JPS6245193A - Optoelectronic device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は光電子装置、特に発光素子の静電破壊強度が高
い信転性の高い光電子装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to an optoelectronic device, and particularly to a optoelectronic device with a light emitting element having high electrostatic breakdown strength and high reliability.
光通信用光源あるいはディジタルオーディオディスク、
ビデオディスク等の情報処理装置用光源として、各種構
造の半導体レーザ素子が開発されている。情報処理用半
導体レーザとして、たとえば、日立評論社発行「日立評
論Ｊ１９８３年第１０号、昭和５８年１０月２５日発行
、Ｐ４５〜Ｐ４８に記載されているようなものが知られ
ている。Light sources for optical communications or digital audio discs,
Semiconductor laser elements with various structures have been developed as light sources for information processing devices such as video discs. As semiconductor lasers for information processing, for example, those described in "Hitachi Hyoron J, No. 10, 1983, October 25, 1983, published by Hitachi Hyoronsha, P45 to P48 are known.
また、前記文献に記述されているが、半導体レーザはパ
ッケージ外からの外来サージ（以下単にサージ・ノイズ
とも称す。）が加わると、その電圧、電源により接合が
破壊（静電破壊）することがあるため、製品取扱時には
静電気放電や駆動電源の過渡特性に十分な注意が必要で
ある。Furthermore, as described in the above literature, when a semiconductor laser is subjected to an external surge (hereinafter simply referred to as surge noise) from outside the package, the voltage and power supply can cause the junction to break (electrostatic breakdown). Therefore, when handling the product, careful attention must be paid to electrostatic discharge and the transient characteristics of the drive power supply.
ところで、寿命の短い半導体レーザ素子の原因追及をし
ていくうちに、これらの半導体レーザ素子には特性検査
では異常が現れ難いが、寿命を短くすると思慮できるサ
ージに基く欠陥が内在していることが本発明者によって
あきらかとされた。By the way, as we investigated the causes of semiconductor laser devices with short lifetimes, we discovered that although these semiconductor laser devices do not show any abnormalities in characteristic tests, they do have inherent surge-related defects that can be considered to shorten their lifetimes. has been clarified by the inventor.
すなわち、半導体レーザ素子の光出力特性を調べてみる
と、第９図に示されるように、異常のない正常な半導体
レーザ素子は、実線で示されるように良好な光出力特性
を示すが、サージが印加され結果的に寿命が短かった半
導体レーザ素子は、二点鎖線で示されるように、正常な
半導体レーザ素子の場合に比較して、若干使用電流（順
方向！。In other words, when examining the optical output characteristics of a semiconductor laser device, as shown in FIG. As shown by the two-dot chain line, a semiconductor laser device that had a shorter lifespan due to the current applied to it had a slightly lower current usage (in the forward direction!) than a normal semiconductor laser device.
：ｍＡ）が増大するとともに、最大定格の９０％程度の
光出力（Ｐ、：ｍｗ）に達すると、素子破壊が生じると
いう現象が起きることがわかった。It has been found that as the optical power (P, :mW) increases and the optical output (P, :mW) reaches about 90% of the maximum rating, a phenomenon occurs in which element destruction occurs.
このような半導体レーザ素子のミラー面部分に対して、
ＥＢＩＣ（電子線誘導電流）解析を行ってみると、部分
的に破壊していることが認められた。この欠陥（以後、
説明の便宜上軟破壊と称する。）は、最大定格あるいは
その近傍で使用されると、いずれも寿命が短いという現
象が生じる。For the mirror surface portion of such a semiconductor laser device,
An EBIC (electron beam induced current) analysis revealed that it was partially destroyed. This defect (hereinafter referred to as
For convenience of explanation, this will be referred to as soft fracture. ), when used at or near the maximum rating, a phenomenon occurs in which the lifespan is short.
このような半導体レーザ素子にあっては、ミラー面を保
護しているコーテイング膜を除去してエツチングしてみ
ると、軟破壊部分１は他の部分よりもエツチング速度が
早いことから、第８図のクロスハンチングで示されるよ
うに、活性層２の共振器３の中央を貫くように発生して
いることが認められる。In such a semiconductor laser device, when the coating film that protects the mirror surface is removed and etched, the etching speed of the soft fracture portion 1 is faster than other portions, as shown in Fig. 8. As shown by the cross-hunting, it is recognized that the light is generated penetrating the center of the resonator 3 of the active layer 2.
このようなことから、本発明者は、静電破壊であるミラ
ー面の軟破壊が生じないように、静電破壊防止手段を光
電子装置に組み込むことを思い立ち本発明を成した。For this reason, the inventor of the present invention came up with the idea of incorporating an electrostatic damage prevention means into an optoelectronic device so as to prevent soft destruction of the mirror surface, which is electrostatic damage.
本発明の目的は静電破壊が起き難い信頼性の高い光電子
装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a highly reliable optoelectronic device that is less susceptible to electrostatic damage.
本発明の他の目的は寿命の長い光電子装置を提供するこ
とにある。Another object of the invention is to provide an optoelectronic device with a long lifetime.
本発明の他の目的は製造歩留りが高くなる構造の光電子
装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide an optoelectronic device having a structure that increases manufacturing yield.
本発明の他の目的は生産コストを安くできる光電子装置
を提供することにある。Another object of the present invention is to provide an optoelectronic device that can be manufactured at low cost.
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。The above and other objects and novel features of the present invention include:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
をＭ単に説明すれば、下記のとおりである。A brief summary of typical inventions disclosed in this application is as follows.
