特開 2017-199905 光半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-199905(P2017-199905A)

(43)【公開日】2017年11月2日

(54)【発明の名称】光半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/042 20060101AFI20171006BHJP

   H01S 5/40 20060101ALI20171006BHJP

   H01S 5/022 20060101ALI20171006BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/042 630

   H01S5/40

   H01S5/022

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-86519(P2017-86519)

(22)【出願日】2017年4月25日

(31)【優先権主張番号】特願2016-87092(P2016-87092)

(32)【優先日】2016年4月25日

(33)【優先権主張国】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000154325

【氏名又は名称】住友電工デバイス・イノベーション株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136722

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫

(74)【代理人】

【識別番号】100174399

【弁理士】

【氏名又は名称】寺澤 正太郎

(72)【発明者】

【氏名】平山 雅裕

【テーマコード（参考）】

5F173

【Ｆターム（参考）】

5F173MA02

5F173MC20

5F173ME44

5F173ME47

5F173ME48

(57)【要約】

【課題】複数のＥＭＬチップを備える光半導体装置において、或るＥＭＬチップから別のＥＭＬチップへ伝わる高周波成分を低減する。
【解決手段】光半導体装置１Ａは、複数のＥＭＬチップ２０と、各ＥＭＬチップ２０にレーザ駆動のための直流電流を供給する複数のボンディングワイヤ４４と、各ボンディングワイヤ４４に一方の電極が接続された複数のデカップリングコンデンサ３４と、一端部においてＥＭＬチップ２０と電気的に接続され、ＥＭＬチップ２０に変調信号を供給する複数のコプレーナ線路１１とを備える。デカップリングコンデンサ３４の他方の電極と、隣りのコプレーナ線路１１のグランドパターン１３ａとは、互いに電気的に接続されている。グランドパターン１３ａは、グランドパターン１３ｂに対して狭い領域を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１及び第２の半導体レーザチップと、
前記第１の半導体レーザチップと電気的に接続され、直流電流を供給する第１のボンディングワイヤと、
前記第２の半導体レーザチップと電気的に接続され、直流電流を供給する第２のボンディングワイヤと、
前記第１の半導体レーザチップをその搭載面上に搭載する第１のチップキャリアと、
前記第２の半導体レーザチップをその搭載面上に搭載する第２のチップキャリアと、
前記第１のチップキャリアの主面に設けられ、前記第１の半導体レーザチップに第１の変調信号を供給する第１の伝送線路と、
前記第２のチップキャリアの主面に設けられてなる信号線路と、前記信号線路の前記第１のチップキャリアに近い側に配置された一方のグランドパターンと、前記信号線路を挟んで前記一方のグランドパターンと対向してなる他方のグランドパターンと、を含み、前記第２の半導体レーザチップに第２の変調信号を供給する第２の伝送線路と、
配線部材上のグランドパターンに一方の電極が接続され、他方の電極が前記第１のボンディングワイヤと接続されてなるコンデンサと、
前記配線部材上のグランドパターンと前記第２のチップキャリア上の前記一方のグランドパターンとを接続する第３のボンディングワイヤと、を備え、
前記一方のグランドパターンは、前記他方のグランドパターンに対して狭い領域を有する、光半導体装置。

【請求項2】

前記第２の伝送線路の前記一方のグランドパターンの前記狭い領域は、前記一方のグランドパターンの延在方向の半分以上である、請求項１に記載の光半導体装置。

【請求項3】

前記第２の伝送線路の前記一方のグランドパターンの前記狭い領域の幅は、前記第２の伝送線路の前記信号線路の幅よりも小さい、請求項１または２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ものである。

【背景技術】

【0002】

光送信器に用いられる光半導体装置では、レーザダイオード若しくは光変調器に高周波の送信信号を伝達する必要がある。そのため、例えばコプレーナ線路（Coplanar Waveguide with Ground；ＣＰＷＧ）やマイクロストリップラインといった信号導波路が用いられる。例えば、特許文献１には、半導体レーザに高周波の駆動信号を送るためのマイクロストリップラインを備える半導体レーザモジュールが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５−３７０６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、光送信器の小型化のために、レーザダイオード及び半導体光変調器が一つのチップにモノリシックに集積された変調器集積型レーザチップ（以下、ＥＭＬチップという）などの半導体レーザチップが用いられることがある。その場合、直流電流を供給するための配線と、変調信号を入力するための配線とが、半導体レーザチップに結線される。そして、変調信号を入力するための配線は、上述したコプレーナ線路等の伝送線路によって構成される。

【0005】

また、より多くの情報を伝達するために、例えば波長や偏波、位相などによって区別された複数の信号光を多重化する方式がある。このような方式では、複数の信号光を生成するための複数の半導体レーザチップが光送信器内に並べて配置される。その場合、各半導体レーザチップに変調信号を入力するための複数の伝送線路も互いに並んで設けられることとなる。一方、半導体レーザチップに直流電流を供給するための配線には、ノイズ除去のためのデカップリングコンデンサが接続される。デカップリングコンデンサの一方の電極は該配線に接続され、他方の電極はグランドパターンに接続される。

