiving surface of the PD element 2 formed on the submount 4. At this time, the LD element 1 is arranged on the surface of the submount 3 at the upper right of the drawing so that the optical path and the metal thin film 10 do not come into contact with each other, and the metal thin film 10 is deposited on the left side. The metal thin film 10 may be formed on only one of the submounts 3 and 4, and for example, a predetermined region on the side surface of the submount 4 which is not plated may have a gap between the front surface and the back surface. You may form so that it may not short-circuit. The cap 6 is cylindrical and has a diameter of about 5.6 mm. The height of the airtightly sealed space formed by the header 5 and the cap 6 is about 5 mm.
【００２０】次に、図６を参照して第４の実施例を説明
する。図はＬＤ素子を発光素子とし、この発光素子の特
性の変化をモニタする受光素子であるＰＤ素子を備えた
光半導体装置の断面図である。この実施例の光半導体装
置の構造はゲッタリング作用を有する金属の配置以外
は、第１の実施例を説明する図１と同じである。したが
って、前記ゲッタリング作用を有する金属の配置以外の
光半導体装置の説明は省略する。第１乃至第３の実施例
では、ゲッタリング作用を有するＴｉ又はＣｒなどの金
属は、真空蒸着などで形成された金属薄膜の形で利用さ
れているが、この実施例では、金属ブロックの形で用い
ることに特徴がある。この実施例では、ゲッタリング作
用を有するＴｉなどの金属ブロック１０は、ＬＤ素子１
からの発光路に接触しなければキャップ６の内面の任意
の位置に取り付けることができる。図では円筒状のキャ
ップ６内壁の側面に張り付けているが、レンズ７と同じ
天井に取り付けても良い。また、金属ブロック１０は接
着剤を用いてキャップ６内部の所定の位置に張り付ける
のであるから、張り付け時期が比較的自由であるので製
造工程に自由度がある。Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. The figure is a cross-sectional view of an optical semiconductor device including an LD element as a light emitting element and a PD element which is a light receiving element for monitoring a change in characteristics of the light emitting element. The structure of the optical semiconductor device of this embodiment is the same as that of FIG. 1 for explaining the first embodiment except the arrangement of the metal having a gettering action. Therefore, the description of the optical semiconductor device other than the arrangement of the metal having the gettering action will be omitted. In the first to third embodiments, the metal such as Ti or Cr having a gettering action is used in the form of a metal thin film formed by vacuum deposition or the like, but in this embodiment, the shape of the metal block is used. It is characterized by being used in. In this embodiment, the metal block 10 such as Ti having a gettering effect is used for the LD element 1.
It can be attached to an arbitrary position on the inner surface of the cap 6 as long as it does not come into contact with the light emitting path from. Although it is attached to the side surface of the inner wall of the cylindrical cap 6 in the figure, it may be attached to the same ceiling as the lens 7. Further, since the metal block 10 is attached to a predetermined position inside the cap 6 by using an adhesive, the attaching time is relatively free, so that the manufacturing process is flexible.
【００２１】次に、図７及び図８を参照して第５の実施
例を説明する。図７はＬＤ素子を発光素子とし、この発
光素子の特性の変化をモニタする受光素子であるＰＤ素
子を備えた光半導体装置の断面図、図８は、発明の効果
を説明する光半導体装置の特性（キャップ付け前後のし
きい値電流の変動）を示す特性図である。この実施例の
光半導体装置の構造はゲッタリング作用を有する金属の
配置以外は、第１の実施例を説明する図１と同じであ
る。したがって、前記ゲッタリング作用を有する金属の
配置以外の光半導体装置の説明は省略する。この実施例
では、ゲッタリング作用を有する金属は、Ｔｉ又はＣｒ
の金属ブロックの形で用いる。この金属ブロック１０
は、ヘッダ５の表面の任意の位置に取り付けることがで
きる。図では金属ブロックを円筒状のヘッダ５の突起部
５１のＬＤ素子１とは反対側に張り付けているが、ＰＤ
素子２と向かい合うような位置に取り付けても良い。ま
た、金属ブロック１０は、接着剤を用いてヘッド５の所
定の位置に張り付けるのであるから、張り付け時期が比
較的自由であるので製造工程に自由度がある。この実施
例の特性を図８に示す。Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a sectional view of an optical semiconductor device including an LD element as a light emitting element and a PD element which is a light receiving element for monitoring changes in the characteristics of the light emitting element, and FIG. 8 is an optical semiconductor device for explaining the effect of the invention. It is a characteristic view which shows a characteristic (change of the threshold current before and after attaching a cap). The structure of the optical semiconductor device of this embodiment is the same as that of FIG. 1 for explaining the first embodiment except the arrangement of the metal having a gettering action. Therefore, the description of the optical semiconductor device other than the arrangement of the metal having the gettering action will be omitted. In this embodiment, the metal having a gettering effect is Ti or Cr.
