(57)【要約】【課題】  光−電気変換された電気信号を高速かつ高周波数でより正確に伝送することができるとともに、歩留りや生産性が高く、長期にわたり正常かつ安定に作動させることができるサブキャリアおよび光半導体装置を提供すること。【解決手段】  光半導体素子のサブキャリア１は、一側面から上面にかけて形成されるとともに一側面の上端部から上面にかけて二つに分岐された分岐部を有する凹部15が形成され、凹部15の二つに分岐された分岐部の間に一側面からそれに対向する他側面に向かって延びる溝16が形成された直方体状の絶縁基台13と、凹部15の一側面側の底面に形成された光半導体素子の搭載部14aと、搭載部14aから凹部15の一方の分岐部の底面にかけて形成された第一の配線導体14bと、凹部15の一側面側の底面の搭載部14aに近接する部位から凹部15の他方の分岐部の底面にかけて形成された第二の配線導体14cとを具備している。【選択図】  図２
2005217127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一側面から上面にかけて形成されるとともに前記一側面の上端部から前記上面にかけて二つに分岐された分岐部を有する凹部が形成され、該凹部の二つに分岐された分岐部の間に前記一側面からそれに対向する他側面に向かって延びる溝が形成された直方体状の絶縁基台と、前記凹部の前記一側面側の底面に形成された光半導体素子の搭載部と、前記搭載部から前記凹部の一方の前記分岐部の底面にかけて形成された第一の配線導体と、前記凹部の前記一側面側の底面の前記搭載部に近接する部位から前記凹部の他方の前記分岐部の底面にかけて形成された第二の配線導体とを具備していることを特徴とする光半導体素子のサブキャリア。
【請求項２】
前記溝は、その内面に接地導体が形成されていることを特徴とする請求項１記載の光半導体素子のサブキャリア。
【請求項３】
上面に凹所が形成されているとともに該凹所から外側面にかけて形成された貫通孔を有する基体と、前記凹所の内外を導通して前記基体に設けられたリード端子と、前記貫通孔に嵌着された筒状の光ファイバ固定部材と、前記凹所の底面に載置されるとともに前記第一および第二の配線導体が前記リード端子に電気的に接続された請求項１または請求項２記載の光半導体素子のサブキャリアと、前記第一および第二の配線導体に電気的に接続された前記光半導体素子と、前記基体の上面の前記凹所の周囲に前記凹所を塞ぐように接合された蓋体とを具備していることを特徴とする光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光通信分野等で用いられ、フォトダイオード（ＰＤ），半導体レーザ（ＬＤ）等の光半導体素子を搭載するためのサブキャリアおよび光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信分野においては、光半導体装置が高周波信号を電気−光変換し光ファイバ等へ光信号として出力するために用いられており、10Ｇビット／秒（ｂｐｓ）を超えるデータ通信のビットレートを持つものが広く用いられるようになってきている。
【０００３】
従来のＰＤ，ＬＤ等の光半導体素子を具備した光半導体装置を図４に示す。図４に示すように、101は光半導体素子を搭載するためのサブキャリア、102はＰＤ、103ａはＰＤ102の電極とサブキャリア101の表面の配線導体とを電気的に接続する第一のボンディングワイヤ、103bはサブキャリア101の表面の配線導体と回路基板120の回路配線とを電気的に接続するための第二のボンディングワイヤである。また、104はＬＤ、105はＬＤ搭載用のサブマウント、106は測温素子、107はペルチェ素子、108はセラミックス等から成る上面の中央部に凹所を有する基体である。また、109は金属等から成る蓋体、110は金属等から成る筒状の光ファイバ固定部材（以下、固定部材ともいう）、111は光ファイバ、112は外部リード端子、120はＰＤ102により光―電気変換された電気信号を増幅したり、外部リード端子への接続を容易にする等のための回路やインピーダンス整合用の線路導体等の回路配線が形成された回路基板である。
【０００４】
サブキャリア101は、図５に示すように、セラミックス等から成る略直方体の絶縁基台113の表面に導体層から成る機能部が形成されており、絶縁基台113の一側面にＰＤが搭載される搭載部114aが形成され、絶縁基台113の搭載部114aから上面かけて第一の配線導体114bが形成され、搭載部114aに近接する部位から上面にかけて第二の配線導体114cが形成されている。さらに、絶縁基台113の下面には、基体108の凹所の底面（以下、実装面ともいう）に金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）ろう材等を介して接着固定される下部導体層114fが形成されている。
【０００５】
