(57)【要約】【課題】  パッケージの静電容量を小さく抑えたままで、半導体光素子の位置及び傾きの精度を向上することが可能な光半導体装置を提供する。【解決手段】  光半導体装置１は、貫通孔３ｂを有するアイレット３と、複数のリード端子７，９を支持しており貫通孔３ｂに設けられた絶縁部材５と、アイレット３に支持された第１の部分１１１、第２の部分１１２、及び第１の部分１１１と第２の部分１１２との間に設けられ絶縁部材上に位置する第３の部分１１３を有するサブマウント１１と、サブマウント１１上に搭載された半導体光素子２１と、を備えている。【選択図】  図１
2005333087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有するアイレットと、
複数のリード端子を支持しており前記貫通孔に設けられた絶縁部材と、
前記アイレットに支持された第１の部分、前記アイレットに支持された第２の部分、及び前記第１の部分と第２の部分との間に設けられ前記絶縁部材上に位置する第３の部分を有するサブマウントと、
前記サブマウントの前記第３の部分上に搭載された半導体光素子と、を備えた光半導体装置。
【請求項２】
前記アイレットに電気的に接続された別のリード端子を更に備えた請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項３】
前記サブマウントは、
前記アイレット側に向けられた第１の面と、
前記第１の面の反対側の第２の面と、
前記第１の部分の第１の面上に設けられた第１の導電パターンと、
前記第２の部分の第１の面上に設けられた第２の導電パターンと、
前記第３の部分の第２の面上に設けられた第３の導電パターンと、
を有し、
前記半導体光素子は、前記第３の導電パターン上に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記サブマウントの前記第１の導電パターン及び前記第２の導電パターンと、第３の導電パターンと、の間の静電容量が０．０８ｐF以下であることを特徴とする請求項３に記載の光半導体装置。
【請求項５】
前記サブマウントが、窒化アルミニウムから成ることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光半導体装置。
【請求項６】
前記サブマウントが、立方晶窒化ホウ素から成ることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光半導体装置。
【請求項７】
前記サブマウントが、ダイヤモンドから成ることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光半導体装置。
【請求項８】
前記サブマウントが、シリコンカーバイドから成ることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光半導体装置。
【請求項９】
前記サブマウントが、アルミナから成ることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光半導体装置。
【請求項１０】
前記サブマウントが、単結晶シリコンから成ることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光半導体装置。
【請求項１１】
前記サブマウントが、ガラスから成ることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の光半導体装置。
【請求項１２】
前記半導体光素子は、ＰＩＮフォトダイオードであることを特徴とする請求項１〜４及び９〜１１の何れか１項に記載の光半導体装置。
【請求項１３】
前記半導体光素子は、アバランシェフォトダイオードであることを特徴とする請求項１〜４及び９〜１１の何れか１項に記載の光半導体装置。
【請求項１４】
前記半導体光素子は、ＩｎＧａＡｓ受光層を有することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の光半導体装置。
【請求項１５】