すなわち、本発明の光電子装置は、半導体レーザ（レー
ザダイオード）が静電破壊を起こさないようにするため
の静電破壊防止手段として、レーザダイオードに直列に
抵抗が、並列にダイオードおよび容量が配設されるため
、サージが入っても抵抗によりサージ電流が低くなり、
容量によりサージ電圧が平滑化されるとともに、ダイオ
ードにより電圧クランプされ、さらに、抵抗と容量によ
る時定数で活性層にかかるサージの伝達速度を低下させ
ることから、レーザダイオードの静電破壊が防止でき、
信頼度の向上、長寿命化が達成できる。That is, in the optoelectronic device of the present invention, a resistor is arranged in series with the laser diode, and a diode and a capacitor are arranged in parallel with the laser diode as an electrostatic damage prevention means to prevent electrostatic damage from occurring in the semiconductor laser (laser diode). Therefore, even if a surge occurs, the surge current will be lowered by the resistance,
The surge voltage is smoothed by the capacitance, the voltage is clamped by the diode, and the transmission speed of the surge applied to the active layer is reduced by the time constant of the resistance and capacitance, so electrostatic damage to the laser diode can be prevented.
Improved reliability and longer life can be achieved.
第１図は本発明の一実施例による光電子装置の要部を示
す概略断面図、第２図は同じく平面図、第３図は同じく
等価回路図、第４図は同じ（光電子装置の一部が断面と
された斜視図、第５図および第６図は同じく静電破壊防
止手段形成方法を示す図であって、第５図は拡散処理が
施されたサブマウントを示す断面図、第６図は同じく抵
抗部分が形成されたサブマウントの断面図、第７図は同
じく静電破壊防止手段の他の構造例を示すサブマウント
の断面図、第８図は軟破壊を起こしたレーザチップの破
壊部分を示す模式図、第９図は同じく軟破壊を起こした
レーザダイオードの特性を示すグラフである。FIG. 1 is a schematic sectional view showing the main parts of an optoelectronic device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view, FIG. 3 is an equivalent circuit diagram, and FIG. 4 is the same (part of the optoelectronic device) 5 and 6 are views showing a method for forming electrostatic damage prevention means, FIG. 5 is a sectional view showing a submount subjected to diffusion treatment, and FIG. The figure is a cross-sectional view of a submount with a resistor portion formed thereon, FIG. 7 is a cross-sectional view of a submount showing another example of the structure of the electrostatic damage prevention means, and FIG. FIG. 9, which is a schematic diagram showing the broken portion, is a graph showing the characteristics of a laser diode that also suffered soft breakage.
この実施例においては、第１図および第２図に示される
ように、チップ状の半導体レーザ（レーザダイオード）
４を支持するサブマウント５と称される支持板に静電破
壊防止手段が組み込まれている。前記レーザダイオード
４（以下、レーザダイオードチップとも称する。）はこ
の実施例では一般的なダブルへテロ構造のチップが示さ
れていて、アノード電極６側が導電性接合材７を介して
、ｎ形シリコンからなるサブマウント５に固定されてい
る。また、カソード電極８は導電性のワイヤ９を介して
、後述する静電破壊防止手段を構成するダイオード１０
のアノード電極１１に電気的に接続されている。また、
前記静電破壊防止手段は前述のダイオード（Ｄ）１０お
よび容１ｔ（Ｃ）１２ならびに抵抗（Ｒ）１３とからな
っていて、レーザダイオード（ＬＤ）４との間に、第３
図で示されるような等何回路を構成している。この等何
回路は、レーザダイオードの静電破壊モードを防ぐよう
に構成される。すなわち、レーザダイオードは応答速度
が数ｎ５ｅｃと速いため、順方向のサージが瞬間的に活
性層に印加されただけで、レーザダイオードが高出力で
発光し、ミラー面が軟破壊されるので、抵抗、容量、ダ
イオードで順方向サージの電圧や電流を低くおさえると
ともに、抵抗と容量による時定数でサージの伝播速度を
遅延させ、瞬時の高出力発光を防止し、ミラー面を軟破
壊から保護する。In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, a chip-shaped semiconductor laser (laser diode) is used.
A support plate called a submount 5 that supports the electrostatic discharge damage prevention means is incorporated. The laser diode 4 (hereinafter also referred to as a laser diode chip) is a typical double heterostructure chip in this embodiment, and the anode electrode 6 side is connected to an n-type silicon via a conductive bonding material 7. It is fixed to a submount 5 consisting of. Further, the cathode electrode 8 is connected to a diode 10 which constitutes an electrostatic damage prevention means to be described later via a conductive wire 9.
It is electrically connected to the anode electrode 11 of. Also,
The electrostatic damage prevention means is composed of the diode (D) 10, the capacitor (C) 12, and the resistor (R) 13, and a third
It consists of several circuits as shown in the figure. This circuit is configured to prevent electrostatic breakdown modes of the laser diode. In other words, since the response speed of a laser diode is as fast as several nanoseconds, even if a forward surge is momentarily applied to the active layer, the laser diode will emit light with high output and the mirror surface will be soft broken, resulting in a decrease in resistance. , capacitors and diodes to keep the voltage and current of forward surges low, and the time constants of resistors and capacitors to delay the propagation speed of surges, preventing instantaneous high-output light emission and protecting the mirror surface from soft damage.