ＰＤ102は、サブキャリア101の搭載部114aにＡｕ−Ｓｎろう材等を介して接着固定される。ＰＤ102が搭載されたサブキャリア101は、一例として電気信号を光信号変換し出力する光半導体装置の場合、基体108の実装面にＰＤ102の受光面がＬＤ104の後方から放射された光をモニタするもので、ＬＤ104と光学的に結合するように接着固定されている。また、基体108の実装面には、ＬＤ104および測温素子106が搭載されたサブマウント105がペルチェ素子107を介して載置されている。
【０００６】
光ファイバ111は、ＬＤ104から発光される光を光半導体装置の外部に伝送するものである。
【０００７】
基体108の下面には、外部リード端子112が固定されており、ＰＤ102やＬＤ104，測温素子106，ペルチェ素子107等が電気的に接続されている。また、基体108の上面に蓋体109がシーム溶接法等により実装面を封止するように接合されることにより、光半導体装置を気密に封止する。
【０００８】
この光半導体装置は以下のようにして製作される。まず、ＰＤ102をサブキャリア101の搭載部114aにＡｕ−Ｓｎ合金等から成る低融点ろう材を介して接着固定することにより、ＰＤ102を固定するとともにＰＤ102の一方の電極を第一の配線導体114bに接続する。次に、ＰＤ102の他方の電極と第二の配線導体114cとを、Ａｕやアルミニウム（Ａｌ）等からな成る第一のボンディングワイヤ103aを介して電気的に接続する。そして、ＰＤ102が搭載されたサブキャリア101を、その下部導体層114fを基体108の実装面にＡｕ−Ｓｎ合金やＳｎ−鉛（Ｐｂ）合金等から成るろう材を介して接着固定することで基体108に電気的に接続する。次に、サブキャリア101の第一の配線導体114bおよび第二の配線導体114cを、回路基板120の回路配線に、ＡｕやＡｌ等からなる第二のボンディングワイヤ103bにより電気的に接続する。そして、ＬＤ104と測温素子106とを上面にろう材を介して接着固定したサブマウント105、予めろう材を介して基体108の実装面に接着固定したペルチェ素子107の上面にろう材を介して接着固定する。
【０００９】
また、このような光半導体装置は、ＰＤ102やＬＤ104等の光半導体素子，測温素子106，ペルチェ素子107，回路基板120等の数多くの部品が基体108の実装面に高密度に接着固定されて構成されることから、近年は、光半導体装置の軽薄短小化や量産性向上を目的とし、性能を低下させることなく自動実装が可能な部品が要求されている。
【００１０】
しかしながら、上記のＰＤ102が搭載されたサブキャリア101では、基体108の実装面に搬送治具等を用いて載置される際、搭載部114aを含む全ての配線導体や第一のボンディングワイヤ103a，ＰＤ102が絶縁基台113の外周面から保護されることなく露出、突出する。したがって、これら露出、突出した部位を光半導体装置の組立工程の際に生産設備等により破壊したり、変形させたりする問題点があった。これらの問題点を解決するために絶縁基台113のＰＤ102が搭載される面の外周部をＰＤ102の厚みよりも厚いセラミック部材で囲む構造が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平５−１４５０９１号公報
【特許文献２】特開２００１−１５７７３号公報
【特許文献３】特開２００２−１４１６００号公報
【特許文献４】特開平４−３５２３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ＰＤ102が搭載されるサブキャリア101の機能は、ＰＤ102により光信号から光−電気変換された電気信号を遅延なく正確に制御回路へ伝送することであるが、電気信号を良好に伝送することができない場合、ＰＤ102の変換効率が低下するので光信号の伝送速度を抑制しなければならない。すなわち、光半導体装置としての伝送特性が低下することになる。
【００１２】
したがって、サブキャリア101に形成される配線導体は、ＰＤ102で光−電気変換された電気信号を、正確かつ高速に伝送することが重要である。
【００１３】
また一般的に、電気信号の伝送速度は、電気信号伝搬遅延時間（Ｔｐｄ）で示される。Ｔｐｄは、その値が小さいほど高速に伝送することができ、次式で表現される。
【００１４】
Ｔｐｄ＝（εｒ）１／２／Ｃ０  
ここで、εｒは配線導体が形成される誘電体の比誘電率または実効比誘電率の値、Ｃ０は光速（定数）である。
【００１５】
上記から、サブキャリア101に形成される配線導体は、低比誘電率を有する絶縁基台113に形成されていることが望ましい。すなわち、配線導体の静電容量は低いことが望ましい。
【００１６】
さらに、近年は、光信号の伝送速度が10Ｇビット／秒（ｂｐｓ）や、40Ｇビット／秒（ｂｐｓ）を超える光通信が行なわれるようになってきた。
【００１７】