前記半導体光素子は、ＩｎＰ基板と、前記ＩｎＰ基板と前記ＩｎＧａＡｓ受光層との間に設けられたＩｎＰバッファ層と、前記ＩｎＧａＡｓ受光層上に設けられたＩｎＰ窓層と、を有することを特徴とする請求項１４に記載の光半導体装置。
【請求項１６】
前記半導体光素子は、
前記ＩｎＧａＡｓ受光層が第１の領域及び前記第１の領域を囲む第２の領域を有し、
前記第１の領域に形成された第１のｐｎ接合と、前記第２の領域に形成された第２のｐｎ接合と、を備えたことを特徴とする請求項１４又は１５に記載の光半導体装置。
【請求項１７】
前記半導体光素子は、垂直共振器型の面発光レーザダイオードであることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の光半導体装置。
【請求項１８】
前記面発光レーザダイオードの活性層は、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸構造を有することを特徴とする請求項１７に記載の光半導体装置。
【請求項１９】
前記面発光レーザダイオードの活性層は、ＧａＡｓＳｂ／ＧａＡｓ量子井戸構造を有することを特徴とする請求項１７に記載の光半導体装置。
【請求項２０】
前記面発光レーザダイオードの活性層は、ＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓ量子ドット構造を有することを特徴とする請求項１７に記載の光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ＣＡＴＶの多チャンネル化を実現するため、広い周波数帯域の信号伝送が可能な光半導体装置が求められている。広い周波数帯域の信号伝送を実現するためには光半導体装置のパッケージの静電容量を小さくし、光半導体装置の高速応答性を高める必要がある。従来、パッケージの静電容量を小さくする光半導体装置としては、図７に示すようなものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。光半導体装置７０１は、端部７０３ａが曲げられたＬ字型のリードピン７０３を備えている。端部７０３ａの側面には搭載面７０５が設けられている。搭載面７０５上に半導体光素子７０７がサブマウントを用いることなく搭載されている。光半導体装置７０１はサブマウントを用いず、ケース−アノード間、ケース−カソード間容量を低減することでパッケージの静電容量を小さく抑えている。
【特許文献１】特開平１０−５１０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、光半導体装置７０１では、搭載面７０５に半導体光素子７０７をダイボンドする工程において、リードピン７０３の端部７０３ａに力が加わる。その力により端部７０３ａが撓み、或いは塑性変形する場合もある。この撓みや変形のため搭載面７０５の平行度が出しにくく、半導体光素子７０７の位置及び傾きの精度の向上が困難であった。また、半導体光素子７０７の実装の際、ダイボンド工程における熱やワイヤボンド工程における超音波が実装部分に効きにくく、実装条件が出しにくかった。
【０００４】
そこで、本発明は、パッケージの静電容量を小さく抑えたままで、半導体光素子の位置及び傾きの精度を向上し、実装条件の安定化を図ることができる光半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明の光半導体装置は、貫通孔を有するアイレットと、複数のリード端子を支持しており貫通孔に設けられた絶縁部材と、アイレットに支持された第１の部分、アイレットに支持された第２の部分、及び第１の部分と第２の部分との間に設けられ絶縁部材上に位置する第３の部分を有するサブマウントと、サブマウントの第３の部分上に搭載された半導体光素子と、を備えている。
【０００６】
この光半導体装置によれば、半導体光素子はサブマウントの第１の部分と第２の部分との間の第３の部分上に搭載され、サブマウントの第１の部分及び第２の部分はアイレットにそれぞれ支持されている。このため、半導体光素子を第３の部分にダイボンドするときにサブマウントの第１の部分と第２の部分との間に力がかかったとしても、サブマウントの第１の部分と第２の部分とが支持されているので、従来の光半導体装置７０１で起こっていたようなダイボンド部の撓みがなくなり、半導体光素子の位置及び傾きがずれることが防止される。さらに、半導体光素子の実装の際、実装部分に熱や超音波がかかりやすくなり、実装条件が安定化する。