Used in the form of a metal block. This metal block 10
Can be attached at any position on the surface of the header 5. In the figure, the metal block is attached to the side of the protrusion 51 of the cylindrical header 5 opposite to the LD element 1.
It may be attached at a position facing the element 2. Further, since the metal block 10 is attached to a predetermined position of the head 5 by using an adhesive, the attaching time is relatively free, so that the manufacturing process is flexible. The characteristics of this example are shown in FIG.
【００２２】図において横軸は、光半導体装置のキャッ
プを取り付ける前のしきい値電流Ｉthとキャップを取り
付けて光半導体装置を完成させた後のしきい値電流Ｉth
との差をしきい値電流Ｉth変動値Ｈ（ｍＡ）として示
し、縦軸は、その変動値を示す光半導体装置の個数Ｎを
示している。光半導体装置は、キャップを取り付けて完
成後８５℃で２０時間連続動作させる。各変動値Ｈの光
半導体装置の個数分布は縦長の長方形で示す。升掛け模
様の長方形Ｂはこの実施例の１ｍｍ角の金属ブロックを
用いた光半導体装置のしきい値電流Ｉthの変動値Ｈの個
数分布である。左下がり斜線の長方形Ａは、金属薄膜を
用いた光半導体装置の変動値Ｈの個数分布である。ま
た、右下がり斜線の長方形Ｃは、ゲッタリング作用を有
する金属を用いない従来の光半導体装置の変動値Ｈの個
数分布である。図８に示すように、金属薄膜を用いた光
半導体装置が最もしきい値電流の変動が少なく、この実
施例の金属ブロックはこれに続くものである。そして、
従来の光半導体装置が最もしきい値電流の変動が少な
い。連続動作試験は、８５℃／４８時間、１００℃／２
０時間テストを行っても、やはり、図８のような特性が
得られた。素子自体のしきい値変動は、０．２〜０．３
ｍＡ程度であることからゲッタリング金属の内蔵により
ガス吸着による変動分は、±０．１ｍＡ以内に収まって
いる。In the figure, the horizontal axis represents the threshold current Ith before the optical semiconductor device cap is attached and the threshold current Ith after the optical semiconductor device is completed by attaching the cap.
Is shown as a threshold current Ith fluctuation value H (mA), and the vertical axis shows the number N of optical semiconductor devices showing the fluctuation value. The optical semiconductor device is continuously operated at 85 ° C. for 20 hours after the completion with the cap attached. The number distribution of optical semiconductor devices of each variation value H is shown by a vertically long rectangle. A rectangle B having a checkered pattern is the number distribution of the variation value H of the threshold current Ith of the optical semiconductor device using the 1 mm square metal block of this embodiment. A rectangle A having a slanting lower left is a number distribution of the variation value H of the optical semiconductor device using the metal thin film. Further, a rectangle C with a downward-sloping diagonal line is a number distribution of variation values H of a conventional optical semiconductor device that does not use a metal having a gettering action. As shown in FIG. 8, the optical semiconductor device using the metal thin film has the smallest fluctuation in the threshold current, and the metal block of this embodiment follows this. And
The conventional optical semiconductor device has the smallest fluctuation in threshold current. Continuous operation test is 85 ℃ / 48 hours, 100 ℃ / 2
Even after the 0-hour test, the characteristics shown in FIG. 8 were obtained. The threshold fluctuation of the device itself is 0.2 to 0.3.
Since it is about mA, the variation due to gas adsorption due to the built-in gettering metal is within ± 0.1 mA.