しかしながら、従来から提案されているような、絶縁基台113の一側面および上面の二面に配線導体が形成されるとともに、絶縁基台113のＰＤ102が搭載される一側面の外周部をＰＤ102の厚みよりも厚いセラミック部材で囲む構造では、配線導体114ｂ，114ｃの一部が絶縁基台113と、セラミック部材とに挟まれて埋設される。（以下、配線導体114ｂ，114ｃの埋設されている部位を埋設部ともいう）
この構造では配線導体が絶縁基台113の表面に形成されるが、配線導体を印刷等により形成するときに配線導体の外周縁ににじみ等が発生しやすいとともに、管理することができないことから、外周縁の形状、すなわち配線導体の幅や厚みを均一にすることができず、その結果、特性インピーダンス等を一定にすることができずに、ノイズや反射等が発生し電気信号を高速かつ高周波数で伝送することが困難であった。
【００１８】
さらに、配線導体114ｂ，114ｃが全て空気中に露出している構造と比較し、配線導体114ｂ，114ｃに及ぼす誘電体（絶縁基台113）の比誘電率が空気の比誘電率と比べて大きくなるので配線導体114ｂ，114ｃの静電容量が大きくなる。その結果、電気信号の伝搬速度を向上させることができず、高速に電気信号を伝送することができないという問題点があった。
【００１９】
また、配線導体114ｂ，114ｃの一部が埋設される構造であることから、配線導体114ｂ，114ｃの埋設部やその周辺で配線導体114ｂ，114ｃのインピーダンスが変化してしまい電気信号に反射ノイズが発生し、正確に電気信号を伝送することができないという問題点もあった。さらに、この問題点は電気信号が高速、高周波数になるにしたがいより顕著になる。
【００２０】
さらに、上記のサブキャリア101の構造では、配線導体114ｂ，114ｃの静電容量が大きくなり、また低減させることができないことから、電気信号の伝送時に、例えば第一の配線導体114bで伝送されるべき電気信号が、第二の配線導体114Cにも影響を及ぼす等、電気信号に干渉が発生しやすい。その結果、電気信号が忠実に伝送されないという問題点もあった。
【００２１】
また、従来から提案されているような、絶縁基台113の一側面および上面の二面に配線導体114ｂ，114ｃが形成されるとともに、絶縁基台113のＰＤ102が搭載される一側面の外周部をＰＤ102の厚みよりも厚いセラミック部材で囲む構造では、ＰＤ102に接続されるボンディングワイヤやＰＤ102は、光半導体装置の組立ての際の衝突等の外的要因から破壊されないように保護されるが、配線導体114ｂ，114ｃの上面は保護されていないため、衝突等の外的要因による配線導体114ｂ，114ｃの上面部において剥離や断線が発生する問題点もあった。
【００２２】
したがって、本発明は上記の種々の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、光半導体装置の組立の際、光半導体素子が搭載されたサブキャリアを衝突等の外的要因から破壊されることを効果的に防止でき、歩留りや生産性が高いとともに、光−電気変換された高周波数の電気信号を正確に伝送することができる光半導体素子のサブキャリアおよび光半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の光半導体素子のサブキャリアは、一側面から上面にかけて形成されるとともに前記一側面の上端部から前記上面にかけて二つに分岐された分岐部を有する凹部が形成され、該凹部の二つに分岐された分岐部の間に前記一側面からそれに対向する他側面に向かって延びる溝が形成された直方体状の絶縁基台と、前記凹部の前記一側面側の底面に形成された光半導体素子の搭載部と、前記搭載部から前記凹部の一方の前記分岐部の底面にかけて形成された第一の配線導体と、前記凹部の前記一側面側の底面の前記搭載部に近接する部位から前記凹部の他方の前記分岐部の底面にかけて形成された第二の配線導体とを具備していることを特徴とする。
【００２４】
本発明の光半導体素子のサブキャリアにおいて、好ましくは、前記溝は、その内面に接地導体が形成されていることを特徴とする。
【００２５】
本発明の光半導体装置は、上面に凹所が形成されているとともに該凹所から外側面にかけて形成された貫通孔を有する基体と、前記凹所の内外を導通して前記基体に設けられたリード端子と、前記貫通孔に嵌着された筒状の光ファイバ固定部材と、前記凹所の底面に載置されるとともに前記第一および第二の配線導体が前記リード端子に電気的に接続された本発明の光半導体素子のサブキャリアと、前記第一および第二の配線導体に電気的に接続された前記光半導体素子と、前記基体の上面の前記凹所の周囲に前記凹所を塞ぐように接合された蓋体とを具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の光半導体素子のサブキャリアは、一側面から上面にかけて形成されるとともに一側面の上端部から上面にかけて二つに分岐された分岐部を有する凹部が形成され、凹部の二つに分岐された分岐部の間に一側面からそれに対向する他側面に向かって延びる溝が形成された直方体状の絶縁基台と、凹部の一側面側の底面に形成された光半導体素子の搭載部と、搭載部から凹部の一方の分岐部の底面にかけて形成された第一の配線導体と、凹部の一側面側の底面の搭載部に近接する部位から凹部の他方の分岐部の底面にかけて形成された第二の配線導体とを具備していることから、配線導体は絶縁基体の凹部の底面に形成されるので、配線導体の外周縁は正確な寸法で形成された凹部の側面によって管理され、にじみ等が発生しないことから配線導体を均一な幅および厚みとすることができる。