【０００７】
また、本発明の光半導体装置は、アイレットに電気的に接続された別のリード端子を更に備えてもよい。
【０００８】
この光半導体装置では、別のリード端子がグランドに接続される場合は、サブマウントの静電容量の影響がなくなり、半導体光素子の特性が安定する。
【０００９】
また、本発明の光半導体装置は、サブマウントは、アイレットの方向に向けられた第１の面と、第１の面の反対側の第２の面と、第１の部分の第１の面上に設けられた第１の導電パターンと、第２の部分の第１の面上に設けられた第２の導電パターンと、第３の部分の第２の面上に設けられた第３の導電パターンと、を有し、半導体光素子は、第３の導電パターン上に設けられていることを特徴としてもよい。
【００１０】
このように構成すれば、サブマウントに設けられた第１の導電パターン及び第２の導電パターンと、第３の導電パターンとが互いに離れるため、サブマウントの静電容量が抑えられる。
【００１１】
また、本発明の光半導体装置は、第１の導電パターン及び第２の導電パターンと、第３の導電パターンと、の間の静電容量が０．０８ｐF以下であることを特徴としてもよい。このような構成により高周波特性への影響が少なくなる。
【００１２】
また、本発明の光半導体装置は、サブマウントが、窒化アルミニウムから成ることを特徴としてもよい。このような構成によれば、サブマウントの熱伝導性が良くなるので、光半導体素子の放熱性が良くなり、温度特性が改善される。また、このような構成によれば、サブマウントの加工性が良くなり、また、製作コストが低減されるので、光半導体装置の低コスト化が可能とされる。
【００１３】
また、本発明の光半導体装置は、サブマウントが、立方晶窒化ホウ素から成ることを特徴としてもよい。このような構成によれば、サブマウントの熱伝導性が良くなるので、光半導体素子の放熱性が良くなり、温度特性が改善される。
【００１４】
また、本発明の光半導体装置は、サブマウントが、ダイヤモンドから成ることを特徴としてもよい。このような構成によれば、サブマウントの熱伝導性が良くなるので、光半導体素子の放熱性が良くなり、温度特性が改善される。
【００１５】
また、本発明の光半導体装置は、サブマウントが、シリコンカーバイド（炭化ケイ素）から成ることを特徴としてもよい。このような構成によれば、サブマウントの熱伝導性が良くなるので、光半導体素子の放熱性が良くなり、温度特性が改善される。また、このような構成によれば、光半導体素子とサブマウントとの線膨張係数の差が小さくなり、実装時に発生する残留応力が小さくなるので、信頼性が向上する。
【００１６】
また、本発明の光半導体装置は、サブマウントが、アルミナから成ることを特徴としてもよい。このような構成によれば、サブマウントの熱伝導性が良くなるので、光半導体素子の放熱性が良くなり、温度特性が改善される。また、このような構成によれば、サブマウントの加工性が良くなり、また、製作コストが低減されるので、光半導体装置の低コスト化が可能とされる。
【００１７】
また、本発明の光半導体装置は、サブマウントが、単結晶シリコンから成ることを特徴としてもよい。このような構成によれば、サブマウントの熱伝導性が良くなるので、光半導体素子の放熱性が良くなり、温度特性が改善される。また、このような構成によれば、サブマウントの製作コストが低減されるので、光半導体装置の低コスト化が可能とされる。
【００１８】
また、本発明の光半導体装置は、サブマウントが、ガラスから成ることを特徴としてもよい。このような構成によれば、サブマウントの製作コストが低減されるので、光半導体装置の低コスト化が可能とされる。サブマウントに用いられるガラスとしては、例えば、パイレックスガラス、石英ガラス等が挙げられる。
【００１９】
また、本発明の光半導体装置は、半導体光素子が、ＰＩＮフォトダイオードであることを特徴としてもよい。この光半導体装置によれば、ＰＩＮフォトダイオードの位置及び傾きの精度が高められる。
【００２０】