【0006】

ここで、半導体レーザチップには次のような問題がある。すなわち、半導体レーザチップの内部には、寄生容量が僅かに存在する。この寄生容量と、直流電流を供給する配線が有するインダクタンスとによって、共振回路が構成され、インピーダンスが低下してしまう。このことは、高周波の変調信号が、直流電流を供給する配線を通ってリークすることを意味する。そして、リークした高周波信号（以下、高周波リーク信号という）は、デカップリングコンデンサを通過してグランドパターンへ流れる。

【0007】

前述したように複数の伝送線路が並んで設けられている場合、隣り合う伝送線路を構成するグランドパターンが共通化されていることが多い。そのような構成では、或るデカップリングコンデンサを通過してグランドパターンへ流れた高周波リーク信号が、隣りの伝送線路のグランドパターンを通って別の半導体レーザチップに達し、高周波ノイズとなって該半導体レーザチップのグランドレベル（基準電位）を変動させてしまう。このことは、該半導体レーザチップの変調特性を劣化させる一因となる。

【0008】

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、複数の半導体レーザチップを備える光半導体装置において、或る半導体レーザチップから別の半導体レーザチップへ伝わる高周波リーク信号を低減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述した課題を解決するために、本発明の一実施形態に係る光半導体装置は、第１及び第２の半導体レーザチップと、第１の半導体レーザチップと電気的に接続され、直流電流を供給する第１のボンディングワイヤと、第２の半導体レーザチップと電気的に接続され、直流電流を供給する第２のボンディングワイヤと、第１の半導体レーザチップをその搭載面上に搭載する第１のチップキャリアと、第２の半導体レーザチップをその搭載面上に搭載する第２のチップキャリアと、第１のチップキャリアの主面に設けられ、第１の半導体レーザチップに第１の変調信号を供給する第１の伝送線路と、第２のチップキャリアの主面に設けられてなる信号線路と、信号線路の第１のチップキャリアに近い側に配置された一方のグランドパターンと、信号線路を挟んで一方のグランドパターンと対向してなる他方のグランドパターンと、を含み、第２の半導体レーザチップに第２の変調信号を供給する第２の伝送線路と、配線部材上のグランドパターンに一方の電極が接続され、他方の電極が第１のボンディングワイヤと接続されてなるコンデンサと、配線部材上のグランドパターンと第２のチップキャリア上の一方のグランドパターンとを接続する第３のボンディングワイヤと、を備え、一方のグランドパターンは、他方のグランドパターンに対して狭い領域を有する。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、複数の半導体レーザチップを備える光半導体装置において、或る半導体レーザチップから別の半導体レーザチップへ伝わる高周波リーク信号を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る光半導体装置の構成を示す平面図である。

【図2】図２は、各チップキャリアの主面上の構成を示す平面図である。

【図3】図３は、図２のIII−III線に沿った断面図である。

【図4】図４は、光半導体装置を備える光送信器の構成例を示す平面図である。

【図5】図５は、配線の長さと、ＥＭＬチップの浮遊容量及び配線のインダクタンスに基づくインピーダンス値との関係を表すグラフである。

【図6】図６は、一変形例に係る複数の光半導体装置を備える光送信器を示す平面図である。

【図7】図７は、一変形例に係る光半導体装置を示す平面図である。

【図8】図８は、比較例に係る光半導体装置の構成を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［本願発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の一実施形態に係る光半導体装置は、第１及び第２の半導体レーザチップと、第１の半導体レーザチップと電気的に接続され、直流電流を供給する第１のボンディングワイヤと、第２の半導体レーザチップと電気的に接続され、直流電流を供給する第２のボンディングワイヤと、第１の半導体レーザチップをその搭載面上に搭載する第１のチップキャリアと、第２の半導体レーザチップをその搭載面上に搭載する第２のチップキャリアと、第１のチップキャリアの主面に設けられ、第１の半導体レーザチップに第１の変調信号を供給する第１の伝送線路と、第２のチップキャリアの主面に設けられてなる信号線路と、信号線路の第１のチップキャリアに近い側に配置された一方のグランドパターンと、信号線路を挟んで一方のグランドパターンと対向してなる他方のグランドパターンと、を含み、第２の半導体レーザチップに第２の変調信号を供給する第２の伝送線路と、配線部材上のグランドパターンに一方の電極が接続され、他方の電極が第１のボンディングワイヤと接続されてなるコンデンサと、配線部材上のグランドパターンと第２のチップキャリア上の一方のグランドパターンとを接続する第３のボンディングワイヤと、を備え、一方のグランドパターンは、他方のグランドパターンに対して狭い領域を有する。