よって、高速、高周波の電気信号を伝送する際に配線導体の特性インピーダンスを一定にすることができ、ノイズや反射等の発生を有効に防止することができので、電気信号を高速かつ高周波数で伝送することができる。
【００２７】
さらに、絶縁基台の凹部に形成されている第一および第二の配線導体が全てにわたり空気中に露出する構造であり、誘電体等で埋設される部位がないことから、これらの配線導体の静電容量が増大することを抑制できるので、光半導体素子により光−電気変換された高周波数の電気信号をより良好に伝送することができる。
【００２８】
また、第一および第二の配線導体が誘電体等で埋設された部分でインピーダンスが大きく変化することがないので、電気信号が高い周波数で伝送された際、電気信号に反射ノイズが発生することを効果的に防止できるので、正確に電気信号を伝送することができる。
【００２９】
さらに、絶縁基台の凹部の二つに分岐された分岐部の間に一側面からそれに対向する他側面に向かって延びる溝が形成されていることから、第一の配線導体と第二の配線導体との間の誘電率が低くなるので、両者の電磁的結合を抑制することができる。その結果、第一の配線導体や第二の配線導体により伝送される電気信号に干渉信号等のノイズが発生することをより有効に防止することができる。その結果、より一層高速かつ高周波数の電気信号を伝送することができるので、信号変換の精度に優れ、誤動作を有効に防止できる光半導体装置とすることができる。
【００３０】
また、絶縁基台の凹部の底面に第一および第二の配線導体や光半導体素子の搭載部が形成されることから、この搭載部に搭載される光半導体素子やこの素子と配線導体とを電気的に接続するボンディングワイヤだけではなく、光半導体装置として電気的または信号の変換特性上で重要である第一および第二の配線導体も、光半導体装置の組立の際、衝撃等の外的要因から保護することができる。その結果、歩留りや生産性が高いとともに長期にわたり正常かつ安定に作動させることができるサブキャリアおよび光半導体装置を提供することができる。
【００３１】
本発明の光半導体素子のサブキャリアは、好ましくは、溝は、その内面に接地導体が形成されていることから、第一の配線導体と第二の配線導体との間の電磁的結合をきわめて効果的に抑制することができる。その結果、第一の配線導体や第二の配線導体により伝送される電気信号に干渉信号等のノイズが発生することをより効果的に防止することができる。
【００３２】
本発明の光半導体装置は、上面に凹所が形成されているとともに凹所から外側面にかけて形成された貫通孔を有する基体と、凹所の内外を導通して基体に設けられたリード端子と、貫通孔に嵌着された筒状の光ファイバ固定部材と、凹所の底面に載置されるとともに第一および第二の配線導体がリード端子に電気的に接続された本発明の光半導体素子のサブキャリアと、第一および第二の配線導体に電気的に接続された光半導体素子と、基体の上面の凹所の周囲に凹所を塞ぐように接合された蓋体とを具備していることから、光−電気変換された電気信号を高速かつ高周波数でより正確に伝送することができるとともに、光半導体装置の組立の際、光半導体素子が搭載されたサブキャリアを衝突等の外的要因により破壊されることを効果的に防止できる。したがって、歩留りや生産性が高いとともに長期にわたり正常かつ安定に作動させ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】
【００３３】
本発明のサブキャリアおよび光半導体装置について以下に詳細に説明する。なお、本実施の形態の例においては、サブキャリアに搭載される光半導体素子としてＰＤを例に挙げて説明する。図１は本発明の光半導体装置について実施の形態の一例を示す断面図、図２は本発明の光半導体装置に搭載される光半導体素子のサブキャリアについて実施の形態の一例を示す斜視図である。
【００３４】
これらの図において、１はサブキャリア、２は光半導体素子としてのＰＤ、3aはＰＤ２の電極（図示せず）とサブキャリア１の表面の配線導体とを電気的に接続する第一のボンディングワイヤ、3bはサブキャリア１の表面の配線導体と回路基板20の回路配線とを電気的に接続するための第二のボンディングワイヤ、４はＬＤ、５はサブマウント、６は測温素子、７はペルチェ素子、８は上面の中央部に凹所を有する基体、９は蓋体、10は固定部材、11は光ファイバ、12は外部リード端子である。