また、本発明の光半導体装置は、半導体光素子が、アバランシェフォトダイオードであることを特徴としてもよい。本発明の光半導体装置によれば、パッケージの静電容量を小さく抑えたままで、アバランシェフォトダイオードの位置及び傾きの精度が高められる。
【００２１】
また、本発明の光半導体装置は、半導体光素子が、ＩｎＧａＡｓ受光層を有することを特徴としてもよい。この半導体光素子の構成によれば、１．０〜１．６マイクロメートル帯の長波長帯光通信に好適な受光素子が提供される。
【００２２】
また、本発明の光半導体装置は、半導体光素子が、ＩｎＰ基板と、ＩｎＰ基板とＩｎＧａＡｓ受光層との間に設けられたＩｎＰバッファ層と、ＩｎＧａＡｓ受光層上に設けられたＩｎＰ窓層と、を有することを特徴としてもよい。この半導体光素子の構成によれば、暗電流が低い受光素子が提供される。
【００２３】
また、本発明の光半導体装置は、半導体光素子が、ＩｎＧａＡｓ受光層が第１の領域及び第１の領域を囲む第２の領域を有し、第１の領域に形成された第１のｐｎ接合と、第２の領域に形成された第２のｐｎ接合と、を備えたことを特徴としてもよい。
【００２４】
この光半導体装置では、半導体光素子の第１のｐｎ接合で光が受光される。半導体光素子の第１のｐｎ接合の周囲に漏れて当たる光は不要なフォトキャリアを発生する。このフォトキャリアは拡散が遅いため、光電流に寄与する時間が遅れる。この光半導体装置によれば、第２のｐｎ接合によってこの不要なフォトキャリアが除去されるので高速応答が可能となる。
【００２５】
また、本発明の光半導体装置は、半導体光素子が、垂直共振器型の面発光レーザダイオードであることを特徴としてもよい。この構成によれば、光通信に好適な低消費電力の発光素子が提供される。
【００２６】
また、本発明の光半導体装置は、面発光レーザダイオードの活性層が、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸構造を有することを特徴としてもよい。この構成によれば、１．０〜１．６マイクロメートル帯の長波長帯光通信に好適な発光素子が提供される。
【００２７】
また、本発明の光半導体装置は、面発光レーザダイオードの活性層が、ＧａＡｓＳｂ／ＧａＡｓ量子井戸構造を有することを特徴としてもよい。この光半導体装置によれば、１．０〜１．６マイクロメートル帯の長波長帯光通信に好適な発光素子が提供される。
【００２８】
また、本発明の光半導体装置は、面発光レーザダイオードの活性層が、ＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓ量子ドット構造を有することを特徴としてもよい。この光半導体装置によれば、１．０〜１．６マイクロメートル帯の長波長帯光通信に好適な発光素子が提供される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、パッケージの静電容量を小さく抑えたままで、半導体光素子の位置及び傾きの精度を向上し、実装条件の安定化を図ることができる光半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一要素には同一符号を用いる。
【００３１】
図１は、本発明の実施形態に係る光半導体装置１を示す斜視図である。また、図２（ａ）は、図１のＩ−Ｉ線に沿って取られた光半導体装置１の断面図、図２（ｂ）は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って取られた光半導体装置１の断面図である。光半導体装置１は、アイレット３を備えている。アイレット３は、所定の軸Ａｘに交差する面に沿って伸びる主面３ａを有している。アイレット３の中央部には所定の軸Ａｘが伸びる方向に貫通した貫通孔３ｂが設けられている。貫通孔３ｂはアイレット３の端面から他端面まで伸びている。貫通孔３ｂは例えば長円形に形成されており、例えば、長手方向３．４ｍｍ、幅方向１．４ｍｍの寸法とされる。主面３ａのうち貫通孔３ｂの周辺の一部は、後述するサブマウント１１を支持するための支持面３ｃ，３ｄとして機能する。アイレット３は板状の部材であり、例えば、直径５．４ｍｍ、厚さ１．１ｍｍといった円盤状に形成される。アイレット３は、例えばステンレス、銅、鉄等の金属材料から成る。