【0013】

この光半導体装置において、外部から入力された第１の変調信号は、第１の伝送線路から第１の半導体レーザチップに入力される。同様に、外部から入力された第２の変調信号は、第２の伝送線路から第２の半導体レーザチップに入力される。また、外部から入力された直流電流は、第１のボンディングワイヤを介して第１の半導体レーザチップに供給され、第２のボンディングワイヤを介して第２の半導体レーザチップに供給される。

【0014】

前述したように、第１の半導体レーザチップの内部には、寄生容量が僅かに存在する。この寄生容量と、第１のボンディングワイヤが有するインダクタンスとによって、共振回路が構成され、インピーダンスが低下してしまう。これにより、第１の変調信号の一部が第１のボンディングワイヤを通ってリークし、高周波リーク信号となってコンデンサを通過し、第３のボンディングワイヤを通って第２の伝送線路の一方のグランドパターンへ流れてしまう。そして、この高周波リーク信号が該一方のグランドパターンを通って第２の半導体レーザチップに達すると、高周波ノイズとなって第２の半導体レーザチップのグランドレベル（基準電位）を変動させてしまう。

【0015】

このような課題に鑑み、上記の光半導体装置では、第２の伝送線路の一方のグランドパターンが、他方のグランドパターンに対して狭い領域を有する。これにより、一方のグランドパターンのインダクタンスが大きくなり、該グランドパターンを通過する高周波リーク信号を減衰させることができる。従って、上記の光半導体装置によれば、第１の半導体レーザチップから第２の半導体レーザチップへ伝わる高周波リーク信号を低減できる。これにより、第２の半導体レーザチップのグランドレベル（基準電位）の変動を抑制し、変調特性の劣化を抑えることができる。

【0016】

また、上記の光半導体装置において、第２の伝送線路の一方のグランドパターンの狭い領域は、一方のグランドパターンの延在方向の半分以上であってもよい。

【0017】

また、上記の光半導体装置において、第２の伝送線路の一方のグランドパターンの狭い領域の幅は、第２の伝送線路の信号線路の幅よりも小さくてもよい。このように、一方側のグランドパターンの幅を小さくすることにより、上記の効果を顕著に奏することができる。

【0018】

［本願発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る光半導体装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0019】

図１は、本発明の一実施形態に係る光半導体装置の構成を示す平面図である。なお、理解の容易のため、図にはＸＹ直交座標系が示されている。図１に示されるように、本実施形態の光半導体装置１Ａは、Ｎ個（Ｎは２以上の整数、図ではＮ＝４を例示）のチップキャリア１０と、各チップキャリア１０に共通して対応する一つの配線基板３０とを備えている。各チップキャリア１０は、Ｘ方向を長手方向とする長方形状の主面（搭載面）を有しており、Ｙ方向に並んで設けられている。各チップキャリア１０は、絶縁体によって構成される。

【0020】

ここで、図２は、各チップキャリア１０の主面（搭載面）１０ａ上の構成を示す平面図である。また、図３は、図２のIII−III線に沿った断面図である。チップキャリア１０のＸ方向の長さは例えば２０００μｍであり、Ｙ方向の幅は例えば１０００μｍより小さく、一例では７００μｍである。４個のチップキャリア１０が並んだＹ方向の幅は、例えば３．０ｍｍである。

【0021】

本実施形態の光半導体装置１Ａは、主面１０ａ上に設けられた、コプレーナ線路１１（伝送線路）、バイアスパターン１４、終端パターン１５、及びＥＭＬチップ２０（半導体レーザチップ）を備える。なお、本実施形態において、Ｎ個のチップキャリア１０のうち一のチップキャリア１０（第１のチップキャリア）上に設けられたコプレーナ線路１１及びＥＭＬチップ２０が、それぞれ第１の伝送線路及び第１の半導体レーザチップに相当し、該チップキャリア１０と隣接する別のチップキャリア１０（第２のチップキャリア）上に設けられたコプレーナ線路１１及びＥＭＬチップ２０が、それぞれ第２の伝送線路及び第２の半導体レーザチップに相当する。

【0022】

ＥＭＬチップ２０は、レーザダイオードと半導体光変調器とが共通基板上に集積されたモノリシック構造を有する。ＥＭＬチップ２０は、レーザダイオードのアノード電極に接続されたパッド２１と、半導体光変調器のアノード電極２２に接続されたパッド２３とを有する。パッド２１は、レーザ駆動のための直流バイアス電流を受ける。パッド２３は、送信信号に応じて変調された高周波の変調信号を受ける。これらのパッド２１，２３は、例えばＡｕメッキによって形成される。チップキャリア１０は、ＥＭＬチップ２０を、Ｘ方向における一方の端面１０ｅ寄りの位置に搭載する。

