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JP6790364B2 - 光半導体装置 - Google Patents

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Description

本発明は光半導体装置に係り、半導体レーザーを搭載し高周波での使用に好適な光半導体装置に関する。
特許文献１には、半導体レーザーの後端面側の出射光をフォトダイオードで受光する光半導体装置が開示されている。
特開昭５９−１９３０８０号公報
光半導体装置において、半導体レーザーは実装基板の表面に実装される。例えば、実装基板に半導体レーザーとリードピンを接続するための配線パターンを設ける場合、実装基板の表面積を大きくする必要がある。ここで、出射光は角度広がりを持つ為、実装基板が大きいと、出射光が実装基板に当たり易くなる。
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、半導体レーザーの後端面側出射光が実装基板に当たりにくい構造の光半導体装置を得ることである。
本開示に係る光半導体装置は、前端面側に前端面側出射光を出射し、後端面側に後端面側出射光を出射する半導体レーザーと、前記半導体レーザーを表面に備えた実装基板と、を備え、前記後端面側出射光は、前記後端面から離れるほど前記実装基板から遠ざかる出射光軸を持って出射され、前記半導体レーザーは、半導体基板と、活性層と、前記半導体基板と前記活性層の間に配置された第１クラッド層と、前記活性層の前記第１クラッド層と反対側の面に配置された第２クラッド層と、を備えたレーザー部と、前記活性層よりも上部に位置する上部半導体層の屈折率が、前記活性層よりも下部に位置する下部半導体層の屈折率よりも大きい光導波部と、を備え、前記光導波部は、前記レーザー部の両端の出射面のうち前記後端面に隣接して設けられ、前記光導波部は前記活性層に隣接した位置にコア層を備え、前記第１クラッド層と前記第２クラッド層は屈折率が同じである事を特徴とする。
本発明の光半導体装置では、後端面側出射光の出射光軸が、後端面から離れるほど実装基板から遠ざかる。従って、後端面側出射光が実装基板に当たりにくくなる。
本発明の実施の形態１における光半導体装置の断面図である。 本発明の実施の形態１における光半導体装置の正面図である。 本発明の実施の形態１における光半導体装置のリードピン部分の断面図である。 本発明の実施の形態１の変形例（その１）を示す断面図である。 本発明の実施の形態１の変形例（その２）を示す正面図である。 本発明の実施の形態１の変形例（その２）を示す断面図である。 比較例における光半導体装置の断面図である。 比較例における光半導体装置の正面図である。 本発明の実施の形態１における半導体レーザーを示す共振方向の断面図である。 本発明の実施の形態１における遠視野像のズレの角度変化を示すグラフ（その１）である。 本発明の実施の形態１における遠視野像のズレの角度変化を示すグラフ（その２）である。 本発明の実施の形態１における遠視野像のズレの角度変化を示すグラフ（その３）である。 本発明の実施の形態１において結晶成長層の表面に酸化膜を形成した状態を示す共振方向の断面図である。 本発明の実施の形態１において図１３から酸化膜をパターニングした状態を示す共振方向の断面図である。 本発明の実施の形態１において図１４をエッチングした状態を示す共振方向の断面図である。 本発明の実施の形態１において図１５に光導波部を形成した状態を示す共振方向の断面図である。 本発明の実施の形態１において図１６から酸化膜を除去した状態を示す共振方向の断面図である。 本発明の実施の形態１において図１７に酸化膜を設けた状態を示す共振方向に垂直な方向の断面図である。 本発明の実施の形態１において図１８から酸化膜をストライプ状に加工した状態を示す共振方向に垂直な方向の断面図である。 本発明の実施の形態１において図１９をエッチングした状態を示す共振方向に垂直な方向の断面図である。 本発明の実施の形態１において図２０に電流狭窄構造を形成した状態を示す共振方向に垂直な方向の断面図である。 本発明の実施の形態１において図２１にコンタクト層および電極を形成した状態を示す共振方向に垂直な方向の断面図である。 本発明の実施の形態１における半導体レーザーの変形例（その１）を示す共振方向の断面図である。 本発明の実施の形態１における半導体レーザーの変形例（その２）を示す共振方向の断面図である。 本発明の実施の形態２における光半導体装置の断面図である。 本発明の実施の形態３における光半導体装置の断面図である。