【００２３】次に、図９を参照して第６の実施例を説明
する。図９はＬＤ素子を発光素子とし、この発光素子の
特性の変化をモニタする受光素子であるＰＤ素子を備え
た光半導体装置の断面図である。この実施例の光半導体
装置の構造はゲッタリング作用を有する金属の配置以外
は、第１の実施例を説明する図１と同じである。したが
って、前記ゲッタリング作用を有する金属の配置以外の
光半導体装置の説明は省略する。この実施例では、ゲッ
タリング作用を有する金属は、Ｔｉ又はＣｒの金属ブロ
ックの形で用いる。この金属ブロック１０は、サブマウ
ント４に張り付けることに特徴がある。金属ブロック１
０は光半導体素子の近傍に配置するので、メッキ処理で
形成されたアウトガスの影響を取り除く能力は他の位置
より優れている。金属ブロック１０は、サブマウント４
には取り付けないで、サブマウント３に取り付けること
ができる。また両サブマウントに取り付けても良い。サ
ブマウント３に取り付けるときは、図５の場合と同様に
ＬＤ素子１の光路に接触しないように注意をする必要が
ある。さらに金属ブロック１０は、サブマウントの所定
の位置に張り付けるのであるから、張り付け時期が比較
的自由であるので製造工程に自由度がある。Next, a sixth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view of an optical semiconductor device including an LD element as a light emitting element and a PD element which is a light receiving element for monitoring changes in characteristics of the light emitting element. The structure of the optical semiconductor device of this embodiment is the same as that of FIG. 1 for explaining the first embodiment except the arrangement of the metal having a gettering action. Therefore, the description of the optical semiconductor device other than the arrangement of the metal having the gettering action will be omitted. In this embodiment, the gettering metal is used in the form of a metal block of Ti or Cr. This metal block 10 is characterized by being attached to the submount 4. Metal block 1
Since 0 is arranged in the vicinity of the optical semiconductor element, the ability to remove the influence of outgas formed by the plating process is superior to other positions. The metal block 10 is the submount 4
It can be attached to the submount 3 without being attached to. It may be attached to both submounts. When attaching to the submount 3, it is necessary to take care not to contact the optical path of the LD element 1 as in the case of FIG. Further, since the metal block 10 is attached to a predetermined position of the submount, the attaching time is relatively free, and therefore the manufacturing process has a degree of freedom.
【００２４】次に、図１０を参照して第７の実施例を説
明する。図はＬＤ素子を備えたモニタ用の光半導体素子
のない光半導体装置の断面図である。発光素子であるＬ
Ｄ素子１はＡｕメッキされたＣｕ板からなる円筒状のヘ
ッダ５に固定されている。ヘッダ５の突起部５１の側面
にＳｉからなり、表面及び裏面にＡｕメッキが施されて
いるサブマウント３がＰｂ系などの共晶半田によって取
り付けられている。このサブマウント３表面にＬＤ素子
１がＡｕ系の半田で固定されている。ＬＤ素子１と電気
的に接続された外部端子であるリード８はその表面がＡ
ｕメッキで被覆されており、ヘッダ５に固定されてい
る。リード８がヘッダ５に形成された貫通孔に挿通さ
れ、ガラス封止材で封止されているのは第１の実施例と
同じである（図２参照）。リード８とＬＤ素子１はＡｕ
線などのボンディングワイヤ９で接続されている。この
ヘッダ５にコバールなどからなるキャップ６を被せてＬ
Ｄ素子１を気密封止する。キャップ６とヘッダ５の周囲
には幅広のフランジ６２、５２が形成されており、これ
らを抵抗溶接により接合する。キャップ５の中央部分に
はガラスレンズ７が取り付けられている。ＬＤ素子１か
ら発光した光はレンズ７を介して外部に導出される。Next, a seventh embodiment will be described with reference to FIG. The figure is a cross-sectional view of an optical semiconductor device provided with an LD element and without an optical semiconductor element for monitoring. L which is a light emitting element
The D element 1 is fixed to a cylindrical header 5 made of an Au-plated Cu plate. The submount 3 made of Si and having Au plating on the front and back surfaces is attached to the side surface of the protrusion 51 of the header 5 by eutectic solder such as Pb-based solder. The LD element 1 is fixed to the surface of the submount 3 with Au-based solder. The surface of the lead 8, which is an external terminal electrically connected to the LD element 1, is A
It is covered with u plating and is fixed to the header 5. The lead 8 is inserted into the through hole formed in the header 5 and is sealed with the glass sealing material as in the first embodiment (see FIG. 2). The lead 8 and the LD element 1 are Au
They are connected by a bonding wire 9 such as a wire. Cover the header 5 with a cap 6 made of kovar or the like
The D element 1 is hermetically sealed. Wide flanges 62 and 52 are formed around the cap 6 and the header 5, and these are joined by resistance welding. A glass lens 7 is attached to the central portion of the cap 5. The light emitted from the LD element 1 is guided to the outside via the lens 7.