【００３５】
また、13はサブキャリア１を構成する略直方体の絶縁基台、14aは絶縁基台13に形成された凹部15の一側面側の底面に形成された導体層としての搭載部、14bは搭載部14aから凹部15の一方の分岐部の底面にかけて形成された第一の配線導体、14cは凹部15の一側面側の底面の搭載部14aに近接する部位から凹部15の他方の分岐部の底面にかけて形成された第二の配線導体、14fは絶縁基台13の下面に形成され、基体８の凹所の底面（以下、実装面ともいう）にＡｕ−Ｓｎろう材等を介して接着固定される下部導体層、15は絶縁基台13の一側面から上面にかけて形成されるとともに一側面の上端部から上面にかけて二つに分岐された分岐部を有する凹部である。さらに、16は絶縁基台13の二つに分岐された凹部15の分岐部の間に一側面からそれに対向する他側面に向かって延びる溝、17は溝16の内面に形成された接地導体である。
【００３６】
なお、搭載部14aと第一の配線導体14bとを、両者の間に空隙ができるように形成して、両者をボンディングワイヤで電気的に接続してもよい。これにより、ＰＤ102の種類の違いにより、ＰＤ102に形成される電極の極性の違いや配置の違いに対し、サブキャリアを自由に対応させることができる。
【００３７】
また、第二の配線導体14cは、搭載部14aに近接する部位が第一のボンディングワイヤ3aを介してＰＤ２の受光面等に形成された電極等に電気的に接続される。第二の配線導体14cの搭載部14aに近接する部位が搭載されるＰＤ２と同じ面に形成されているので、このようにボンディングを施すことは容易である。なお、第二の配線導体14cと搭載部14aが近接しすぎると、第二の配線導体14cおよび搭載部14aに接続されている第一の配線導体14bの間に容量性の結合が生じるので、好ましくない。このため、第二の配線導体14cは搭載部14aから通常0.1乃至0.5ｍｍ近接させて配置される。
【００３８】
搭載部14ａに近接する第二の配線導体14ｃを0.1ｍｍ未満に近接させると、上記に示したように、搭載部14aに接続されている第一の配線導体14bと第二の配線導体14cとの間の容量性の結合が顕著になり、電気信号に干渉が発生しやすく電気信号が忠実に伝送されにくくなる傾向がある。また、ＰＤ２と第二の配線導体14cとをワイヤボンディングする際にボンディングワイヤ3aを保持する治具（キャピラリ）がＰＤ２に当りＰＤ２を破壊しやすくなる傾向がある。また、0.5ｍｍを超えると、ボンディングワイヤ3aの長さが長くなり、ボンディングワイヤ3aにおけるインダクタンスが高くなり外部ノイズに反応しやすくなる傾向がある。さらに、ボンディングワイヤ3aが長くなることによりワイヤループの高さも高くなることから、凹部15よりボンディングワイヤ3aが突出してしまい、光半導体装置の組立の際、衝突等の外的要因からボンディングワイヤ3aが破壊されてしまうことを効果的に防止できなくなる傾向がある。
【００３９】
さらに、回路基板20は、第二のボンディングワイヤ3bを介してサブキャリア１の第一の配線導体14aおよび第二の配線導体14cと電気的に接続される回路基板である。この回路基板20は、ＰＤ２により光―電気変換された電気信号を増幅したり外部リード端子への接続を容易にする等のための回路やインピーダンス整合用の線路導体等の回路配線がその上面に形成されたものであり、第一の配線導体14bおよび第二の配線導体14cを、回路基板20の回路配線に、ＡｕやＡｌ等からなる第二のボンディングワイヤ３ｂにより電気的に接続される。
【００４０】
本発明の光半導体素子のサブキャリア１は、一側面から上面にかけて形成されるとともに一側面の上端部から上面にかけて二つに分岐された分岐部を有する凹部15が形成され、二つに分岐された凹部15の分岐部の間に一側面からそれに対向する他側面に向かって延びる溝16が形成された直方体状の絶縁基台13と、凹部15の一側面側の底面に形成された光半導体素子の搭載部14aと、搭載部14aから凹部15の一方の分岐部の底面にかけて形成された第一の配線導体14bと、凹部15の一側面側の底面の搭載部14aに近接する部位から凹部15の他方の分岐部の底面にかけて形成された第二の配線導体14cとを具備している構成である。
【００４１】
また、本発明の光半導体装置は、上面に凹所が形成されているとともに凹所から外側面にかけて形成された貫通孔を有する基体８と、凹所の内外を導通して基体８に設けられたリード端子12と、貫通孔に嵌着された筒状の光ファイバ固定部材10と、凹所の底面（実装面）に載置されるとともに第一の配線導体14bおよび第二の配線導体14cがリード端子12に電気的に接続された本発明のサブキャリア１と、第一の配線導体14bおよび第二の配線導体14cに電気的に接続されたＰＤ２と、基体８の上面の凹所の周囲に凹所を塞ぐように接合された蓋体９とを具備した構成である。
【００４２】