本発明の実施の形態に係る光半導体装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１における光半導体装置１００の断面図である。ボディ部１０は、表面上に基準面１１を備える。基準面１１には、ブロック部１２が配置される。ブロック部１２は、第１側面１３を有する。第１側面１３は、ブロック部１２の対向する側面に向かって傾斜している。ブロック部１２には、第１側面１３と裏面が接するように実装基板１４が配置される。実装基板１４の表面は、第１側面１３と平行である。また、実装基板１４はセラミックス基板である。実装基板１４の表面には半導体レーザー１１６が配置される。半導体レーザー１１６は、前端面１１７から前端面側出射光１８を出射する。また、半導体レーザー１１６は、後端面１１５から後端面側出射光２０を出射する。
後端面側出射光２０は、後端面１１５から離れるほど実装基板１４から遠ざかる出射光軸を持って出射される。また、前端面側出射光１８は、前端面１１７から離れるほど実装基板１４から遠ざかる出射光軸を持って出射される。第１側面１３は、前端面側出射光１８が、基準面１１に対して垂直な方向を向くように傾斜している。これにより、前端面側出射光１８は光半導体装置１００が備える図示しないレンズの中心に入射する。従って、高い光出力を得ることが出来る。
光半導体装置１００は、後端面側出射光２０を受光可能な位置にフォトダイオード２２を備える。フォトダイオード２２は、後端面側出射光２０の出射光軸上に受光面２２１を有する。後端面側出射光２０は、前端面側出射光１８に対し、一定の比率で出射される。後端面側出射光２０をフォトダイオード２２で受光することで、半導体レーザー１１６の出力をモニターすることが出来る。
フォトダイオード２２は、基準面１１に備えられたセラミックス基板２４の表面に配置される。なお、基準面１１に傾斜面を備えた掘り込み形状を設け、セラミックス基板２４を傾斜面に配置してもよい。傾斜面の傾きによって、フォトダイオード２２による後端面側出射光２０の反射方向を調整できる。この結果、反射光が半導体レーザー１１６に入射することによる信号雑音を抑制することが出来る。
図２は、実施の形態１における光半導体装置１００の正面図である。光半導体装置１００は、リードピン２８を備える。リードピン２８はボディ部１０に固定される。また、リードピン２８は、基準面１１を垂直に貫通し、先端部分１２８が基準面１１から突出する。ボディ部１０、ブロック部１２およびリードピン２８は、鉄または銅を主原料とした合金にＡｕめっきを施したものを用いる。
実装基板１４は、パターン配線２６を備える。リードピン２８の先端部分１２８は、パターン配線２６と接触している。パターン配線２６は、リードピン２８と半導体レーザー１１６を接続している。パターン配線２６は、Ａｕを用いた高周波回路である。パターン配線２６は、半導体レーザー１１６の駆動周波数に応じた周波数帯において電気信号の反射を抑えるように設計されている。
図３は、実施の形態１における光半導体装置１００のリードピン２８部分の断面図である。リードピン２８は封止ガラス３０によってボディ部１０に固定される。封止ガラス３０は、気密性を保ち、高周波信号に対するインピーダンス整合を取ることが出来るような材料および形状のものを用いる。ボディ部１０、ブロック部１２、リードピン２８および封止ガラス３０はＴＯ（トランジスタアウトライン）ヘッダーを構成する。ＴＯヘッダーの構造、材質および誘電率は、所望の放熱性および高周波特性に合わせて選択する。
図３に示すように、リードピン２８は先端部分１２８が実装基板１４の表面と面接触するように、屈折した構造を備える。また、リードピン２８と実装基板１４は半田３２を用いて接合される。本実施の形態では、実装基板１４は基準面１１に対して垂直な方向から傾斜している。この構造では、屈折しない直線状のリードピンを用いると、リードピンとパターン配線２６は線接触となる。このため、接触面積が小さくなり、インピーダンスの不整合による反射の増大、接触箇所の絶縁および高抵抗化が生じる可能性がある。本実施の形態では、実装基板１４が備えるパターン配線２６とリードピン２８が面接触している。従って、線接触の場合と比較して接触面積が大きくなり、接触箇所における高周波信号の反射の抑制、電気接続の安定化および低抵抗化が可能になる。