【００２５】気密封止されたキャップ６とヘッダ５の間
の空間には窒素などの不活性ガスが充填されていて、そ
の安定動作が計られている。この実施例ではゲッタリン
グ作用を有するＴｉ又はＣｒの金属１０をブロックの形
でヘッダ５に形成する。表面及び裏面にＡｕメッキが施
されているサブマウント３に取り付ける場合には、例え
ば、ＬＤ素子１が配置される領域にはメッキが配置され
ないようにし、直接サブマウント３のセラミック表面に
接着する（図５参照）。図５の上方にＬＤ素子１からの
光が進み、上方のレンズ（図示せずを介して光は外へ出
る。ＬＤ素子１の光路と金属ブロック１０とが接触しな
いように、ＬＤ素子１はサブマウント３表面の図の右上
に配置し、金属薄膜１０は左側に蒸着する。キャップ６
は円筒状であり、その直径は約５．６ｍｍである。そし
てヘッダ５とキャップ６とが形成する気密封止された空
間の高さは約５ｍｍである。The space between the hermetically sealed cap 6 and the header 5 is filled with an inert gas such as nitrogen, and its stable operation is measured. In this embodiment, a metal 10 of Ti or Cr having a gettering action is formed on the header 5 in the form of a block. When mounting on the submount 3 having Au plating on the front surface and the back surface, for example, the plating is not arranged in the region where the LD element 1 is arranged, and it is directly bonded to the ceramic surface of the submount 3 ( (See FIG. 5). Light from the LD element 1 travels upward in FIG. 5, and the light exits through an upper lens (not shown). The LD element 1 is arranged so that the optical path of the LD element 1 does not come into contact with the metal block 10. The metal thin film 10 is deposited on the left side of the figure on the surface of the submount 3 and the metal film 10 is deposited on the left side.
Is cylindrical and has a diameter of about 5.6 mm. The height of the airtightly sealed space formed by the header 5 and the cap 6 is about 5 mm.
【００２６】次に、図１１を参照して第８の実施例を説
明する。図１１は、別の光半導体装置の光半導体素子の
特性の変化をモニタする受光素子であるＰＤ素子を備え
たモニタ専用の光半導体装置の断面図である。モニタ光
を受光するＰＤ素子２はＡｕメッキされたＣｕ板からな
る円筒状のヘッダ５に固定されている。ヘッダ５の表面
には、サブマウント４がＰｂ系などの共晶半田により固
定されており、その表面にＰＤ素子２の半導体チップが
Ａｕ系の半田で接合されている。サブマウント４はアル
ミナなどのセラミックからなり、表面及び裏面にＡｕメ
ッキが施されている。ＰＤ素子２と電気的に接続された
外部端子であるリード８は、その表面がＡｕメッキで被
覆されており、ヘッダ５に固定されている。リード８が
ヘッダ５に形成された貫通孔に挿通され、ガラス封止材
で封止されているのは第１の実施例と同じである（図２
参照）。リード８とＰＤ素子２はＡｕ線などのボンディ
ングワイヤ９で接続されている。このヘッダ５にコバー
ルなどのキャップ６を被せてＰＤ素子２を気密封止す
る。Next, an eighth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view of an optical semiconductor device dedicated to monitoring, which includes a PD element that is a light receiving element that monitors changes in the characteristics of an optical semiconductor element of another optical semiconductor device. The PD element 2 that receives the monitor light is fixed to a cylindrical header 5 made of an Au-plated Cu plate. The submount 4 is fixed to the surface of the header 5 with eutectic solder such as Pb-based solder, and the semiconductor chip of the PD element 2 is bonded to the surface with Au-based solder. The submount 4 is made of a ceramic such as alumina, and the front and back surfaces are Au-plated. The lead 8, which is an external terminal electrically connected to the PD element 2, has its surface coated with Au plating and is fixed to the header 5. The lead 8 is inserted into the through hole formed in the header 5 and is sealed with the glass sealing material as in the first embodiment (FIG. 2).
reference). The lead 8 and the PD element 2 are connected by a bonding wire 9 such as an Au wire. The header 5 is covered with a cap 6 such as Kovar to hermetically seal the PD element 2.