前記サブマウント５は前記レーザダイオード４を取り付
ける領域を除く主面領域にｐ膨拡散層１４を有し、サブ
マウント５の母材であるｎ形層との間にｐｎ接合からな
るダイオード１０を構成するとともに、第２図に示され
るように、前記ｐ膨拡散層１４を所定面積にすることに
よって所望の容量１２を構成している。また、前記ｐ膨
拡散層１４はサブマウント５表面の部分的エツチング除
去によって所望の抵抗が構成されている。このようなサ
ブマウント５は、第５図および第６図に示されるような
工程を経て製造される。すなわち、第５図に示されるよ
うに、ｎ形のシリコン板からなるサブマウント５の主面
には、部分的に絶縁膜１５が設けられた後、この絶縁膜
１５をマスクとしてｐ導電形決定不純物が拡散され、ｐ
膨拡散層１４が形成される。その後、このｐ膨拡散層１
４は除去される。The submount 5 has a p-swelling diffusion layer 14 in the main surface area except for the area where the laser diode 4 is attached, and forms a diode 10 formed of a pn junction with the n-type layer that is the base material of the submount 5. At the same time, as shown in FIG. 2, a desired capacitance 12 is constructed by making the p-swelling diffusion layer 14 have a predetermined area. Further, the p-swelled diffusion layer 14 is configured to have a desired resistance by partially etching the surface of the submount 5. Such a submount 5 is manufactured through the steps shown in FIGS. 5 and 6. That is, as shown in FIG. 5, an insulating film 15 is partially provided on the main surface of the submount 5 made of an n-type silicon plate, and then the p-conductivity type is determined using the insulating film 15 as a mask. Impurities are diffused and p
A swelling diffusion layer 14 is formed. After that, this p swelling diffusion layer 1
4 is removed.
つぎに、サブマウント５の主面には部分的に絶縁膜１６
が形成されるとともに、この絶縁膜１６をマスクとして
サブマウント５の表層部は部分的にエツチングされて溝
１７１８が形成される。Next, an insulating film 16 is partially formed on the main surface of the submount 5.
is formed, and the surface layer of the submount 5 is partially etched using the insulating film 16 as a mask to form a groove 1718.
前記一方の溝１７の溝底のｐ膨拡散層１４領域は所望値
を有した抵抗１３となる。また、他方の溝１８はサブマ
ウント５の主面に露出したｐｎ接合部分に沿って設けら
れ、耐圧が向上するようになっている。なお、容Ｍ１２
を大きくする場合、第７図に示されるように、ｐ膨拡散
層１４を深くしてもよい。この場合、抵抗１３を形成す
る領域は１回のイオン注入、他の領域、すなわち、容量
１２を含む領域は２回のイオン注入を行ない、その後、
キャップアニールすることによって形成される。The region of the p-swelled diffusion layer 14 at the bottom of the one trench 17 becomes a resistance 13 having a desired value. Further, the other groove 18 is provided along the pn junction portion exposed on the main surface of the submount 5, so as to improve the withstand voltage. In addition, M12
In order to increase the p-swelling diffusion layer 14, as shown in FIG. 7, the p-swelling diffusion layer 14 may be made deeper. In this case, the region where the resistor 13 is to be formed is ion-implanted once, the other region, that is, the region including the capacitor 12, is ion-implanted twice, and then,
Formed by cap annealing.
また、前記絶縁膜１６は除去される。その後、前記溝１
７．１８はパッシベーション膜１９で被われる。また、
前記サブマウント５の主面側にはダイオードＩＯのアノ
ード電極１１および抵抗に連なる電極２０が設けられる
とともに、サブマウント５の裏面には電極２１が設けら
れる。前記電極はＡｕ、Ａ Ｉ、ＣｒＡｕ、ＡｕＧｅ／
Ｎ ｔ／ＡＵ等によって形成される。Furthermore, the insulating film 16 is removed. After that, the groove 1
7.18 is covered with a passivation film 19. Also,
An anode electrode 11 of the diode IO and an electrode 20 connected to the resistor are provided on the main surface side of the submount 5, and an electrode 21 is provided on the back surface of the submount 5. The electrodes are made of Au, AI, CrAu, AuGe/
It is formed by N t/AU, etc.
このようなサブマウント５には、第１図に示されるよう
に、レーザダイオードチップ４が導電性接合材７を介し
て固定される。また、このサブマウント５は、所定のパ
ッケージ、特に限定はされないが、第４図に示されるよ
うな矩形板状のステム２２と、このステム２２の主面を
被うように気密的に取り付けられたキャップ２３とから
なるパフケージ２４に内蔵されて光電子装置として使用
される。As shown in FIG. 1, a laser diode chip 4 is fixed to such a submount 5 via a conductive bonding material 7. Further, this submount 5 is airtightly attached to a predetermined package, including but not limited to, a rectangular plate-shaped stem 22 as shown in FIG. 4, so as to cover the main surface of this stem 22. It is housed in a puff cage 24 consisting of a cap 23 and a cap 23, and is used as a photoelectronic device.
ここで、この光電子装置の構造について説明する。光電
子装置は矩形の銅製のステム２２の上面（主面）中央部
に銅製のヒートシンク２５を鑞材で固定した構造となっ
ている。ヒートシンク２５の一側面には、前記レーザダ
イオードチップ４が取り付けられたサブマウント５が固
着されている。Here, the structure of this optoelectronic device will be explained. The optoelectronic device has a structure in which a copper heat sink 25 is fixed to the center of the upper surface (principal surface) of a rectangular copper stem 22 with a brazing material. A submount 5 to which the laser diode chip 4 is attached is fixed to one side of the heat sink 25.