図４は、本実施の形態の変形例（その１）を示す断面図である。本変形例において、光半導体装置２００はリードピン２２８を備える。リードピン２２８は、先端部分５２８の上面が、基準面１１と対向する実装基板１４の側面と面接触するように、先端部分５２８が屈折した構造を備える。本変形例においても、パターン配線２６とリードピン２２８の接触面積が大きくなることによる効果を得ることが出来る。
図５は、本実施の形態の変形例（その２）を示す正面図である。本変形例において、光半導体装置３００は、実装基板３１４および配線パターン３２６を備える。便宜上、図５においてボディ部１０は省略している。実装基板３１４および配線パターン３２６は、切欠き部分３２７を備える。切欠き部分３２７は、基準面１１から突出したリードピン３２８の先端部分６２８に沿うように、くり貫かれている。先端部分６２８は切欠き部分３２７に配置される。
図６は、図５に示す変形例（その２）の断面図である。本変形例では、先端部分６２８が切欠き部分３２７に嵌め込むように配置される。このため、切欠き部分３２７が無い場合と比して、リードピン３２８と配線パターン３２６の接触面積が大きくなる。従って、本変形例においても接触面積が大きくなることによる効果を得ることが出来る。また、リードピン３２８に沿うように実装基板３１４を実装することが出来る。このため、組み立て時における生産性が向上する。
図７は、比較例に係る光半導体装置４００の断面図である。光半導体装置４００は、基準面１１にブロック部４１２を備える。ブロック部４１２は、基準面１１に対して垂直な第１側面４１３を有する。第１側面４１３には、表面が基準面１１と垂直な実装基板４１４が配置される。実装基板４１４の表面には、半導体レーザー４１６が配置される。半導体レーザー４１６の前端面側出射光４１８および後端面側出射光４２０は、基準面１１に対して垂直な出射光軸を有する。
図８は、比較例に係る光半導体装置４００の正面図である。ブロック部１２には、リードピン４２８が固定されている。リードピン４２８と半導体レーザー４１６はワイヤ４３４で電気接続されている。ここで、高周波数帯において電気接続にワイヤを用いる場合、半導体レーザーを駆動する周波数が高くなるほど、インピーダンス整合を取ることが難しくなる。そこで、光半導体装置１００で示したように、実装基板にインピーダンスの整合がなされた配線パターンを形成し、配線パターンとリードピンを直接接合することが考えられる。ここで、実装基板に配線パターンを設ける場合、ワイヤで接続する場合と比較して、実装基板の表面積を大きくする必要がある。
半導体レーザー４１６の出射光は角度広がりを持つ。このため、実装基板４１４の表面積を大きくすると出射光が実装基板４１４に当たり易くなる。出射光が実装基板４１４に当たると、光出力が低下する場合がある。また、実装基板４１４により反射された出射光が迷光となり、半導体レーザー４１６の制御性および品質を低下させる場合がある。
また、光半導体装置４００では、後端面側出射光４２０を効率良く受光するために、出射光軸上である半導体レーザー４１６の直下にフォトダイオード２２が配置されている。このため、実装基板４１４を大きくすると、フォトダイオード２２とぶつかる。従って、実装基板４１４を大きくする場合、後端面側出射光４２０の出射光軸上にフォトダイオード２２を実装することが出来なくなる。この時、フォトダイオード２２が受光する光出力が低くなり、ノイズの影響が増大する。従って、モニターの精度が低下し、光出力の制御性が低下する可能性がある。
これに対し、本実施の形態では、後端面側出射光２０は、後端面１１５から離れるほど実装基板１４から遠ざかる出射光軸を持って出射される。また、前端面側出射光１８は、前端面１１７から離れるほど実装基板１４から遠ざかる出射光軸を持って出射される。このため、実装基板１４を大きくしても、後端面側出射光２０および前端面側出射光１８が実装基板１４に当たりにくくなる。従って、実装基板１４を大きくしても、反射による光出力の低下および迷光の発生を抑制することが出来る。
また、後端面側出射光２０の出射光軸は、後端面１１５から離れるほど実装基板１４から遠ざかる。このため、フォトダイオード２２は実装基板の直下から離れた位置において、出射光軸上で後端面側出射光２０を受光することが可能になる。従って、実装基板１４を大きくする事と、フォトダイオード２２によるモニターの精度を確保することが両立できる。