【００３２】
絶縁部材５は、貫通孔３ｂの全体を埋めている。絶縁部材５の上面５ａは主面３ａよりも低く設けられている。絶縁部材５はリード端子７，９を支持している。リード端子７，９は、互いに並列され絶縁部材５を所定の軸Ａｘが伸びる方向に貫通して延びている。絶縁部材５の材質としては、例えばガラス等が用いられる。リード端子８は、アイレット３の下面から延びている。リード端子８は、アイレット３と電気的に接続されており、例えばグランド端子として用いられる。リード端子８がグランド端子としてグランドに接続される場合は、サブマウント１１の静電容量の影響がなくなり、半導体光素子２１の特性が安定する。
【００３３】
サブマウント１１は、貫通孔３ｂを跨ぐように設けられている。サブマウント１１は、後述する第１の部分１１１及び第２の部分１１２において、アイレット３の支持面３ｃ，３ｄに支持されている。サブマウント１１は、絶縁部材５から突出したリード端子７とリード端子９との間に位置している。サブマウント１１と絶縁部材５との間には間隙ｄ（図２（ａ），（ｂ）参照）が形成される。
【００３４】
キャップ２３は、半導体光素子２１を覆うための部材である。キャップ２３は、一端が塞がれた筒状を成している。キャップ２３はその他端がアイレット３の主面３ａに接するようにアイレット３に搭載されている。キャップ２３は一端にレンズ２５を有している。キャップ２３は、例えば、ステンレス、鉄、鉄ニッケル合金、真鍮等の金属材料から成る。
【００３５】
図３を参照し、サブマウント１１について更に説明する。第１の部分１１１、第２の部分１１２、第１の部分１１１と第２の部分１１２との間であり、サブマウント１１の中央部に位置する第３の部分１１３を有している。また、サブマウント１１はアイレット３の方向に向けられた第１面１１ａ及びその反対側の面である第２面１１ｂを有している。サブマウント１１は、例えば、窒化アルミニウム、立方晶窒化ホウ素（以下「ＣＢＮ」）、気相合成ダイヤモンド、シリコンカーバイド（以下「ＳｉＣ」）、アルミナ、単結晶シリコン、ガラスといった電気絶縁性の材料からなる。これらの材料の物性を表１に示す。
【００３６】
【表１】
2005333087.tif 000003
【００３７】
表１に示す熱伝導率のデータによれば、サブマウント１１の材料として窒化アルミニウム、ＣＢＮ、気相合成ダイヤモンド、ＳｉＣ、アルミナ、又は単結晶シリコンを用いれば、サブマウント１１の熱伝導性が良くなるので、半導体光素子２１の放熱性が良くなることで温度特性が向上し好ましい。また、このうち窒化アルミニウム又はアルミナを用いればサブマウント１１の加工性が良くなるので特に好ましい。また、サブマウント１１の材料として窒化アルミニウム、アルミナ、単結晶シリコン、又はガラス（例えば、パイレックスガラスや石英ガラス）を用いればサブマウント１１の製作コストが低減可能となるので好ましい。なお、これらの材料を用いれば、ガラス、アルミナ、窒化アルミニウム、単結晶シリコンの順にサブマウント１１の製作コストが低い。また、表１に示す線膨張係数のデータによれば、サブマウント１１の材料としてＳｉＣを用いれば、光半導体素子２１の線膨張係数（例えばＩｎＰ、ＧａＡｓの線膨張係数）とサブマウント１１との線膨張係数の差が小さくなり、実装時に発生する残留応力が小さくなることにより、信頼性が向上するので好ましい。
【００３８】
例えば、サブマウント１１は、一端１１ｙから他端１１ｚへ棒状に延びて形成され、例えば２．０ｍｍ×０．８ｍｍ×１．０ｍｍといった寸法の直方体形状に形成される。
【００３９】
サブマウント１１は、第１の部分１１１の第１面１１ａに設けられた第１導電パターン１２１と、第２の部分１１２の第１面１１ａに設けられた第２導電パターン１２２と、第３の部分１１３の第２面１１ｂに設けられた第３導電パターン１２３と、を有している。
【００４０】