【００２７】キャップ６とヘッダ５の周囲には、幅広の
フランジ６２、５２が形成されており、これらを抵抗溶
接により接合する。キャップ５の中央部分にはガラスレ
ンズ７が取り付けられている。ＰＤ素子２は外の光半導
体装置のＬＤ素子からのモニタ光をレンズ７を介して受
光する。気密封止されたキャップ６とヘッダ５の間の空
間には窒素などの不活性ガスが充填されていてその安定
動作が計られている。この実施例ではゲッタリング作用
を有するＴｉ又はＣｒの金属１０を薄膜の形でキャップ
６の内壁に形成する。この構造の光半導体装置に金属薄
膜を用いずに金属ブロックを取り付けることもできる。
キャップ６は円筒状でありその直径は約５．６ｍｍであ
る。そしてヘッダ５とキャップ６とが形成する気密封止
された空間の高さは約５ｍｍである。Wide flanges 62 and 52 are formed around the cap 6 and the header 5, and these are joined by resistance welding. A glass lens 7 is attached to the central portion of the cap 5. The PD element 2 receives the monitor light from the LD element of the external optical semiconductor device via the lens 7. The space between the hermetically sealed cap 6 and the header 5 is filled with an inert gas such as nitrogen, and its stable operation is measured. In this embodiment, a metal 10 of Ti or Cr having a gettering action is formed on the inner wall of the cap 6 in the form of a thin film. A metal block can be attached to the optical semiconductor device of this structure without using a metal thin film.
The cap 6 is cylindrical and has a diameter of about 5.6 mm. The height of the airtightly sealed space formed by the header 5 and the cap 6 is about 5 mm.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上の構成により、本発明は、光半導体
装置のキャップとヘッダで構成する気密封止された空間
内にガスに対するゲッタリング作用を有する金属を存在
させることにより、アウトガスがこの金属に吸着され、
アウトガスの活動を有効に阻止することができる。その
結果、半導体素子の電気特性が安定し、さらに光半導体
装置の長期信頼性が向上する。As described above, according to the present invention, the presence of a metal having a gettering action against gas in the airtightly sealed space formed by the cap and the header of the optical semiconductor device enables the outgas to be reduced. Adsorbed on
Outgas activity can be effectively blocked. As a result, the electrical characteristics of the semiconductor element are stabilized, and the long-term reliability of the optical semiconductor device is improved.
【図１】本発明の第１の実施例の光半導体装置の断面
図。FIG. 1 is a sectional view of an optical semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１のＡ領域の拡大断面図。FIG. 2 is an enlarged sectional view of a region A of FIG.
【図３】第２の実施例の光半導体装置の断面図。FIG. 3 is a sectional view of an optical semiconductor device according to a second embodiment.
【図４】第３の実施例の光半導体装置の断面図。FIG. 4 is a sectional view of an optical semiconductor device according to a third embodiment.
【図５】図４の光半導体装置のサブマウントの平面図。5 is a plan view of a submount of the optical semiconductor device of FIG.
【図６】第４の実施例の光半導体装置の断面図。FIG. 6 is a sectional view of an optical semiconductor device according to a fourth embodiment.
【図７】第５の実施例の光半導体装置の断面図。FIG. 7 is a sectional view of an optical semiconductor device according to a fifth embodiment.
【図８】本発明及び従来の光半導体装置の特性を示す特
性図。FIG. 8 is a characteristic diagram showing characteristics of the present invention and a conventional optical semiconductor device.
【図９】第６の実施例の光半導体装置の断面図。FIG. 9 is a sectional view of an optical semiconductor device according to a sixth embodiment.
【図１０】第７の実施例の光半導体装置の断面図。FIG. 10 is a sectional view of an optical semiconductor device according to a seventh embodiment.