【0023】

コプレーナ線路１１は、Ｘ方向に延びる導波路であって、その一端部においてＥＭＬチップ２０と電気的に接続され、ＥＭＬチップ２０に変調信号を供給する。具体的には、コプレーナ線路１１は信号線路１２及びグランドパターン１３を含んで構成される。信号線路１２は、変調信号を導波する導電性金属膜であって、一方の端面１０ｅ寄りの位置から他方の端面１０ｆ寄りの位置にわたってＸ方向に延びている。信号線路１２の端面１０ｆ寄りの部分は、ワイヤボンディングのためのパッド１２ａとなっている。また、信号線路１２の端面１０ｅ寄りの部分は、ワイヤボンディングのためのパッド１２ｂとなっており、このパッド１２ｂとＥＭＬチップ２０のパッド２３とは、ボンディングワイヤ４１を介して電気的に接続される。変調信号の伝送速度は例えば２８Ｇｂ／ｓである。

【0024】

グランドパターン１３は、Ｙ方向における信号線路１２の両側に所定の間隔をあけて設けられた導電性金属膜であって、基準電位を与えられる。本実施形態では、グランドパターン１３は、信号線路１２、バイアスパターン１４、及び終端パターン１５の形成領域を除く主面１０ａ上のほぼ全域に設けられている。ＥＭＬチップ２０はグランドパターン１３上に実装され、ＥＭＬチップ２０の裏面電極（カソード）がグランドパターン１３と導電接続される。

【0025】

本実施形態では、Ｘ方向における信号線路１２の中心より端面１０ｅ側の部分（パッド１２ｂを含む）が、ＥＭＬチップ２０とチップキャリア１０の一方の側面１０ｃとの間に配置されている。また、Ｘ方向における信号線路１２の中心より端面１０ｆ側の部分（パッド１２ａを含む）は、側面１０ｃから僅かに離れているが、チップキャリア１０の他方の側面１０ｄからの距離よりも側面１０ｃからの距離の方が短い。従って、全体的に、信号線路１２は一方の側面１０ｃ寄りに偏って設けられている。

【0026】

このように、信号線路１２の両側に設けられているグランドパターン１３のうち、側面１０ｃ側のグランドパターン１３ａは、その幅が側面１０ｄ側のグランドパターン１３ｂの幅よりも狭い領域を有する。好ましくは、この領域はグランドパターン１３ａの延在方向の長さの半分以上を占める。

【0027】

また、グランドパターン１３ａの平均幅は、側面１０ｄ側のグランドパターン１３ｂの平均幅よりも小さい。ここで、平均幅とは、グランドパターン１３ａ，１３ｂのＹ方向における幅（横幅）を信号線路１２の延在方向（Ｘ方向）にわたって平均した値をいう。従って、グランドパターン１３ａの横幅がグランドパターン１３ｂの横幅よりも大きい箇所が部分的に存在することを妨げない。

【0028】

また、本実施形態において、信号線路１２は端面１０ｆに近づくに従って側面１０ｃから離れている。従って、コプレーナ線路１１の他端部におけるグランドパターン１３ａの幅Ｗ１は、コプレーナ線路１１の上記狭い領域におけるグランドパターン１３ａの幅Ｗ２よりも大きい。また、幅Ｗ２は、信号線路１２の幅Ｗ３よりも小さい。一般的に、コプレーナ線路においては信号線路の幅と比べて両側のグランドパターンの幅を大きくする。従って、このような構成は本実施形態に独特のものである。なお、ここでいう「幅」とは、コプレーナ線路１１の導波方向（長手方向）と交差（例えば直交）する方向における幅をいう。幅Ｗ３は、例えばチップキャリア１０のＹ方向の幅の１／１０以下であり、一例では７０μｍである。幅Ｗ２は、例えば１０μｍより大きく、７０μｍよりも小さい。

【0029】

バイアスパターン１４は、Ｘ方向における主面１０ａの略中央、且つ側面１０ｄ寄りの位置に設けられた導電性金属膜である。バイアスパターン１４とＥＭＬチップ２０のパッド２１とは、ボンディングワイヤ４３を介して電気的に接続される。

【0030】

終端パターン１５は、端面１０ｅ寄り且つ側面１０ｄ寄りの位置に設けられた導電性金属膜である。終端パターン１５とＥＭＬチップ２０のパッド２３とは、ボンディングワイヤ４２を介して電気的に接続される。また、終端パターン１５とグランドパターン１３とは、終端抵抗チップ１６を介して電気的に接続される。このような構成によって、高周波の変調信号を伝達する経路が終端される。

【0031】

なお、上述した信号線路１２、グランドパターン１３、バイアスパターン１４、及び終端パターン１５は、いずれもＡｕメッキにより形成され、主面１０ａ側から、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜、及びＡｕ膜を含んでいる。Ｔｉ膜の厚さは例えば０．１μｍである。Ｐｔ膜の厚さは例えば０．２μｍである。Ａｕ膜の厚さは例えば３μｍである。