また、この光半導体装置は、基体８の実装面に、ＰＤ２が搭載されたサブキャリア１や，回路基板20，ＬＤ４と測温素子６とが実装されたサブマウント５がペルチェ素子７を介して搭載されており、基体８の上面に蓋体９を取着することで気密封止される。
【００４３】
また、絶縁基台13は、セラミックス（焼結体）等の絶縁材料から成り、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）質焼結体や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質焼結体，炭化珪素（ＳｉＣ）質焼結体，窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）質焼結体，ガラスセラミックス焼結体等から成る。
【００４４】
絶縁基台13は、例えばＡｌ２Ｏ３質焼結体から成る場合であれば、主原料であるＡｌ２Ｏ３および焼結助剤としての酸化珪素（ＳｉＯ２）およびマグネシア（ＭｇＯ）、さらにカルシア（ＣａＯ）等のセラミック粉末および有機溶剤，溶剤を添加混合して泥漿物を作り、従来周知のドクターブレード法によってセラミックグリーンシートを形成し、これを約1600℃の温度で焼成することによって製作される。
【００４５】
絶縁基台13は、例えばＡｌＮ質焼結体から成る場合であれば、主原料であるＡｌＮ粉末に焼結助剤としてのイットリア（Ｙ２Ｏ３）およびカルシア（ＣａＯ）、さらにＭｇＯおよび有機溶剤，溶媒を添加混合して泥奨物を作り、ドクターブレード法によってセラミックグリーンシートを形成し、約1800℃で焼成することで製作される。こうして製作された絶縁基台13の熱伝導率は、主原料および焼結助剤の混合割合等によって変化させることができる。
【００４６】
また、凹部15や溝16は、絶縁基台13にその一側面から上面にかけてプレス金型による成型法や機械研削，サンドブラスト法等により形成される。この凹部15の深さは0.08〜１ｍｍ程度がよい。0.08ｍｍ未満では、第一のボンディングワイヤ3aやＰＤ２が絶縁基台13の表面より突出しやすくなり、ボンディングワイヤ3aやＰＤ２を光半導体装置の組立の際の衝突等の外的要因から保護することが困難となる。また、凹部15の深さが1ｍｍを超えると、第一の配線導体14bおよび第二の配線導体14cが、凹部15に深く落ち込みＰＤ２の搭載部14aへの接合やワイヤボンディングの作業性が低下する。
【００４７】
また、溝16は、溝16の両側の二つに分岐された凹部15との間の肉厚が一定になるように形成されるのがよい。これにより、第一の配線導体14bと第二の配線導体14cとの間の誘電率として、絶縁基台13の比誘電率と溝16における低比誘電率である空気の層（エアーギャップ）が一定の間隔で介在することになり、第一の配線導体14bと第二の配線導体14cとの電磁的結合をより抑制することができる。溝16の縦断面形状は四角形状やＵ字形状、Ｖ字形状等であってもよい。
【００４８】
さらに、溝16は、両側の二つに分岐された凹部15の底面より深いのがよい。溝16が両側の二つに分岐された凹部15の底面より深いことにより、第一の配線導体14bと第二の配線導体14cとの間を遮る低比誘電率である空気の層（エアーギャップ）の体積が多くなり、第一の配線導体14bと第二の配線導体14cとの電磁的結合をより抑制することができる。
【００４９】
本発明の光半導体素子のサブキャリア１は、溝16の内面に接地導体17が形成されているのがよい。これにより、第一の配線導体14bと第二の配線導体14cとの間の電磁的結合をきわめて効果的に抑制することができる。その結果、第一の配線導体14bや第二の配線導体14cにより伝送される電気信号に干渉信号等のノイズが発生することをより効果的に防止することができる。
【００５０】
また、接地導体17は、溝16に絶縁基台13の表面から突出することなく充填されていてもよい。これにより、第一の配線導体14bと第二の配線導体14cとの間の電磁的結合をさらに効果的に抑制することができる。
【００５１】
さらに、接地導体17は、絶縁基台13の一側面からそれに対向する他側面に向かって延びる溝17に形成されるとともに、この他側面上にも形成され下部導体層14fと電気的に接続されるのが好ましい。これにより、下部導体層14fと接地導体17とを同じ接地電位にすることができ、より第一の配線導体14bと第二の配線導体14cとの間の電磁的結合をきわめて効果的に抑制することができる。その結果、第一の配線導体14bや第二の配線導体14cを伝送する電気信号に干渉信号等のノイズが発生することをきわめて効果的に防止することができる。
【００５２】
そして、例えば、第二の配線導体14ｃの電気信号が第一の配線導体14ｂに電磁的結合されて第一の配線導体14ｂの電気信号に干渉し、その結果、ＰＤ２の電極間に印加されるべき所定の信号波形から第一の配線導体14bおよび第二の配線導体14cの間の信号波形が歪んだ信号波形となるのを抑制して、ＰＤ２の動作を所要のものとできる。