【図１１】第８の実施例の光半導体装置の断面図。FIG. 11 is a sectional view of an optical semiconductor device according to an eighth embodiment.
【図１２】従来の光半導体装置の断面図。FIG. 12 is a sectional view of a conventional optical semiconductor device.
１ ＬＤ素子 ２ ＰＤ素子 ３、４ サブマウント ５ ヘッダ ６ キャップ ７ レンズ ８ リード ９ ワイヤボンディング １０ ゲッタリング作用を有する金属 ５１ ヘッダ突起部 ５２ ヘッダフランジ ５３ ヘッダ貫通孔 ５４ ガラス封止材 ６２ キャップフランジ 1 LD element 2 PD element 3, 4 Submount 5 Header 6 Cap 7 Lens 8 Lead 9 Wire bonding 10 Metal having gettering action 51 Header protrusion 52 Header flange 53 Header through hole 54 Glass sealing material 62 Cap flange
Claims (7)
るキャップと、 前記ヘッダの貫通孔を介して気密封止されたキャップ内
部から外部に導出された複数の外部端子と、 前記光半導体素子の接続電極と前記外部端子の前記キャ
ップ内部の一端とを電気的に接続するボンディングワイ
ヤとを備え、 前記キャップ及び前記ヘッダで気密封止されている空間
にはゲッタリング作用を有する金属を形成したことを特
徴とする光半導体装置。1. An optical semiconductor element, a header to which the optical semiconductor element is attached, a cap joined to the header and hermetically sealing the optical semiconductor element, and a hermetically sealed via a through hole of the header. A plurality of external terminals led out from the inside of the stopped cap to the outside, and a bonding wire that electrically connects the connection electrode of the optical semiconductor element and one end of the external terminal inside the cap, An optical semiconductor device, wherein a metal having a gettering action is formed in a space hermetically sealed by the header.
前記キャップ内面又は前記ヘッダ上に堆積した金属蒸着
膜からなることを特徴とする請求項１に記載の光半導体
装置。2. The metal having a gettering action,
The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the optical semiconductor device is made of a metal vapor deposition film deposited on the inner surface of the cap or the header.
前記キャップ内面又はヘッダ上に形成された金属ブロッ
クからなることを特徴とする請求項１に記載の光半導体
装置。3. The metal having a gettering effect is
The optical semiconductor device according to claim 1, comprising a metal block formed on the inner surface of the cap or on the header.
記キャップ内面に形成されている場合において、前記キ
ャップは、光半導体素子から発光した光を外部に導出す
るレンズを備え、このレンズ周辺には前記金属蒸着膜が
形成されていないことを特徴とする請求項２に記載の光
半導体装置。4. When the metal having a gettering action is formed on the inner surface of the cap, the cap includes a lens that guides light emitted from an optical semiconductor element to the outside, and the lens is surrounded by the lens. The optical semiconductor device according to claim 2, wherein a metal vapor deposition film is not formed.
取付けたサブマウントに形成され、前記ゲッタリング作
用を有する金属は、前記サブマウントに形成されている
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の光半導
体装置。5. The optical semiconductor element is formed on a submount attached to the surface of the header, and the metal having a gettering action is formed on the submount. Item 5. The optical semiconductor device according to item 3.
子のモニタ光を受光する受光素子とを備え、前記ゲッタ
リング作用を有する金属は、前記モニタ光とは重ならな
いように配置されていることを特徴とする請求項５に記
載の光半導体装置。6. The optical semiconductor element includes a light emitting element and a light receiving element for receiving monitor light of the light emitting element, and the metal having a gettering action is arranged so as not to overlap with the monitor light. The optical semiconductor device according to claim 5, wherein:
Ｔｉ又はＣｒからなることを特徴とする請求項１乃至請
求項６のいづれかに記載の光半導体装置。7. The metal having a gettering action is
The optical semiconductor device according to any one of claims 1 to 6, which is made of Ti or Cr.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6153121A JPH07335777A (en) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | Optical semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6153121A JPH07335777A (en) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | Optical semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07335777A true JPH07335777A (en) | 1995-12-22 |
Family
ID=15555439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6153121A Pending JPH07335777A (en) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | Optical semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07335777A (en) |
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- 1994-06-13 JP JP6153121A patent/JPH07335777A/en active Pending
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