さらに、本実施の形態では、第１側面１３が傾斜している。これにより、第１側面１３は、基準面１１に対して垂直な場合と比較して、表面積が大きくなる。従って、第１側面が基準面１１に対して垂直な場合と比較して、実装基板１４のサイズを大きく確保することが出来る。また、第１側面１３が傾斜していることで、光半導体装置１００の高さを抑制することが出来る。
次に、半導体レーザー１１６の構造について説明する。図９は、実施の形態１における半導体レーザー１１６を示す断面図である。Ｎ型の電極６０の表面に半導体基板３８が配置される。半導体基板３８はＮ型のＩｎＰで構成され、屈折率が３．２０７である。半導体基板３８の表面には、第１クラッド層４０が配置される。第１クラッド層４０はＮ型のＩｎＰで構成される。第１クラッド層４０の表面には活性層４２が配置される。活性層４２はＩｎＰより屈折率が大きいＡｌＧａＩｎＡｓ化合物である。本実施の形態では、活性層４２の屈折率は３．４１５であり、層厚は２２０ｎｍである。活性層４２の表面には、第２クラッド層４４が配置される。第２クラッド層４４はＰ型のＩｎＰで構成される。以上からレーザー部３４が構成される。
次に、レーザー部３４に隣接して、半導体基板３８の表面にノンドープのＩｎＰ層４６が配置される。ＩｎＰ層４６の上端は、活性層４２の下端と同じ高さになるように設定する。ＩｎＰ層４６の屈折率は３．２０７である。ＩｎＰ層４６の表面にはコア層４８が配置される。コア層４８は、屈折率が３．３９２となる組成のＩｎＧａＡｓＰ化合物で構成され、層厚は２２０ｎｍである。コア層４８の屈折率は、活性層４２の屈折率以下になるように設定する。
コア層４８の表面には、第１半導体層５０が配置される。第１半導体層５０はノンドープのＩｎＰで構成される。第１半導体層５０の屈折率は３．２０７であり、層厚は１００ｎｍである。第１半導体層５０の表面には、第１光分布変形層５２が配置される。第１光分布変形層５２は、屈折率が３．４９５となる組成のＩｎＧａＡｓＰ化合物で構成され、層厚は２００ｎｍである。第１半導体層５０の屈折率は、コア層４８および第１光分布変形層５２の屈折率よりも小さくなるように設定する。第１光分布変形層５２の表面には、第３クラッド層５４が配置される。第３クラッド層５４は、Ｐ型のＩｎＰで構成され、層厚は５７０ｎｍである。以上から、光導波部３６が形成される。
レーザー部３４および光導波部３６は、表面が同じ高さになるように調整されている。レーザー部３４および光導波部３６の表面には、コンタクト層５６が配置される。コンタクト層５６の表面において、レーザー部３４の上部にＰ型の電極５８が配置される。なお、図９において、半導体レーザー１１６はレーザー部３４の両端のうち、後端面１１５側に光導波部３６を備えるが、前端面１１７側にも図示しない光導波部を備えるものとする。
活性層４２よりも上部に位置する第１半導体層５０、第１光分布変形層５２および第３クラッド層５４は上部半導体層７６を形成する。また、活性層４２よりも下部に位置する半導体基板３８およびＩｎＰ層４６は下部半導体層７４を形成する。光導波部３６は、下部半導体層７４の屈折率よりも上部半導体層７６の屈折率が大きくなるように設定されている。この時、出射光は上部半導体層７６のほうに曲げられる。本実施の形態では、出射光による遠視野像（ＦＦＰ、Ｆａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅｒｎ）の中心位置は、１５．８度上部半導体層７６の方にずれる。なお、本実施の形態において、ＦＦＰの中心位置のズレは、出射光の出射角度を意味する。ここで、出射角度は出射光軸と活性層４２がなす角度である。
半導体レーザー１１６を実装基板１４へ実装する際には、Ｎ型の電極６０側が実装基板１４の表面と接するように実装する。これにより、後端面１１５から離れるほど実装基板１４から遠ざかる出射光軸を備えた後端面側出射光２０が実現される。また、前端面１１７から離れるほど実装基板１４から遠ざかる出射光軸を備えた前端面側出射光１８が実現される。
また、本実施の形態の変形例として、下部半導体層７４の屈折率よりも上部半導体層７６の屈折率が小さくなるように設定してもよい。この場合、ＦＦＰの中心位置は下部半導体層７４の方にずれる。本変形例では、Ｐ型の電極５８側が実装基板１４の表面と接するように、半導体レーザー１１６を実装する。これにより、後端面１１５から離れるほど実装基板１４から遠ざかる出射光軸を備えた後端面側出射光２０が実現される。また、前端面１１７から離れるほど実装基板１４から遠ざかる出射光軸を備えた前端面側出射光１８が実現される。