【００５３】
また、絶縁基台13の導体層を形成する凹部15の表面や下面、および溝16の内面の算術平均粗さＲａは0．3μｍ以下が好ましい。Ｒａが0.3μｍを超えると搭載部14ａや第一の配線導体14ｂ，第二の配線導体14c，下部導体層14f，接地導体17の導体層と絶縁基台13との密着性が劣り、振動や衝撃等の外的要因、または熱衝撃等で生じる内部応力によりこれらの導体層が絶縁基台13から剥離しやすくなる。
【００５４】
また、搭載部14aおよび第一の配線導体14ｂ，第二の配線導体14c，下部導体層14f，接地導体17の導体層は、例えば密着金属層、拡散防止層、主導体層が順次積層された３層構造から成る。
【００５５】
密着金属層は、絶縁基台13の表面にスパッタリング法やイオンプレーティング法等の従来周知の真空薄膜形成技術を用いて形成される。そして、密着金属層は絶縁基台13との密着性の点から、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ），タンタル（Ｔａ），ニオビウム（Ｎｂ），ニッケル（Ｎｉ）−Ｃｒ合金，窒化タンタル（Ｔａ２Ｎ）等から成るのがよい。
【００５６】
また、密着金属層の厚みは0.01乃至0.2μｍ程度がよく、0.01μｍ未満では絶縁基台13と拡散防止層および主導体層とを強固に密着することが困難となり、0.2μｍを超えると成膜時の内部応力によって密着金属層が絶縁基台から剥離しやすくなる。
【００５７】
また、拡散防止層は、密着金属層と主導体層との相互拡散を防ぐことを目的に、上記密着金属層の表面にスパッタリング法やイオンプレーティング法等の従来周知の真空薄膜形成技術を用いて形成され、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ），ロジウム（Ｒｈ），Ｎｉ，Ｎｉ−Ｃｒ合金，Ｔｉ−タングステン（Ｗ）合金等から成るのがよい。この拡散防止層の厚みは0.05乃至１μｍ程度が良く、0.05μｍ未満では、ピンホール等の欠陥が発生して拡散防止層としての機能を果たしにくくなり、１μｍを超えると、成膜時の内部応力により拡散防止層が密着金属層から剥離しやすくなる。さらに、拡散防止層にＮｉ−Ｃｒ合金を用いる場合、絶縁基台13と主導体層との密着性も確保できるため密着金属層を省くこともできる。
【００５８】
さらに主導体層は、電気抵抗の小さいＡｕやＣｕ，Ｎｉ，銀（Ａｇ）等より成るのがよく、スパッタリング法やイオンプレーティング法、電解めっき法、無電解めっき法等の従来周知の薄膜形成技術を用いて形成され、その厚みは0.1乃至10μｍ程度がよい。0.1μｍ未満では、電気抵抗が大きくなる傾向があるので導通しにくくなり、10μｍを超えると、成膜時の内部応力により主導体が拡散防止層から剥離しやすくなる。また、Ａｕは貴金属で高価であることから、製造原価の低減のために極力薄く形成することが好ましい。また、主導体層にＣｕの箔を用いた場合、絶縁基台13との密着性も確保できるため上記の密着金属層を省くことができる。また、主導体層に酸化しやすいＣｕを用いる場合、その表面にＮｉおよびＡｕから成る保護層を0.5乃至10μｍの厚みにめっき法等で被着するのがよい。
【００５９】
これら密着金属層，拡散防止層，主導体層からなる搭載部14aおよび第一の配線導体14b，第二の配線導体14c，下部導体層14f，接地導体17はフォトリソグラフィ技術を用いたフォトエッチングプロセスまたはリフトオフプロセスにより形成される。また特に、搭載部14aおよび第一の配線導体14b，第二の配線導体14cは、配線導体間の絶縁性の向上や配線導体の静電容量、インピーダンスを正確に制御する目的から、凹部15の側壁の配線導体の上部（以下、側壁部ともいう）に付着しないように形成する必要がある。薄膜形成技術により形成された凹部15の側壁部の金属層を化学エッチングして除去する場合には、フォトレジストが凹部15の側壁部に残らないように除去して化学エッチングを行なう。また、凹部15の側壁部に金属層が形成されないようにする場合には、側壁部に保護金属板等のカバーマスクを装着した後にその上から真空薄膜形成したり、フォトレジスト等を凹部15の側壁部に残るようにして金属層が形成されないようにすればよい。
【００６０】
このようにして搭載部14aおよび第一の配線導体14b，第二の配線導体14cを成す配線導体は、絶縁基台13の一側面から上面にかけて連続した凹部15の底面形状に沿って形成されることから一側面から上面までの配線導体において、一側面と上面の配線導体の位置ずれのない連続した均一な配線導体幅で形成することができる。
【００６１】
さらに、搭載部14aおよび第一の配線導体14b，第二の配線導体14cを成す配線導体は、絶縁基台13の一側面からおよび上面に対してそれぞれに薄膜形成技術を用いて成膜形成されることから、例えば印刷法等により形成された配線導体にみられるような、印刷スクリーン後のマスクの取外しによる配線導体の外周縁の盛り上がり等が発生しないため、配線導体の厚みにばらつきが発生しない。