前記レーザダイオードチップ４は、その上端および下端
からそれぞれレーザ光２６を発光する。また、前記ステ
ム２２の主面には受光素子２７が固定されている。この
受光素子２７はレーザダイオードチップ４の下端から発
光されるレーザ光２６を受光し、光出力を検出するモニ
ター素子となっている。前記ステム２２には３本のり−
ド２８が取付けられている。１本のり一ド２８はステム
２２に電気的にも接続され、他の２本のリード２８はス
テム２２を貫通し、かつステム２２に対して絶縁的に固
定されている。この貫通状態の２本のリード２８の上端
はそれぞれワイヤ２９を介してサブマウント５の電極２
ｏまたは受光素子２７の各電極に電気的に接続されてい
る。また、レーザダイオードチップ４のカソード電極８
とサブマウント５のアノード電極１１とはワイヤ９で接
続されている。The laser diode chip 4 emits laser light 26 from its upper and lower ends, respectively. Further, a light receiving element 27 is fixed to the main surface of the stem 22. This light receiving element 27 serves as a monitor element that receives the laser light 26 emitted from the lower end of the laser diode chip 4 and detects the light output. There are three glues on the stem 22.
28 is attached. One lead 28 is also electrically connected to the stem 22, and the other two leads 28 pass through the stem 22 and are insulatively fixed to the stem 22. The upper ends of these two through-through leads 28 are connected to the electrodes 2 of the submount 5 via wires 29, respectively.
o or each electrode of the light receiving element 27. In addition, the cathode electrode 8 of the laser diode chip 4
and the anode electrode 11 of the submount 5 are connected by a wire 9.
一方、ステム２２の天井部に円形の窓３ｏを有する金属
製のキャップ２３が気密的に固定され、前記ヒートシン
ク２５、レーザダイオードチップ４、受光素子２７、リ
ード２Ｂ上端部、ワイヤ９゜２９等を封止している。前
記キャップ２３の天井部には、窓３０を塞ぐ透明なガラ
ス仮３１が気密的に固着されている。したがって、レー
ザダイオードチップ４の上端から発光したレーザ光２６
はこの窓３０を通過してステム２２とキャンプ２３とに
よって形成されたパッケージ２４外に発光される。なお
、ステム２２には、この光電子装置を各種機器に取付け
る際使用する取付孔３２が設けられている。On the other hand, a metal cap 23 having a circular window 3o is airtightly fixed to the ceiling of the stem 22, and the heat sink 25, the laser diode chip 4, the light receiving element 27, the upper end of the lead 2B, the wire 9° 29, etc. are fixed to the ceiling of the stem 22. It's sealed. A transparent temporary glass 31 that closes the window 30 is airtightly fixed to the ceiling of the cap 23. Therefore, the laser beam 26 emitted from the upper end of the laser diode chip 4
The light passes through this window 30 and is emitted to the outside of the package 24 formed by the stem 22 and the camp 23. Note that the stem 22 is provided with a mounting hole 32 that is used when mounting this optoelectronic device to various types of equipment.
このような光電子装置はレーザ光発光時瞬間的な正のサ
ージが入っても、抵抗、コンデンサ、ダイオードからな
る静電破壊防止手段が設けられていることから、サージ
電流は静電破壊防止手段の抵抗によって減少しかつサー
ジ電圧が降下するとともに、コンデンサによって平滑化
され、かつまたダイオードを流れるため、ダイオードの
順方向電圧にクランプされ、そのサージ電流値、サージ
電圧値は軟破壊発生レベルより十分に低くなり、レーザ
発振が行なわれる活性層部分のミラー面の静電破壊（軟
破壊）は生じ難くなり、静電破壊強度は向上する。この
結果、静電破壊防止手段を有する光電子装置は最大定格
で使用しても素子破壊は生じなくなり、かつ寿命も低下
しない。Even if such optoelectronic devices receive an instantaneous positive surge when emitting laser light, they are equipped with electrostatic damage prevention means consisting of resistors, capacitors, and diodes, so the surge current will be absorbed by the electrostatic damage prevention means. The surge voltage is reduced by the resistor, smoothed by the capacitor, and flows through the diode, so it is clamped to the forward voltage of the diode, and the surge current and voltage values are well below the level at which soft breakdown occurs. As a result, electrostatic damage (soft damage) on the mirror surface of the active layer portion where laser oscillation occurs is less likely to occur, and the electrostatic damage strength is improved. As a result, even if the optoelectronic device having the electrostatic damage prevention means is used at the maximum rating, the device will not be destroyed and its life will not be shortened.
なお、静電破壊防止手段である抵抗Ｒ２容量Ｃ１のサイ
ズ、パターン寸法等は、第３図の等価回路のインピーダ
ンスや所望時定数により決定する。The size, pattern dimensions, etc. of the resistor R2 and capacitor C1, which serve as electrostatic damage prevention means, are determined based on the impedance and desired time constant of the equivalent circuit shown in FIG. 3.
〔実施例２〕
第１０図は本発明の他の実施例による光電子装置の要部
、すなわち、半導体レーザ（レーザダイオード）４と、
このレーザダイオード４の静電破壊を防止する静電破壊
防止手段がモノリシックに組み込まれたチップ３３およ
びこのチップ３３をソルダー３４を介して支持する熱伝
導性の良好な５ｉＣ（シリコンカーバイド）からなるサ
ブマウント５と、このサブマウント５の主面にソルダー
３５を介して固定されたＡｕのペデスタル３６とを示す
ものである。[Embodiment 2] FIG. 10 shows the main parts of an optoelectronic device according to another embodiment of the present invention, that is, a semiconductor laser (laser diode) 4,
A chip 33 monolithically incorporates an electrostatic discharge prevention means for preventing electrostatic discharge damage of the laser diode 4, and a sub-sub made of 5iC (silicon carbide) with good thermal conductivity that supports this chip 33 via a solder 34. This figure shows a mount 5 and an Au pedestal 36 fixed to the main surface of the submount 5 via a solder 35.