図１０は、本実施の形態において、第１光分布変形層５２の層厚を変化させた場合の、ＦＦＰの中心位置のズレを示す。ここで、第１光分布変形層５２の層厚と第３クラッド層５４の層厚を足した値が５９０ｎｍになるように、第３クラッド層５４の層厚を調整している。それ以外の、各層の屈折率および層厚は上述した通りである。第１光分布変形層５２が厚いほどＦＦＰの中心位置のズレは大きくなる。
図１１は、本実施の形態において、第１光分布変形層５２の屈折率を変化させた場合の、ＦＦＰの中心位置のズレを示す。各層の屈折率および層厚は上述した通りである。第１光分布変形層５２の屈折率が、下部半導体層７４の屈折率３．２０７より大きい場合にＦＦＰの中心位置のズレが生じる。また、第１光分布変形層５２が厚いほどズレは大きくなる。
図１２は、本実施の形態において、第１半導体層５０の層厚を変化させた場合の、ＦＦＰの中心位置のズレを示す。各層の屈折率および層厚は上述した通りである。第１半導体層５０が厚いほど、ＦＦＰの中心位置のズレは大きくなる。また、第１半導体層５０を備えなくても、ＦＦＰの中心位置のズレは生じる。
以上から、光導波部３６の各層の屈折率または層厚の調節により、ＦＦＰの中心位置のズレを調整できる。従って、所望の出射角度を得ることが出来る。コア層４８および第１光分布変形層５２は、適切な屈折率を備えたＡｌＧａＩｎＡｓ化合物で形成してもよい。また、自由キャリアプラズマ効果により、キャリア濃度を上げることで屈折率を下げることが出来る。従って、不純物ドーピング量をコントロールすることで、所望の屈折率を実現することが出来る。
また、前端面側出射光１８の出射角度と、後端面側出射光２０の出射角度は異なる角度であってもよい。この場合、前端面１１７側の光導波部と、後端面１１５側の光導波部３６は異なる屈折率に設定される。
次に、本実施の形態における半導体レーザー１１６の製造方法について説明する。ここで、半導体レーザー１１６はレーザー部３４の両端に隣接して光導波部を備えるが、便宜上、後端面１１５側にのみ光導波部３６を備える場合について説明する。図１３〜２２は本実施の形態における半導体レーザー１１６の製造方法を説明する図である。ここで、図１３〜１７は、半導体レーザー１１６の共振方向の断面図であり、図１８〜２２は共振方向に垂直な方向の断面図である。
はじめに、図１３に示すように、半導体基板３８の表面に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ： Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により、結晶成長層を形成する。結晶成長層では、第１クラッド層４０、活性層４２および第２クラッド層４４が積層している。次に、結晶成長層の表面に酸化膜６２を成膜する。酸化膜６２はＳｉＯ２膜である。
次に、図１４に示すように、のちにレーザー部３４となる部分を残して酸化膜６２をパターニングする。次に、図１５に示すように、酸化膜６２をマスクとして、ドライエッチングまたはウェットエッチングにより結晶成長層を除去する。この結果、半導体基板３８が露出する。ここで、第１クラッド層４０を露出させるように、エッチングを行っても良い。
次に、図１６に示すように、酸化膜６２をマスクとして、半導体基板３８の表面にノンドープのＩｎＰ層４６をＭＯＣＶＤにより形成する。ＩｎＰ層４６は、活性層４２の下端と同じ位置まで形成する。さらに、コア層４８、第１半導体層５０、第１光分布変形層５２および第３クラッド層５４を積層して形成する。次に、図１７に示すように、酸化膜６２を、フッ酸を用いて除去する。
図１８は共振方向に垂直な方向についてのレーザー部３４の断面図である。図１７に示す工程の後に、第２クラッド層４４および第３クラッド層５４の表面に酸化膜６４を成膜する。酸化膜６４は、ＳｉＯ２膜である。ここで、次に、図１９に示すように、酸化膜６４を、幅が１〜２μｍのストライプ状に加工する。次に、図２０に示すように、酸化膜６４をマスクとして、ドライエッチングまたはウェットエッチングによりリッジ構造を形成する。
次に、図２１に示すように、酸化膜６４をマスクとして、ＭＯＣＶＤによりリッジ側面に電流狭窄構造７２を形成する。電流狭窄構造７２は、Ｐ−Ｎ−Ｐ型ＩｎＰ構造６６、６８、７０を備える。電流狭窄構造７２には、リッジ部へ電流を集中させて流すことが出来るように半絶縁性半導体である、ＦｅをドーピングしたＩｎＰを用いる。