第１導電パターン１２１及び第２導電パターン１２２は、例えばＴｉ／ＡｕとＡｕＳｎという構造からなる。第１導電パターン１２１は、アイレット３の支持面３ｃとサブマウントの第１面１１ａとの間に位置しており、例えば半田といった接着剤を用いて支持面３ｃに固定されている。第２導電パターン１２２は、アイレット３の支持面３ｂとサブマウントの第１面１１ａとの間に位置しており、例えば半田といった接着剤を用いて支持面３ｄに固定されている。第１導電パターン１２１及び第２導電パターン１２２は、例えば、０．８ｍｍ×０．３ｍｍの寸法に形成される。
【００４１】
第３導電パターン１２３は、ボンディング部１２３ａと接着部１２３ｂとを有している。接着部１２３ｂは、ボンディング部１２３ａ上にボンディング部１２３ａの一部を覆っている。ボンディング部１２３ａは後述するワイヤＷ２がボンディングされ、ワイヤＷ２を介してリード端子９に電気的に接続される。接着部１２３ｂ上には後述する半導体光素子２１が搭載される。ボンディング部１２３ａは、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕといった金属から成り、例えば、０．８ｍｍ×０．８ｍｍの寸法に形成される。接着部１２３ｂは、ボンディング部１２３上に積層されており、例えばＡｕＳｎといった金属から成り、例えば、０．４５ｍｍ×０．４５ｍｍの寸法に形成される。
【００４２】
サブマウント１１の第１の導電パターン１２１及び前記第２の導電パターン１２２と、第３の導電パターン１２３と、の間の静電容量は、０．０８ｐＦ以下になることが好ましいが、サブマウント１１が上に例示した各導電パターンを有するものとすればそれを実現することが可能である。
【００４３】
再び図１を参照する。半導体光素子２１はサブマウント１１の第３導電パターン１２３の接着部１２３ｂ上に搭載されている。半導体光素子２１としては、例えば、ＰＩＮフォトダイオード、アバランシェフォトダイオードといった半導体受光素子が用いられる。また、半導体光素子２１としては、例えば、面発光型半導体レーザダイオードといった半導体発光素子が用いられる。半導体光素子２１の上部電極２７は、ボンディングされたワイヤＷ１を介してリード端子７に電気的に接続されている。半導体光素子２１は、下部電極２９は第３導電パターン１２３上に搭載されており、第３導電パターン１２３、ワイヤＷ２を介してリード端子９に電気的に接続されている。半導体光素子２１はサブマウント１１の第３の部分に位置し、半導体光素子２１の直下には絶縁部材５が存在する。
【００４４】
図４を参照し、半導体光素子２１として用いられるフォトダイオード３１について説明する。フォトダイオード３１は、ｎ−ＩｎＰ基板３３と、ｎ−ＩｎＰバッファ層３５と、ｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層３７と、ｎ−ＩｎＰ窓層３９とを有している。ｎ−ＩｎＰバッファ層３５と、ｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層３７と、ｎ−ＩｎＰ窓層３９とは、ｎ−ＩｎＰ基板３３上にこの順に積層されている。ｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層３７は、第１の領域３７１とこの第１の領域３７１を囲む第２の領域３７２とを有している。フォトダイオード３１は、第１の領域３７１上において、ｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層３７及びｎ−ＩｎＰ窓層３９に不純物Ｚｎが拡散されて設けられたＺｎ拡散層４１を有している。Ｚｎ拡散層４１とｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層３７との間で第１のｐｎ接合４３が形成される。フォトダイオード３１は、第２の領域３７２上において、ｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層３７及びｎ−ＩｎＰ窓層３９に不純物Ｚｎが拡散されて設けられた別のＺｎ拡散層４７を有している。別のＺｎ拡散層４７とｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層３７との間で第２のｐｎ接合４８が形成される。ｎ−ＩｎＰ基板３３の下面にはｎ電極である下部電極２９が形成され、Ｚｎ拡散層４１の上面にはｐ電極である上部電極２７及び反射防止膜５３が形成されている。パッシベーション層５５はＺｎ拡散層４１を囲むようにｎ−ＩｎＰ窓層３９の上面に設けられている。