このチップ３３はＢＨ（ｂｕｒ １ｅｄ−ｈｅ−ｔｅｒ
ｏ ５ｔｒｕｃｔｕｒｅ）型半導体レーザと静電破壊
防止手段とが一体化（モノリシック）されたものである
。This chip 33 is BH (bur 1ed-he-ter
This is an integrated (monolithic) structure in which a 5-structure semiconductor laser and an electrostatic damage prevention means are integrated (monolithically).
このチップ３３は、ＧａＡｌＡｓ系の化合物半導体で構
成されている。すなわち、チップ３３はｎ形のＧａＡｓ
の基板３７の主面〔上面：（１００）結晶面〕にｎ形Ｇ
ａＡｌＡｓからなるバッファ層３８．ｎ形ＧａＡｌＡｓ
からなる光ガイド層３９、ＧａＡｓからなる活性［４０
，ｐ形のＧａＡｌＡｓからなるクラッド層４１を順次積
層形成した多層成長層がストライプ状に形成されている
。This chip 33 is made of a GaAlAs-based compound semiconductor. That is, the chip 33 is made of n-type GaAs.
n-type G on the main surface [top surface: (100) crystal plane] of the substrate 37
a Buffer layer 38 made of AlAs. n-type GaAlAs
A light guide layer 39 made of
, p-type GaAlAs are sequentially laminated to form a multilayer growth layer in the form of stripes.
この多層成長層は断面形状が上部は逆三角形となるいわ
ゆる逆メサ構造となるとともに、下部は前記逆メサ部分
の下端から緩やかに広がる順メサ構造となっている。ま
た、この多層成長層の両側にはｐ十形のＧａＡｌＡｓか
らなるブロッキング層４２、ｎ形のＧａＡｌＡｓからな
る埋込層４３が積層状態で埋め込まれている。また、多
層成長層の電極コンタクト領域を除く基板３７の主面側
は絶縁膜４４で被われている。そして、基板３７の主面
側にはＣｒＡｕからなるアノード電極４５が、基板３７
の裏面にはＡ ｕ Ｓ ｉ ／ Ｃｒ ／ Ａ ｕから
なるカソード電極４６がそれぞれ設けられている。The cross-sectional shape of this multilayer growth layer is a so-called inverted mesa structure in which the upper part has an inverted triangle shape, and the lower part has a forward mesa structure that gradually spreads from the lower end of the inverted mesa portion. Furthermore, a blocking layer 42 made of p-type GaAlAs and a buried layer 43 made of n-type GaAlAs are buried in a laminated manner on both sides of this multilayer growth layer. Further, the main surface side of the substrate 37 except for the electrode contact area of the multilayer growth layer is covered with an insulating film 44. An anode electrode 45 made of CrAu is disposed on the main surface side of the substrate 37.
A cathode electrode 46 made of AuSi/Cr/Au is provided on the back surface of each of the substrates.
また、前記クラッドＮ４１の表層部分には亜鉛（Ｚｎ）
が拡散されてｐ十形の亜鉛拡散領域からなるオーミック
コンタクト層４７ （点々が施されている領域）が設け
られている。In addition, zinc (Zn) is added to the surface layer of the cladding N41.
An ohmic contact layer 47 (dotted region) is provided which is made of a p-type zinc diffusion region.
また、前記多層成長層の一側、すなわち、第１０図にお
いて右側のブロッキング層４２およびこのブロッキング
Ｎ４２上の埋込層４３はＶ字状のエツチング溝４８およ
びこのエツチング溝４８に埋め込まれた絶縁膜４４によ
って分断化されているとともに、このアイソレートされ
た埋込層４３の表層部に形成されたｐ形層４９に前記実
施例と同様に静電破壊防止手段が形成されている。すな
わち、前記ｐ形層４９の表層部にはｎ十形拡散層５０と
、これに連なるｎ膨拡散層５１が設けられ、前記ｎ十形
拡散層５０とｐ形層４９との間にダイオード５２および
容量５３が形成されている。また、前記ｎ膨拡散層５１
は抵抗５４となっている。Further, one side of the multilayer growth layer, that is, the blocking layer 42 on the right side in FIG. 44, and a p-type layer 49 formed on the surface of this isolated buried layer 43 is provided with electrostatic damage prevention means as in the previous embodiment. That is, in the surface layer of the p-type layer 49, an n-type diffusion layer 50 and an n-swelled diffusion layer 51 connected thereto are provided, and a diode 52 is provided between the n-type diffusion layer 50 and the p-type layer 49. and a capacitor 53 are formed. Further, the n-swelled diffusion layer 51
is a resistor 54.
そして、これらレーザダイオード４．ダイオード５２、
容量５３．抵抗５４は、第１３図で示されるような等価
回路を構成している。したがって、レーザダイオード４
のアノード電極４５は前記れ＋膨拡散層５０上に延在し
てダイオード５２および容量５３の一方の電極側に導通
状態となっている。また、前記ｎ膨拡散層５１の一端側
には電極５５が設けられている。また、前記ｐ形層４９
に導通状態となる電極５６が前記チップ３３上に設けら
れている。なお前記ペデスタル３６はカソード電極４６
と電気的に接続されている。And these laser diodes 4. diode 52,
Capacity 53. The resistor 54 constitutes an equivalent circuit as shown in FIG. Therefore, laser diode 4
The anode electrode 45 extends over the expansion diffusion layer 50 and is electrically connected to one electrode side of the diode 52 and the capacitor 53. Further, an electrode 55 is provided on one end side of the n-swelled diffusion layer 51. Moreover, the p-type layer 49
An electrode 56 that is electrically conductive is provided on the chip 33. Note that the pedestal 36 is a cathode electrode 46.
electrically connected to.