【0032】

再び図１を参照する。光半導体装置１Ａは、Ｎ本のボンディングワイヤ４４を更に備える。各ボンディングワイヤ４４の一端はバイアスパターン１４に接続されている。各ボンディングワイヤ４４は、対応するＥＭＬチップ２０に、ボンディングワイヤ４３を介してレーザ駆動のための直流電流を供給する。なお、本実施形態において、第１の半導体レーザチップに相当するＥＭＬチップ２０と電気的に接続されたボンディングワイヤ４４が第１のボンディングワイヤに相当し、第２の半導体レーザチップに相当するＥＭＬチップ２０と電気的に接続されたボンディングワイヤ４４が第２のボンディングワイヤに相当する。

【0033】

配線基板３０は、主面３０ａを有する板状の配線部材である。主面３０ａは長方形状をしており、各チップキャリア１０の端面１０ｆに沿った長辺３０ｂを有する。すなわち、本実施形態の配線基板３０の主面３０ａは、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状を呈している。長辺３０ｂの長さは、例えば３．５ｍｍである。短辺の長さは、例えば１．０ｍｍである。そして、本実施形態の光半導体装置１Ａは、主面３０ａ上に設けられた、Ｎ本のコプレーナ線路３１と、Ｎ個のデカップリングコンデンサ３４とを備える。これらのコプレーナ線路３１及びデカップリングコンデンサ３４は、Ｙ方向に沿って交互に並んで配置されている。

【0034】

各コプレーナ線路３１は、Ｘ方向に延びる導波路であって、各コプレーナ線路１１の他端部と電気的に接続されて各コプレーナ線路１１に変調信号を供給する。なお、本実施形態において、第１の伝送線路に相当するコプレーナ線路１１と電気的に接続されたコプレーナ線路３１が第３のコプレーナ線路に相当し、第２の伝送線路に相当するコプレーナ線路１１と電気的に接続されたコプレーナ線路３１が第４のコプレーナ線路に相当する。

【0035】

具体的には、各コプレーナ線路３１は信号線路３２及びグランドパターン３３を含んで構成される。信号線路３２は、変調信号を導波する導電性金属膜であって、長辺３０ｂ寄りの位置から、長辺３０ｂとは反対側の長辺３０ｃ寄りの位置まで、ほぼＸ方向に沿って延びている。信号線路３２の長辺３０ｂ寄りの部分は、ワイヤボンディングのためのパッド３２ａとなっており、このパッド３２ａと、対応するコプレーナ線路１１のパッド１２ａとは、ボンディングワイヤ４５を介して電気的に接続される。また、信号線路３２の長辺３０ｃ寄りの部分は、ワイヤボンディングのためのパッド３２ｂとなっている。

【0036】

グランドパターン３３は、信号線路３２の両側に所定の間隔をあけて設けられた導電性金属膜であって、基準電位を与えられる。本実施形態では、グランドパターン３３は、信号線路３２の形成領域を除く主面３０ａ上のほぼ全域に設けられている。また、グランドパターン３３には、Ｙ方向における各信号線路３２の一方側に設けられたグランドパターン３３ａと、他方側に設けられたグランドパターン３３ｂとが含まれている。そして、互いに隣り合う信号線路３２の間に設けられたグランドパターン３３ａ，３３ｂは、共通のグランドパターンによって構成されている。すなわち、第３のコプレーナ線路３１の第４のコプレーナ線路３１側のグランドパターン３３ａと、第４のコプレーナ線路３１の第３のコプレーナ線路３１側のグランドパターン３３ｂとは、共通のグランドパターンによって構成されている。この共通グランドパターンは、ボンディングワイヤ４６ａ（第３のボンディングワイヤ）、ボンディングワイヤ４６ｂそれぞれを介して、グランドパターン１３ａ，１３ｂそれぞれと電気的に接続されている。更に、この共通グランドパターンは、配線基板３０の内部に設けられたビア３５及び配線を介して、他の共通グランドパターンと電気的に接続されている。

【0037】

各デカップリングコンデンサ３４は、グランドパターン３３上に実装されている。各デカップリングコンデンサ３４の上面電極には、対応するＥＭＬチップ２０に電気的に接続されたボンディングワイヤ４４の他端が接続されている。各デカップリングコンデンサ３４の下面電極は、はんだ等の導電性接着剤を介してグランドパターン３３と電気的に接続されている。

【0038】

前述したように、互いに隣り合う信号線路３２の間に設けられたグランドパターン３３ａ，３３ｂは、共通のグランドパターンを構成する。従って、或るＥＭＬチップ２０に上面電極が接続されたデカップリングコンデンサ３４の下面電極は、該共通のグランドパターン及びボンディングワイヤ４６ａを介して、隣り合う別のＥＭＬチップ２０に接続されたコプレーナ線路１１のグランドパターン１３ａに電気的に接続されることとなる。言い換えると、デカップリングコンデンサ３４の下面電極と、コプレーナ線路１１の一方側のグランドパターン１３ａとが、共通グランドパターン及びボンディングワイヤ４６ａを介して電気的に接続される。