【００４５】
フォトダイオード３１においては、第１のｐｎ接合４３で光が受光される。また、第１のｐｎ接合４３の周囲に漏れて当たる光は不要なフォトキャリアを発生する。このフォトキャリアは拡散が遅いため、光電流に寄与する時間が遅れる。この光半導体装置１によれば、第２のｐｎ接合４８を形成する別のＺｎ拡散層４７によってこの不要なフォトキャリアが除去されるので高速応答が可能となる。
【００４６】
図５を参照し、半導体光素子２１として用いられる垂直共振器型の面発光型半導体レーザダイオード５１について説明する。面発光型半導体レーザダイオード５１は、基板５３と、基板５３上に順に積層されたＤＢＲ層５５、クラッド層５７、活性層５９、クラッド層６１、ＤＢＲ層６３及びコンタクト層６５と、を備えている。上部電極２７は、コンタクト層６５の上面周縁部に設けられている。下部電極２９は、基板５３の下面に設けられている。活性層５９は、バンドギャップが大きいバリア層とバンドギャップが小さい井戸層とが交互に配列された量子井戸構造を有している。半導体発光素子２１としてこのような垂直共振器型の面発光型半導体レーザダイオード５１を用いることにより発光素子の低電力化が図られる。活性層５９のバリア層と井戸層との組み合わせとしては、例えば、ＧａＩｎＮａＳとＧａＡｓとの組み合わせ、ＧａＡｓＳｂとＧａＡｓとの組み合わせ、等が挙げられる。このような活性層５９の構造により、１．０〜１．６マイクロメートル帯の長波長帯光通信に好適な発光素子が得られる。
【００４７】
ここでは、面発光型半導体レーザダイオードの例として量子井戸構造の活性層５９を有する面発光型半導体レーザダイオード５１について説明したが、半導体光素子２１として用いる他の面発光型半導体レーザダイオードとしては、例えば、量子ドット構造（例えば、ＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｓ量子ドット構造）の活性層を有する面発光レーザダイオードが挙げられる。このような面発光レーザダイオードによっても、低電力化が可能で１．０〜１．６マイクロメートル帯の長波長帯光通信に好適な発光素子が得られる。
【００４８】
なお、半導体光素子２１として面発光型半導体レーザダイオードを用いる場合は、サブマウント１１の材料として熱伝導率が高い窒化アルミニウム、ＣＢＮ、気相合成ダイヤモンド、又はＳｉＣを用いることが好ましい。
【００４９】
以下、半導体光素子２１として半導体受光素子を備えた光半導体装置１について、動作を説明する。まず、光半導体装置１に、例えば光ファイバといった光伝送媒体（図示せず）からの光が入射すると、入射した光がレンズ２５で集光され、半導体光素子２１に入射する。半導体光素子２１では入射した光が電気信号へと変換され、電気信号がワイヤＷ１，Ｗ２を介して出力される。出力された電気信号はリード端子７，９を介して外部へ送信される。
【００５０】
この光半導体装置１によれば、半導体光素子２１はサブマウント１１上に搭載され、サブマウント１１の一端１１ｙ及び他端１１ｚはアイレット３に支持されている。そのため、半導体光素子２１のダイボンド時にかかる荷重によりサブマウント１１が塑性変形しにくく、半導体光素子２１の位置がずれることが防止される。また、光半導体装置１では、サブマウント１１上に半導体光素子２１をダイボンドする際に、アイレット３を保持するヒータからの熱がアイレット３を介してサブマウント１１へ伝導されるので、熱が接着層１３ａに伝わりやすい。また、サブマウント１１が変形しにくいことから、ワイヤボンド時の超音波もボンディング部位に伝わりやすい。この結果、半導体光素子２１の実装条件の安定性がよくなるので、レンズ２５との位置関係等の精度が向上し、光半導体装置１の特性の安定化が図られる。
【００５１】
また、光半導体装置１では、サブマウントに設けられた前記第１の導電パターン及び前記第２の導電パターンと、第３の導電パターンとが、互いに離れて設けられるため、サブマウントの上記導電パターン間の静電容量が抑えられ、光半導体装置１全体としての静電容量が抑えられることにより、光半導体装置１の高速応答性が実現される。