このようなチップ３３はサブマウント５に固定された状
態で光電子装置のパッケージ内に内蔵されるとともに、
前記電極５５．電極５６．ペデスタル３６にはワイヤ５
７が接続され、静電破壊防止手段付きの光電子装置とし
ての形態をとる。Such a chip 33 is housed in a package of an optoelectronic device while being fixed to the submount 5, and
Said electrode 55. Electrode 56. The wire 5 is attached to the pedestal 36.
7 is connected, and takes the form of an optoelectronic device with means for preventing electrostatic damage.
このような光電子装置は、前記実施例と同様に、静電破
壊が生じ難くなることから、軟破壊も生じなくなり、信
顛度向上、長寿命化が達成できるようになる。また、こ
の実施例の光電子装置は静電破壊防止手段とレーザダイ
オードとがモノリシックに形成されていることから、部
品点数の低減によるコスト軽減が達成できるとともに、
組立工数の低減、小型化が達成できる。In such a photoelectronic device, as in the above-mentioned embodiment, electrostatic damage is less likely to occur, so soft damage does not occur, and reliability can be improved and lifespan can be extended. In addition, in the optoelectronic device of this embodiment, the electrostatic damage prevention means and the laser diode are monolithically formed, so it is possible to reduce costs by reducing the number of parts, and
Reduction of assembly man-hours and miniaturization can be achieved.
〔実施例３〕
第１１図は本発明の他の実施例による半導体レーザ素子
と静電破壊防止手段とを示す斜視図である。この実施例
では、所望の配線層５８を有するＳｉＣ等からなるハイ
ブリッド基板５９にレーザダイオードチップ４．チップ
コンデンサ６０．単体ダイオード６１．膜抵抗６２をソ
ルダー６３等を利用して組み込んで、第３図に示される
ような等価回路を構成した例を示すものである。このハ
イブリッド基板５９はサブマウント的に使用され、光電
子装置のステムあるいはハイブリッド的０ＥＩＣの基板
等に取り付けられ、かつ所望部間をワイヤ６４で結線さ
れることによって使用される。[Embodiment 3] FIG. 11 is a perspective view showing a semiconductor laser device and electrostatic damage prevention means according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, a laser diode chip 4. Chip capacitor 60. Single diode 61. This shows an example in which a membrane resistor 62 is incorporated using a solder 63 or the like to construct an equivalent circuit as shown in FIG. This hybrid substrate 59 is used as a submount, attached to the stem of an optoelectronic device or a substrate of a hybrid 0EIC, and used by connecting desired parts with wires 64.
この実施例は、第４図に示されるような前記実施例と同
様な効果が得られる他、単価の安い個別部品を使用でき
るという効果が得られる。This embodiment not only provides the same effects as the previous embodiment shown in FIG. 4, but also has the advantage of being able to use inexpensive individual parts.
〔実施例４〕
第１２図は本発明の他の実施例による光電子装置の要部
を示す平面的な模式図である。[Embodiment 4] FIG. 12 is a schematic plan view showing the main parts of an optoelectronic device according to another embodiment of the present invention.
この実施例はシリコンのサブマウント６５にレーザダイ
オ−トチ・ノブ４が固定されるとともに、このレーザダ
イオードチップ４から発光されたレーザ光２６を受光す
る受光素子２７を搭載している。また、前記光出力検出
用の受光素子２７に電気的に接続された自動光出力制御
回路（Ａ Ｐ Ｃ）６６および静電破壊防止手段６７が
内蔵されている。また、前記サブマウント６５上には、
その周辺に沿って、たとえば、Ａｌｌよりなるポンディ
ングパッド６８が形成されている。このポンディングパ
ッド６８には、たとえば、Ａｕからなるワイヤがボンデ
ィングされ、そのワイヤによってそのポンディングパッ
ド６８は外部端子と電気的に接続される。この実施例に
よれば、本発明の光電子装置はサブマウント６５内に制
御回路を内蔵させているため、外付は部品点数が極めて
少なくなり、通信機器あるいはオーディオ機器として使
用された場合でも、極めてコンパクトとなり、コスト低
減を図ることができ、また高信頬度のものとなる。In this embodiment, a laser diode switch knob 4 is fixed to a silicon submount 65, and a light receiving element 27 for receiving a laser beam 26 emitted from this laser diode chip 4 is mounted. Further, an automatic light output control circuit (APC) 66 and electrostatic damage prevention means 67 electrically connected to the light receiving element 27 for detecting the light output are built-in. Moreover, on the submount 65,
A bonding pad 68 made of, for example, All is formed along its periphery. A wire made of, for example, Au is bonded to this bonding pad 68, and the bonding pad 68 is electrically connected to an external terminal by the wire. According to this embodiment, since the optoelectronic device of the present invention has a control circuit built into the submount 65, the number of external components is extremely small, and even when used as communication equipment or audio equipment, it is extremely easy to use. It is compact, can reduce costs, and has high reliability.
（１１本発明の光電子装置は、サージによって静電破壊
が起きないように、静電破壊防止手段によって静電破壊
が起き難くなり、信頼度が向上するという効果が得られ
る。(11) In the optoelectronic device of the present invention, the electrostatic damage prevention means prevents electrostatic damage from occurring due to surges, thereby improving reliability.