【0039】

なお、このように、デカップリングコンデンサ３４を、チップキャリア１０上ではなくスペースが比較的余っている配線基板３０上に配置することによって、光半導体装置１Ａをより小型化することができる。

【0040】

図４は、光半導体装置１Ａを備える光送信器の構成例を示す平面図である。図４に示されるように、この光送信器２Ａは、光半導体装置１Ａに加えて、パッケージ６１及びＮ個のレンズ６２を備える。パッケージ６１は、略直方体状の箱体であり、光半導体装置１Ａ及びＮ個のレンズ６２を収容する。パッケージ６１の後端には、リード端子から延びる端子６８が並んでいる。また、パッケージ６１の後端に設けられたフィードスルー６９上には、コプレーナ線路を構成するＮ本の信号線路６５及びグランドパターン６７が設けられている。

【0041】

Ｎ個のレンズ６２は、それぞれ対応するＥＭＬチップ２０の光出射端面と光学的に結合されており、ＥＭＬチップ２０から出射されるレーザ光Ｐ１をコリメートする。コリメートされたレーザ光Ｐ１は、図示しない光出力ポートを通ってパッケージ６１の外部へ出力される。

【0042】

配線基板３０の各コプレーナ線路３１は、フィードスルー６９上の対応するコプレーナ線路と電気的に接続されている。具体的には、各コプレーナ線路３１の信号線路３２のパッド３２ｂが、ボンディングワイヤ７７を介して、対応するコプレーナ線路の信号線路６５と電気的に接続されている。信号線路６５には、図示しないリードピンを介して、パッケージ６１の外部から変調信号が提供される。また、グランドパターン３３は、ボンディングワイヤ７８を介してグランドパターン６７と電気的に接続されている。グランドパターン６７は、図示しないリードピンを介して、パッケージ６１外部のグランド配線と電気的に接続される。

【0043】

各デカップリングコンデンサ３４の上面電極は、ボンディングワイヤ７２を介して端子６８と電気的に接続されている。これらの端子６８には、図示しないリードピンを介して、パッケージ６１の外部から直流バイアス電流が提供される。

【0044】

以上の構成を備える本実施形態の光半導体装置１Ａによって得られる効果について説明する。この光半導体装置１Ａにおいて、外部から入力された変調信号は、各コプレーナ線路３１から各コプレーナ線路１１へ伝達され、更に各コプレーナ線路１１から各ＥＭＬチップ２０の半導体光変調器に入力される。また、外部から入力された直流バイアス電流は、各ボンディングワイヤ４４を介して各ＥＭＬチップ２０のレーザダイオードに供給される。

【0045】

ここで、図８は、比較例に係る光半導体装置１００の構成を示す平面図である。この光半導体装置１００では、コプレーナ線路１１の一方側のグランドパターン１３ａと他方側のグランドパターン１３ｂとがほぼ同じ幅で形成されている。ＥＭＬチップ２０の半導体光変調器とレーザダイオードとの間には、寄生容量が僅かに存在する。この寄生容量と、ボンディングワイヤ４４が有するインダクタンスとによって、共振回路が構成され、インピーダンスが低下してしまう。これにより、変調信号の一部がボンディングワイヤ４４を通ってリークし、高周波リーク信号Ｎ１となってデカップリングコンデンサ３４、グランドパターン３３、及びボンディングワイヤ４６ａを通過し、隣のチップキャリア１０上のグランドパターン１３ａへ流れてしまう。そして、高周波リーク信号Ｎ１がグランドパターン１３ａを通って隣のＥＭＬチップ２０に達すると、高周波ノイズとなって該ＥＭＬチップ２０のグランドレベル（基準電位）を変動させてしまう。

【0046】

このような課題に鑑み、本実施形態では、図２に示されるように、グランドパターン１３ａが、グランドパターン１３ｂに対して狭い領域を有する。これにより、グランドパターン１３ａのインダクタンスを増し、これを通過する高周波リーク信号を減衰させることができる。従って、本実施形態によれば、複数のＥＭＬチップ２０を備える場合であっても、或るＥＭＬチップ２０から別のＥＭＬチップ２０へ伝わる高周波成分を低減できる。これにより、ＥＭＬチップ２０のグランドレベル（基準電位）の変動を抑制し、半導体光変調器の変調特性の劣化を抑えることができる。

【0047】

なお、好ましくは、グランドパターン１３ａの幅がグランドパターン１３ｂの幅よりも狭い領域は、グランドパターン１３ａの延在方向（Ｘ方向）の半分以上である。更に好ましくは、グランドパターン１３ａの幅がグランドパターン１３ｂの幅よりも狭い領域は、グランドパターン１３ａの延在方向（Ｘ方向）の全部の領域である。