次に、図２２に示すように、酸化膜６４をフッ酸で除去する。次に、リッジ部よび電流狭窄構造７２の表面に、ＭＯＣＶＤによりコンタクト層５６を積層する。次に、コンタクト層５６の表面にＰ型の電極５８を形成する。また、半導体基板３８の裏面にＮ側の電極６０を形成する。発光に寄与しない光導波部３６には電流注入を行わないことが望ましい。このため、図９に示すように、光導波部３６上にはＰ型の電極５８を形成しない。ここで、Ｎ型の電極６０を光導波部３６の下部に形成しないものとしても良い。以上の工程から、半導体レーザー１１６が構成される。なお、半導体レーザー１１６について、各層のＮ型およびＰ型の指定は逆の組み合わせでも良い。
図２３は、本実施の形態における半導体レーザー１１６の変形例（その１）を示す共振方向の断面図である。本変形例における半導体レーザー５１６は、第１光分布変形層５５２を備える。第１光分布変形層５５２はエピタキシャル結晶成長方向に向けて、屈折率がステップ状に減少する半導体層を備える。これにより、第１光分布変形層５５２への光のしみ出し量を微調整することが容易になる。従って、出射角度の制御性を向上することが出来る。また、第１光分布変形層５５２はエピタキシャル結晶成長方向に向けて、屈折率が連続して減少するものとしてもよい。また、第１光分布変形層５５２はエピタキシャル結晶成長方向に向けて、屈折率がステップ状または連続して増加するものとしてもよい。
図２４は、本実施の形態における半導体レーザー１１６の変形例（その２）を示す共振方向の断面図である。本変形例における半導体レーザー６１６は、第１光分布変形層５２を備えない。また、ＩｎＰ層４６とコア層４８との間に、第２光分布変形層６４７を備える。第２光分布変形層６４７は、ＩｎＰより屈折率が小さい組成のＩｎＧａＡｓＰ化合物で構成される。半導体レーザー６１６において、第１半導体層５０および第３クラッド層５４は上部半導体層６７６を形成する。また、活性層４２よりも下部に位置する半導体基板３８、ＩｎＰ層４６および第２光分布変形層６４７は下部半導体層６７４を形成する。
屈折率が小さい第２光分布変形層６４７を備えることで、下部半導体層６７４の屈折率は、上部半導体層６７６の屈折率よりも小さくなる。従って、出射光は上部半導体層６７６のほうに曲げられる。また、半導体レーザー６１６は第１光分布変形層５２と第２光分布変形層６４７を両方備えるものとしても良い。また、半導体レーザー５１６のように、第２光分布変形層６４７はエピタキシャル結晶成長方向に向けて、屈折率がステップ状または連続して減少または増加するものとしてもよい。
本実施の形態の別の変形例として、半導体レーザー１１６は前端面１１７側にのみ光導波部３６を設けるものとしても良い。本変形例では、前端面側出射光１８は、前端面１１７から離れるほど実装基板１４から遠ざかる出射光軸を持って出射される。このため、実装基板１４を大きくしても、前端面側出射光１８が実装基板１４に当たりにくくなる。また、後端面１１５側には光導波部３６が無いため、後端面側出射光２０は活性層４２と平行に出射される。半導体レーザー１１６を、実装基板１４の表面のうち基準面１１側に寄せて配置することで、後端面側出射光２０が実装基板１４に当たり難くすることが出来る。また、光導波部３６は前端面１１７側のみに備えればよいため、単純な構造で半導体レーザー１１６を構成できる。
実施の形態２．
図２５は、実施の形態２における光半導体装置７００の断面図である。光半導体装置７００は、ブロック部４１２を備える。ブロック部４１２は、基準面１１に対して垂直な第１側面４１３を有する。ブロック部４１２には、第１側面４１３と裏面が接するように実装基板７１４が配置される。実装基板７１４の表面には半導体レーザー１１６が実装される。実装基板７１４の表面は、前端面側出射光１８が基準面１１に対して垂直な方向を向くように傾斜した構造を備える。
本実施の形態においても、実施の形態１と同様に、後端面側出射光２０は、後端面１１５から離れるほど実装基板７１４から遠ざかる出射光軸を持って出射される。また、前端面側出射光１８は、前端面１１７から離れるほど実装基板７１４から遠ざかる出射光軸を持って出射される。このため、実装基板７１４を大きくしても、出射光が実装基板７１４に当たりにくくなる。また、実装基板７１４の表面が傾斜している分、実装基板７１４の表面積を大きく確保できる。さらに、実装基板７１４は、表面が傾斜している箇所において、基準面１１から離れるほど厚さが薄くなる。ここで、実装基板７１４のインピーダンスは、実装基板７１４の厚さに応じて連続して変化させることが出来る。従って、インピーダンス整合が取り易くなる。