（２）上記（１１から、本発明の光電子装置はサージに
よる軟破壊が発生しないことから、最大定格で使用され
ても素子破壊が起き難くなるという効果が得られる。(2) From the above (11), since the optoelectronic device of the present invention does not undergo soft destruction due to surge, it is possible to obtain the effect that element destruction is less likely to occur even when used at the maximum rating.
（３）上記（１）から、本発明の光電子装置は、その製
造時あるいは運搬時に静電破壊による軟破壊が生じなく
なるため、信頼度が向上するとともに、寿命が長くなる
という効果が得られる。(3) From the above (1), since the optoelectronic device of the present invention does not suffer from soft breakdown due to electrostatic discharge during manufacture or transportation, the reliability is improved and the life span is extended.
（４）上記（１）から、本発明の光電子装置は静電破壊
防止手段が設けられていることから、その製造時サージ
によって静電破壊が生じることがなくなるため、歩留り
向上が達成できるという効果が得られる。(4) From (1) above, since the optoelectronic device of the present invention is provided with an electrostatic damage prevention means, electrostatic damage will not occur due to surges during manufacturing, and the yield can be improved. is obtained.
（５）本発明の光電子装置において、半導体レーザを形
成する化合物半導体チップに静電破壊防止手段を直接あ
るいは半導体レーザチップを支持する半導体からなるサ
ブマウントに静電破壊防止手段を形成した構造にあって
は、静電破壊防止手段が設けられたにもかかわらず、部
品点数は多くても１つと大幅な増大はないことから、工
数増大は少なく生産コストの高騰を防止できるという効
果が得られる。(5) In the optoelectronic device of the present invention, the electrostatic damage prevention means is provided directly on the compound semiconductor chip forming the semiconductor laser, or in a structure in which the electrostatic damage prevention means is formed on a submount made of a semiconductor that supports the semiconductor laser chip. In addition, even though the electrostatic damage prevention means is provided, the number of parts does not increase significantly, at most one, so that the increase in man-hours is small and it is possible to prevent a rise in production costs.
（６）上記（１１〜（５）により、本発明によれば、静
電破壊強度が高くかつ信頼度が高い寿命の長い光電子装
置を安価に提供することができるという相乗効果が得ら
れる。(6) According to the above (11 to (5)), according to the present invention, a synergistic effect can be obtained in that a photoelectronic device with high electrostatic breakdown strength, high reliability, and long life can be provided at a low cost.
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。たとえば、半導体レーザ
の構造はＢＨ形以外のものでも前記実施例同様な効果が
得られる。また、静電破壊防止手段を設けるサブマウン
トは応答速度の速いＧａＡｓ１板等他の化合物半導体板
であっても前記実施例同様な効果が得られる。Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor. For example, the same effects as in the above embodiment can be obtained even if the semiconductor laser has a structure other than the BH type. Further, even if the submount provided with the electrostatic damage prevention means is another compound semiconductor board such as a GaAs1 board having a fast response speed, the same effect as in the above embodiment can be obtained.
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその青畳となった利用分野である可視光半導体レーザ
製造技術に適用した場合について説明したが、それに限
定されるものではなく、たとえば、光通信用等の長波長
半導体レーザ製造技術などに適用できる。In the above explanation, we have mainly explained the case where the invention made by the present inventor is applied to visible light semiconductor laser manufacturing technology, which is the field in which the invention has become popular, but it is not limited thereto. It can be applied to long wavelength semiconductor laser manufacturing technology such as.
本発明は少なくとも半導体レーザ部を有する光電子装置
の製造技術には適用できる。The present invention is applicable to at least the manufacturing technology of optoelectronic devices having a semiconductor laser section.
第１図は本発明の一実施例による光電子装置の要部を示
す概略断面図、
第２図は同じ（平面図、
第３図は同じく等価回路図、
第４図は同じく光電子装置の一部が断面とされた斜視図
、
第５図は同じく静電破壊防止手段形成における拡散処理
後のサブマウントを示す断面図、第６図は同じく静電破
壊防止用抵抗形成を示すサブマウントの断面図、
第７図は同じく静電破壊防止手段の他の構造例を示すサ
ブマウントの断面図、
第８図は軟破壊を起こしたレーザダイオードチップの破
壊部分を示す模式図、
第９図は同じ（軟破壊を起こしたレーザダイオードの特
性を示すグラフ、
第１０図は本発明の他の実施例による半導体レーザ素子
と静電破壊防止手段上を示す斜視図、第１１図は本発明
の他の実施例による半導体レーザ素子と静電破壊防止手
段とを示す斜視図、第１２図は本発明の他の実施例によ
る光電子装置の要部を示す平面的な模式図である。
第１３図は第１１図の等価回路である。
１・・・軟破壊部分、２・・・活性層、３・・・共振器
、４・・・レーザダイオードチップ、５・・・サブマウ
ント、６・・・アノード電極、７・・・導電性接合材、
８・・・カソード電極、９・・・ワイヤ、１０・・・ダ
イオード、１１・・・アノード電極、１２・・・容量、
１３・・・抵抗、１４・・・ｐ膨拡散層、１５・・・絶
縁膜、１Ｇ・・・絶縁膜、１７．１８・・・溝、１９・
・・パッシベーション膜、２０・・・電極、２１・・・
カソード電極、２２・・・ステム、２３・・・キャップ
、２４・・・パッケージ、２５・・・ヒートシンク、２
６・・・レーザ光、２７・・・受光素子、２８・・・リ
ード、２９・・・ワイヤ、３０・・・窓、３１・・・ガ
ラス板、３２・・・取付孔、３３・・・チップ、３４・
パソルダー、３５・・・ソルダー、３６・・・ペデスタ
ル、３７・・・Ｍ＋Ｉｉ、３ ｓ・・・バッファ層、３
９・・・光ガイド層、４０・・・活性層、４１・・・ク
ラッド層、４２・・・ブロッキング層、４３・・・埋込
層、４４・・・絶縁膜、４５・・・アノード電極、４６
・・・カソード電極、４７・・・オーミックコンタクト
層、４８・・・エツチング溝、４９・・・ｐ形層、５０
・・・ｎ十形拡散層、５１・・・ｎ膨拡散層、５２・・
・ダイオード、５３・・・容量、５４・・・抵抗、５５
・・・電極、５６・・・電極、５７・・・ワイヤ、５８
・・・配線層、５９・・・ハイブリッド基板、６０・・
・チップコンデンサ、６１・・・単体ダイオード、６２
・・・膜抵抗、６３・・・ソルダー、６４・・・ワイヤ
、６５・・・サブマウント、６６・・・自動光出力制御
回路（ＡＰＣ）、６７・・・静電破壊防止手段、６８・
・・ポンディングパッド。
第 １ 図
第 ２ 図
第 ３ 図
第 ７ 図
第 ８ 図
第 ９ 図
第１０図
ぐ７