【0048】

また、グランドパターン１３ａの平均幅が、グランドパターン１３ｂの平均幅よりも小さくすることで、ＥＭＬチップ２０のグランドレベル（基準電位）の変動をより効果的に抑制し、半導体光変調器の変調特性の劣化を更に抑えることができる。

【0049】

また、本実施形態のように、コプレーナ線路１１の他端部におけるグランドパターン１３ａの幅Ｗ１は、コプレーナ線路１１の一端部におけるグランドパターン１３ａの幅Ｗ２よりも大きくてもよい。これにより、コプレーナ線路１１の他端部においてグランドパターン１３ａの幅とグランドパターン１３ｂの幅とのバランスを改善し、インピーダンスを低くしてコプレーナ線路１１に変調信号が導入され易くし、変調信号の損失を低減することができる。

【0050】

また、本実施形態のように、コプレーナ線路１１の一端部におけるグランドパターン１３ａの幅Ｗ２は、信号線路１２の幅Ｗ３よりも小さくてもよい。このように、グランドパターン１３ａの幅Ｗ２を通常のコプレーナ線路と比較して格段に小さくすることにより、本実施形態の効果を顕著に奏することができる。

【0051】

また、本実施形態においては、ボンディングワイヤ４４からデカップリングコンデンサ３４を介してグランドパターン３３に流れた高周波リーク信号が、配線基板３０の内部に設けられたビア３５を介して他のグランドパターン３３に流れる。しかしながら、そのような高周波リーク信号の伝送経路は、グランドパターン３３、２つのビア３５、配線基板３０の内部配線、並びに他のグランドパターン３３を含むので長くなる。従って、高周波リーク信号を減衰させることができる。

【0052】

また、ＥＭＬチップ２０からの高周波リーク信号は、ボンディングワイヤ４４のインダクタンスが大きいほど漏れにくくなる。その為には、ボンディングワイヤ４４の長さを調整することが有効である。例えば、主面１０ａ及び３０ａからのボンディングワイヤ４４の高さを他のボンディングワイヤ（例えばボンディングワイヤ４５，４６ａ，４６ｂ）よりも高くするとよい。或いは、ＥＭＬチップ２０とデカップリングコンデンサ３４との距離を長くする為に、例えばデカップリングコンデンサ３４を、Ｘ方向における主面３０ａの中心よりも後方（チップキャリア１０から遠い側）に配置するとよい。デカップリングコンデンサ３４とバイアスパターン１４との距離は、例えば１．２ｍｍ以上である。ボンディングワイヤ４４の長さは、例えば１．４ｍｍ以上である。

【0053】

図５は、ボンディングワイヤ４４の長さと、ＥＭＬチップ２０の浮遊容量及びボンディングワイヤ４４のインダクタンスに基づくインピーダンス値との関係を表すグラフである。なお、図５は、高周波リーク信号の周波数を１５ＧＨｚ、浮遊容量を０．０５ｐＦ、整合抵抗を５０Ωとして算出されたものである。図５に示されるように、ボンディングワイヤ４４が或る長さＬ１を超えるまでは、ボンディングワイヤ４４が長いほどインピーダンスが低下する。また、ボンディングワイヤ４４が或る長さＬ１を超えると、ボンディングワイヤ４４が長いほどインピーダンスが高くなる。従って、ボンディングワイヤ４４の長さが或る範囲内にあるときに、インピーダンスが低くなり、高周波リーク信号が流れ易くなる。そして、インピーダンスが５０Ω未満になると、半導体光変調器から見たインピーダンスが低くなるので、高周波リーク信号がより流れ易くなる。一例では、インピーダンスが５０Ωのときのボンディングワイヤ４４の長さＬ２，Ｌ３はそれぞれ０．９ｍｍ、１．２ｍｍである。従って、ボンディングワイヤ４４の長さは、０．９ｍｍ未満か若しくは１．２ｍｍより大きいとよい。

【0054】

（変形例）
図６は、上記実施形態の一変形例に係る複数の光半導体装置１Ｂを備える光送信器２Ｂを示す平面図である。図７は、各光半導体装置１Ｂを示す平面図である。図６及び図７に示されるように、本変形例の光半導体装置１Ｂは、上記実施形態のチップキャリア１０に代えて、チップキャリア１０Ａを備える。このチップキャリア１０Ａの主面１０ａ上には、バイアスパターン１４（図２参照）が設けられていない。そして、デカップリングコンデンサ３４が、配線基板３０上ではなくチップキャリア１０Ａの主面１０ａ上に設けられている。主面１０ａ上において、ＥＭＬチップ２０及びデカップリングコンデンサ３４はＸ方向に並んで配置されており、デカップリングコンデンサ３４はＥＭＬチップ２０と端面１０ｆとの間に位置している。また、主面１０ａ上において、信号線路１２及びデカップリングコンデンサ３４はＹ方向に並んで配置されており、デカップリングコンデンサ３４は信号線路１２と側面１０ｄとの間に位置している。