実施の形態３．
図２６は、実施の形態３における光半導体装置８００の断面図である。光半導体装置８００は、実施の形態２と同様にブロック部４１２を備える。ブロック部４１２には、第１側面４１３と裏面が接するように実装基板８１４が配置される。実装基板８１４の表面には半導体レーザー８１６が実装される。本実施の形態では、第１側面４１３、実装基板８１４の裏面および表面は互いに平行である。
半導体レーザー８１６は、後端面８１５側にのみ、光導波部３６を備える。光導波部３６により、後端面８１５から離れるほど実装基板８１４から遠ざかる出射光軸を持って、後端面側出射光２０が出射される。このため、実装基板８１４を大きくしても、後端面側出射光２０が実装基板８１４に当たりにくくなる。また、フォトダイオード２２を実装基板８１４の直下から離れた位置に配置しても、出射光軸上で出射光を受光することが可能になる。従って、実装基板８１４を大きくする事と、フォトダイオード２２によるモニターの精度を確保することが両立できる。
また、前端面８１７側には光導波部３６が無いため、前端面側出射光１８は活性層４２と平行に出射される。半導体レーザー８１６を、実装基板８１４の表面において基準面１１から離して配置することで、前端面側出射光１８が実装基板８１４に当たり難くすることが出来る。
本実施の形態では、光導波部３６は後端面８１５側のみに備えればよい。また、第１側面４１３または実装基板８１４の表面に傾斜を設ける必要がなくなる。従って、実施の形態１および２と比較して、単純な構造で光半導体装置８００を構成できる。
１００、２００、３００、７００、８００ 光半導体装置、１０ ボディ部、１１ 基準面、１４、３１４、７１４、８１４ 実装基板、１８ 前端面側出射光、２０ 後端面側出射光、２２ フォトダイオード、２６、３２６ パターン配線、２８、２２８、３２８ リードピン、３４ レーザー部、３６ 光導波部、３８ 半導体基板、４０ 第１クラッド層、４２ 活性層、４４ 第２クラッド層、４８ コア層、５０ 第１半導体層、５２、５５２ 第１光分布変形層、５８、６０ 電極、７４、６７４ 下部半導体層、７６、６７６ 上部半導体層、１１５ 後端面、１１６、８１６ 半導体レーザー、１１７ 前端面、１２８、５２８、６２８ 先端部分、２２１ 受光面、３２７ 切欠き部分、６４７ 第２光分布変形層

Claims (21)

  1. 前端面側に前端面側出射光を出射し、後端面側に後端面側出射光を出射する半導体レーザーと、
    前記半導体レーザーを表面に備えた実装基板と、
    を備え、
    前記後端面側出射光は、前記後端面から離れるほど前記実装基板から遠ざかる出射光軸を持って出射され、
    前記半導体レーザーは、
    半導体基板と、活性層と、前記半導体基板と前記活性層の間に配置された第１クラッド層と、前記活性層の前記第１クラッド層と反対側の面に配置された第２クラッド層と、を備えたレーザー部と、
    前記活性層よりも上部に位置する上部半導体層の屈折率が、前記活性層よりも下部に位置する下部半導体層の屈折率よりも大きい光導波部と、
    を備え、
    前記光導波部は、前記レーザー部の両端の出射面のうち前記後端面に隣接して設けられ、
    前記光導波部は前記活性層に隣接した位置にコア層を備え、
    前記第１クラッド層と前記第２クラッド層は屈折率が同じである事を特徴とする光半導体装置。
  2. 前記後端面側出射光の出射光軸上に受光面を有するフォトダイオードを備えることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
  3. 基準面を有するボディ部を備え、
    前記フォトダイオードは前記基準面に配置され、
    前記前端面側出射光は、前記前端面から離れるほど前記実装基板から遠ざかる出射光軸を持って出射され、
    前記実装基板の表面は、前記前端面側出射光が、前記基準面と垂直な方向を向くように傾斜した構造を備えることを特徴とする請求項２に記載の光半導体装置。
  4. 前記実装基板は、裏面が前記基準面と垂直になるように配置されることを特徴とする請求項３に記載の光半導体装置。
  5. 基準面を有するボディ部を備え、
    前記フォトダイオードは前記基準面に配置され、