【実施例１】
【００５２】
（実施例）
光半導体装置１において、半導体光素子２１としてＰＩＮフォトダイオードを用いた。このＰＩＮフォトダイオードは、８０マイクロメートルの受光径を有しており、逆バイアスを１５Ｖとしたときに０．３４ｐＦの静電容量Ｃｐを有している。このＰＩＮフォトダイオードのアノードとアイレット３との間の静電容量Ｃａは０．２６ｐＦであった。また、このＰＩＮフォトダイオードのカソードとアイレット３との間の静電容量Ｃｋは０．２４ｐＦであった。さらに、サブマウント１１の第１導電パターン１２１及び第２導電パターン１２２と、第３導電パターン１２３と、の間の静電容量をＣｓ（ｐＦ）として光半導体装置１の静電容量に関する等価回路図を図６（ａ）に示す。この等価回路図によれば、光半導体装置１のパッケージ全体の静電容量Ｃ（ｐＦ）は、
Ｃ＝０．３４＋（１／（０．２４＋Ｃｓ）＋１／０．２６）−１  …（式１）
で示される。式１によれば、
Ｃｓ＝０．３ｐＦのとき、Ｃ＝０．５２４ｐＦ
Ｃｓ＝０．２ｐＦのとき、Ｃ＝０．５０３ｐＦ
Ｃｓ＝０．１ｐＦのとき、Ｃ＝０．４８７ｐＦ
Ｃｓ＝０．０８ｐＦのとき、Ｃ＝０．４８３ｐＦ
である。
【００５３】
（比較例）
従来の光半導体装置７０１（図７）において、半導体光素子２１として上記実施例と同様のＰＩＮフォトダイオードを用いた。このＰＩＮフォトダイオードのアノードとアイレット７０９との間の静電容量Ｃａは０．２６ｐＦであった。また、このＰＩＮフォトダイオードのカソードとアイレット７０９との間の静電容量Ｃｋは０．２４ｐＦであった。この場合の光半導体装置７０１の静電容量に関する等価回路図を図６（ｂ）に示す。この等価回路図によれば、光半導体装置７０１のパッケージ全体の静電容量Ｃ（ｐＦ）は、
Ｃ＝０．３４＋（１／０．２４＋１／０．２６）−１  ＝０．４６５ｐＦである。
【００５４】
上記実施例の光半導体装置１によれば、サブマウント１１に係る静電容量Ｃｓを０．０８ｐＦ以下に抑えることにより、パッケージ全体の静電容量は、比較例０．４５６ｐＦに比して極端に増加することがなく、０．４８３ｐＦ以下に抑えられる。このため、上記実施例の光半導体装置１によれば、出力変動±１ｄＢの条件において８６０ＭＨｚの使用周波数帯域幅を確保することができ、光ＣＡＴＶにおいて８０チャンネル以上の伝送が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施形態に係る光半導体装置の斜視図である。
【図２】（ａ）は、Ｉ−Ｉ線に沿って取られた光半導体装置の断面図、（ｂ）は、ＩＩ−ＩＩ線に沿って取られた光半導体装置の断面図である。
【図３】サブマウントを示す斜視図である。
【図４】フォトダイオードを示す断面図である。
【図５】面発光型半導体レーザダイオードを示す断面図である。
【図６】（ａ）は、実施例に係る光半導体装置の等価回路図であり、（ｂ）は、比較例に係る光半導体装置の等価回路図である。
【図７】従来の光半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…光半導体装置、３…アイレット、３ａ…主面、３ｂ…貫通孔、５…絶縁部材、７，９…リード端子、８…リード端子、１１…サブマウント、１１ａ…第１の面、１１ｂ…第２の面、１１１…第１の部分、１１２…第２の部分、１１３…第３の部分、１２１…第１導電パターン、１２２…第２導電パターン、１２３…第３導電パターン、２１…半導体光素子、２３…キャップ、２５…レンズ、２７…上部電極、２９…下部電極、３１…フォトダイオード、３３…基板、３５…バッファ層、３７…受光層、３９…窓層、４１…拡散層、４３…第１のｐｎ接合、４５…受光領域、４８…第２のｐｎ接合、５１…面発光型半導体レーザダイオード、５９…活性層。
【図１】
2005333087.tif 000004
【図２】
2005333087.tif 000005
【図３】
2005333087.tif 000006
【図４】
2005333087.tif 000007
【図５】
2005333087.tif 000008
【図６】
2005333087.tif 000009
【図７】
2005333087.tif 000010