第１１図FIG. 1 is a schematic sectional view showing the main parts of an optoelectronic device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is the same (plan view), FIG. 3 is an equivalent circuit diagram, and FIG. 4 is a part of the optoelectronic device. FIG. 5 is a cross-sectional view of the submount after diffusion treatment in forming the electrostatic damage prevention means, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the submount showing the formation of the electrostatic damage prevention resistor. , Fig. 7 is a cross-sectional view of a submount showing another example of the structure of the electrostatic damage prevention means, Fig. 8 is a schematic diagram showing the broken part of a laser diode chip that has suffered soft destruction, and Fig. 9 is the same ( FIG. 10 is a graph showing the characteristics of a laser diode that has suffered soft breakdown. FIG. 10 is a perspective view showing a semiconductor laser device and electrostatic breakdown prevention means according to another embodiment of the present invention. FIG. 11 is a graph showing another embodiment of the present invention. FIG. 12 is a perspective view showing a semiconductor laser element and electrostatic damage prevention means according to an example, and FIG. This is an equivalent circuit of the figure. 1... Soft fracture portion, 2... Active layer, 3... Resonator, 4... Laser diode chip, 5... Submount, 6... Anode electrode. , 7... conductive bonding material,
8... Cathode electrode, 9... Wire, 10... Diode, 11... Anode electrode, 12... Capacitance,
13... Resistance, 14... P swelling diffusion layer, 15... Insulating film, 1G... Insulating film, 17.18... Groove, 19...
...Passivation film, 20... Electrode, 21...
Cathode electrode, 22... Stem, 23... Cap, 24... Package, 25... Heat sink, 2
6... Laser light, 27... Light receiving element, 28... Lead, 29... Wire, 30... Window, 31... Glass plate, 32... Mounting hole, 33... Chip, 34.
Pa solder, 35...Solder, 36...Pedestal, 37...M+Ii, 3 s...Buffer layer, 3
9... Light guide layer, 40... Active layer, 41... Cladding layer, 42... Blocking layer, 43... Buried layer, 44... Insulating film, 45... Anode electrode , 46
... cathode electrode, 47 ... ohmic contact layer, 48 ... etching groove, 49 ... p-type layer, 50
...n-decade diffusion layer, 51...n swelling diffusion layer, 52...
・Diode, 53...Capacitance, 54...Resistance, 55
...electrode, 56...electrode, 57...wire, 58
...Wiring layer, 59...Hybrid board, 60...
・Chip capacitor, 61...Single diode, 62
... Film resistor, 63... Solder, 64... Wire, 65... Submount, 66... Automatic optical output control circuit (APC), 67... Electrostatic damage prevention means, 68...
...Pounding pad. Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 7 Figure 8 Figure 9 Figure 10 Figure 7 Figure 11
Claims (1)
子装置のパッケージ内には前記発光素子の静電破壊防止
手段が設けられていることを特徴とする光電子装置。 ２、前記発光素子を支持する支持板内に静電破壊防止用
のダイオード、容量、抵抗が設けられていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の光電子装置。 ３、前記静電破壊防止用のダイオード、容量、抵抗は前
記発光素子とモノリシックに組み込まれていることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の光電子装置。 ４、前記発光素子は半導体レーザであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項乃至第３項いずれか記載の光電
子装置。[Scope of Claims] 1. A optoelectronic device incorporating a light emitting element, characterized in that a package of the optoelectronic device is provided with means for preventing electrostatic damage of the light emitting element. 2. The optoelectronic device according to claim 1, wherein a diode, a capacitor, and a resistor for preventing electrostatic damage are provided in the support plate that supports the light emitting element. 3. The optoelectronic device according to claim 1, wherein the diode, capacitor, and resistor for preventing electrostatic damage are monolithically integrated with the light emitting element. 4. The optoelectronic device according to any one of claims 1 to 3, wherein the light emitting element is a semiconductor laser.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60184158A JPS6245193A (en) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | Optoelectronic device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60184158A JPS6245193A (en) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | Optoelectronic device |
Publications (1)
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|---|---|
| JPS6245193A true JPS6245193A (en) | 1987-02-27 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60184158A Pending JPS6245193A (en) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | Optoelectronic device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6245193A (en) |
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