    前記実装基板の表面は、前記基準面に対して垂直であり、
    前記前端面側出射光は、前記基準面と垂直な出射光軸を持って出射される事を特徴とする請求項２に記載の光半導体装置。
  6. 前記半導体レーザーは活性層を備え、
    前記前端面側出射光の出射光軸と前記活性層がなす角度と、前記後端面側出射光の出射光軸と前記活性層がなす角度と、が異なることを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の光半導体装置。
  7. 前記ボディ部に固定されたリードピンを備え、
    前記リードピンは、前記基準面から突出した先端部分が前記実装基板の表面と面接触するように、屈折した構造を備えることを特徴とする請求項３〜６の何れか１項に記載の光半導体装置。
  8. 前記ボディ部に固定されたリードピンを備え、
    前記リードピンは、前記基準面から突出した先端部分の上面が前記基準面と対向する前記実装基板の側面と面接触するように、前記先端部分が屈折した構造を備えることを特徴とする請求項３〜６の何れか１項に記載の光半導体装置。
  9. 前記ボディ部に固定されたリードピンを備え、
    前記実装基板は、前記基準面から突出した前記リードピンの先端部分に沿うようにくり貫かれた切欠き部分を備え、
    前記リードピンの前記先端部分は、前記切欠き部分に配置されることを特徴とする請求項３〜６の何れか１項に記載の光半導体装置。
  10. 前記実装基板は、前記半導体レーザーと前記リードピンの間を接続するパターン配線を備えることを特徴とする請求項７〜９の何れか１項に記載の光半導体装置。
  11. 前記光導波部が前記前端面に隣接して設けられていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の光半導体装置。
  12. 前記コア層は、前記活性層の屈折率以下の屈折率を持つことを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の光半導体装置。
  13. 前記上部半導体層は、
    前記半導体基板よりも屈折率が大きい第１光分布変形層と、
    前記コア層と前記第１光分布変形層との間に配置され、前記コア層および前記第１光分布変形層よりも屈折率が小さい第１半導体層と、
    を備えることを特徴とする請求項１２に記載の光半導体装置。
  14. 前記第１光分布変形層は前記屈折率がステップ状に変化する構造を備えることを特徴とする請求項１３に記載の光半導体装置。
  15. 前記第１光分布変形層は前記屈折率が連続して変化する構造を備えることを特徴とする請求項１３または１４に記載の光半導体装置。
  16. 前記レーザー部は、
    Ｎ型およびＰ型のどちらか一方である第１型のＩｎＰからなる前記半導体基板と、
    前記半導体基板の表面に配置された前記第１型のＩｎＰからなる前記第１クラッド層と、
    前記第１クラッド層の表面に配置され、ＩｎＰよりも屈折率の大きいＡｌＧａＩｎＡｓ化合物からなる前記活性層と、
    前記活性層の表面に配置され、Ｎ型およびＰ型の他方である第２型のＩｎＰからなる前記第２クラッド層と、
    を備え、
    前記第１光分布変形層は、ＩｎＰより屈折率の大きいＩｎＧａＡｓＰ化合物で構成される層を備えることを特徴とする請求項１３〜１５の何れか１項に記載の光半導体装置。
  17. 前記下部半導体層は、
    前記半導体基板よりも屈折率が小さい第２光分布変形層を備えることを特徴とする請求項１３〜１６の何れか１項に記載の光半導体装置。
  18. 前記第２光分布変形層は前記屈折率がステップ状に変化する構造を備えることを特徴とする請求項１７に記載の光半導体装置。
  19. 前記第２光分布変形層は前記屈折率が連続して変化する構造を備えることを特徴とする請求項１７または１８に記載の光半導体装置。
  20. 前記第２光分布変形層は、ＩｎＰより屈折率の小さいＩｎＧａＡｓＰ化合物で構成される層を備えることを特徴とする請求項１７〜１９の何れか１項に記載の光半導体装置。
  21. 前記半導体レーザーは、表面および裏面の少なくともどちらか一方に、前記レーザー部を覆い、前記光導波部を露出された電極を備えることを特徴とする請求項１〜２０の何れか１項に記載の光半導体装置。
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