【００６２】
また、搭載部14ａの表面にＰＤ２を接着固定するための低融点ろう材をスパッタリング法等により所定厚みに被着させておいてもよい。これにより、ＰＤ２を搭載部14ａに接着固定する際にろう材のプリフォームを配置する手間を省くことができる。低融点ろう材としては、Ａｕ−ゲルマニウム（Ｇｅ）合金（融点356℃）やＡｕ−シリコン（Ｓｉ）合金（融点370℃），Ａｕ−Ｓｎ合金（融点280℃），Ｐｂ−Ｓｎ合金（融点183℃），インジウム（Ｉｎ）−Ｐｂ合金（融点172℃），Ｉｎ（融点157℃）等が好ましい。400℃を超えると、ＰＤ２の素子内部の配線絶縁破壊を起こしやすくなるが、これら上記ろう材は融点が400℃以下であるため、接着温度を低くすることができる。その結果、ＰＤ２が熱破壊されることを防止できるとともに、接着工程において、ろう材を溶融させるための加熱昇温時間および冷却時間を短くすることができるので、製造費を低減することができる。
【００６３】
また、第二の配線導体14cは、凹部15の他方の分岐部の底面からはみ出ることなく形成されるのがよい。これにより、第一の配線導体14bと第二の配線導体14cとの間を広く絶縁基台13で囲うことができ、絶縁性の向上や配線導体の静電容量を低減することができるので、電気信号を高速に伝送することができる。また、凹部15の底面に第一および第二の配線導体14c，14bが形成されるので、これらが凹部15の底面からはみ出ることなく形成するのは容易であると同時に凹部15の底面形状に応じて第一および第二の配線導体14c，14bの幅を正確に形成することができ、これら配線導体14c，14bのインピーダンス等を正確に制御することができる。
【００６４】
本発明の基体８は、Ａｌ２Ｏ３質焼結体やＡｌＮ質焼結体，ムライト質焼結体，ＳｉＣ質焼結体，Ｓｉ３Ｎ４質焼結体，ガラスセラミックス等のセラミックス、またはＣｕを含浸させたタングステン多孔質体、鉄（Ｆｅ）−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−コバルト（Ｃｏ）合金等の金属から成る。また、基体８は、その上面に部品を収容するための凹所が形成されており、この基体８の底板部と側壁部とは別個に形成され、しかる後、接合されたものであってもよい。この場合、基体８の底板部と側壁部とは同じ材料から形成されていてもよいし、異なる材料から形成されていてもよい。ただし、異なる材料で形成する場合は両者の熱膨張係数差ができるだけ小さい組合せにすることが好ましい。
【００６５】
基体８の実装面には、回路基板20とペルチェ素子７とが接着固定されている。ペルチェ素子７は、ＬＤ４が安定して発光するように、ＬＤ４を所定の温度に冷却または加熱するための熱ポンプとして機能し、測温素子６により測定したＬＤ４の温度を検知し、ＬＤ４が所定の温度となるように冷却または加熱する。そして、このペルチェ素子７の上面には、サブマウント５が搭載されており、サブマウント５上にＬＤ４および測温素子６が隣接して設置される。
【００６６】
外部リード端子12は、基体８の底板部や側壁部貫通するピン状のものであり、Ｆｅ−Ｎｉ合金やＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属から形成されている。または基体８の凹所の内周面から外周面に導出されたメタライズ層等の配線導体から形成されていてもよい。
【００６７】
また、外部リード端子12は、基体８の実装面で回路基板20やＬＤ４等の部品と電気的に接続されている。
【００６８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の光半導体装置について実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】本発明のサブキャリアについて実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明のサブキャリアについて実施の形態の他の例を示す斜視図である。
【図４】従来の光半導体装置の例を示す断面図である。
【図５】従来のサブキャリアの例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１：サブキャリア
２：ＰＤ
４：ＬＤ
８：基体
９：蓋体
13：絶縁基台
14a：搭載部
14b：第一の配線導体
14c：第二の配線導体
15：絶縁基台の凹部
16：溝
17：接地導体
【図１】
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【図２】
2005217127.tif 000004
【図３】
2005217127.tif 000005
【図４】
2005217127.tif 000006
【図５】
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