【0055】

デカップリングコンデンサ３４は、主面１０ａ上において側面１０ｄ寄り且つ端面１０ｆ寄りの位置に配置され、グランドパターン１３ｂ上に実装されている。デカップリングコンデンサ３４の上面電極には、当該チップキャリア１０Ａ上のＥＭＬチップ２０に電気的に接続されたボンディングワイヤ４７の他端が接続されている。更に、デカップリングコンデンサ３４の上面電極は、ボンディングワイヤ７９を介して端子６８と電気的に接続されている。端子６８には、図示しないリードピンを介して、パッケージ６１の外部から直流バイアス電流が提供される。デカップリングコンデンサ３４の下面電極は、はんだ等の導電性接着剤を介してグランドパターン１３ｂと電気的に接続されている。従って、デカップリングコンデンサ３４の下面電極は、グランドパターン１３ｂ及びボンディングワイヤ４６ｂを介して、グランドパターン３３と接続される。この光半導体装置１Ｂにおいて、外部から入力された直流バイアス電流は、ボンディングワイヤ７９，４７からバイアスパターン１４（図２参照）を介さずに直接、ＥＭＬチップ２０のレーザダイオードに供給される。なお、図示していないが、ボンディングワイヤ７９，４７からバイアスパターン１４（図２参照）を介して、ＥＭＬチップ２０のレーザダイオードに直流バイアス電流を供給しても良い。

【0056】

本変形例では、デカップリングコンデンサ３４が配線基板３０上ではなくチップキャリア１０Ａ上に設けられているので、Ｘ方向における配線基板３０の寸法を短くすることができる。これにより、パッケージ６１に接続される光ファイバとＥＭＬチップ２０とを光学的に結合するレンズ６２などの光学結合要素を配置するための、チップキャリア１０Ａの端面１０ｅより前方のスペースを広くとることができる。

【0057】

また、本変形例においても、ＥＭＬチップ２０の半導体光変調器とレーザダイオードとの間に存在する寄生容量と、ボンディングワイヤ４７が有するインダクタンスとによって、共振回路が構成され、インピーダンスが低下する。これにより、変調信号の一部がボンディングワイヤ４７を通ってリークし、高周波リーク信号となってデカップリングコンデンサ３４、グランドパターン１３ｂ、ボンディングワイヤ４６ｂ、グランドパターン３３、及びボンディングワイヤ４６ａを通過し、隣のチップキャリア１０Ａ上のグランドパターン１３ａへ流れてしまう。そして、高周波リーク信号がグランドパターン１３ａを通って隣のＥＭＬチップ２０に達すると、高周波ノイズとなって該ＥＭＬチップ２０のグランドレベル（基準電位）を変動させてしまう。

【0058】

これに対し、本変形例においても、図７に示されるように、グランドパターン１３ａが、グランドパターン１３ｂに対して狭い領域を有する。これにより、グランドパターン１３ａのインダクタンスを増し、これを通過する高周波リーク信号を減衰させることができる。従って、本変形例においても、或るＥＭＬチップ２０から別のＥＭＬチップ２０へ伝わる高周波成分を低減できる。これにより、ＥＭＬチップ２０のグランドレベル（基準電位）の変動を抑制し、半導体光変調器の変調特性の劣化を抑えることができる。

【0059】

本発明による光半導体装置は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態の光半導体装置は４個のＥＭＬチップを備えているが、本発明の光半導体装置は２個以上のＥＭＬチップを備えていればよい。また、上記実施形態の光半導体装置はＥＭＬチップ毎に独立したチップキャリアを備えているが、共通のチップキャリアが複数のＥＭＬチップを搭載してもよい。

【符号の説明】

【0060】

１Ａ，１Ｂ…光半導体装置、２Ａ，２Ｂ…光送信器、１０，１０Ａ…チップキャリア、１０ａ…主面、１０ｃ，１０ｄ…側面、１０ｅ，１０ｆ…端面、１１…コプレーナ線路、１２…信号線路、１２ａ，１２ｂ…パッド、１３，１３ａ，１３ｂ…グランドパターン、１４…バイアスパターン、１５…終端パターン、１６…終端抵抗チップ、２０…ＥＭＬチップ、２１，２３…パッド、２２…アノード電極、３０…配線基板、３０ａ…主面、３０ｂ，３０ｃ…長辺、３１…コプレーナ線路、３２…信号線路、３２ａ，３２ｂ…パッド、３３，３３ａ，３３ｂ…グランドパターン、３４…デカップリングコンデンサ、３５…ビア、４１〜４５，４６ａ，４６ｂ，４７…ボンディングワイヤ、６１…パッケージ、６２…レンズ、６５…信号線路、６７…グランドパターン、６８…端子、６９…フィードスルー、７２，７７，７８，７９…ボンディングワイヤ、Ｐ１…レーザ光。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】