[发明专利]光半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及具有分布布喇格反射层的光半导体装置，特别涉及响应 的线性良好且量子效率高的光半导体装置。

背景技术

一种在光吸收层与半导体衬底之间具有分布布喇格反射(DBR： Distributed Bragg Reflector)层的光电二极管被提案。在光吸收层未被吸 收而透过的光在DBR层中被反射并再次在光吸收层中被吸收。由此， 在具有DBR层的光电二极管中得到高的量子效率。

此外，存在以下应用，以光电二极管对由光纤传送来的光信号进行 光电转换，将其转换成电信号，不经由电放大器而直接作为电波释放。 在此情况下，需要光电二极管即使在射入非常强的光的情况下也不损坏 且线性良好地进行响应。为了使响应的线性良好，需要使光电二极管的 散热性良好，抑制光吸收层附近的温度上升。之所以如此，是因为当光 吸收层的温度上升时，光吸收而产生的电子和空穴的移动速度降低，滞 留在光吸收层内的电子和空穴遮蔽光吸收层内的电场(空间电荷效应)， 电流变得不流动。

但是，作为DBR层的构成材料的AlInAs等三元混晶半导体、 InGaAsP等四元混晶半导体与作为半导体衬底的构成材料的InP、GaAs 等二元混晶半导体相比，其热阻高近10倍。因此，在具有DBR层的光 电二极管中，存在在光吸收层产生的热量难以向半导体衬底散热的问 题。

这样的DBR层的散热性的问题在作为对温度上升较敏感的发光元 件的面发光激光器(VCSEL)中相当显著。作为其解决方法，公开有以 下方法，使两层成对的DBR层中的作为热阻较高的层的三元混晶半导 体层或四元混晶半导体层较薄，使热阻较低的层较厚(例如，参照专利 文献1～3)。

专利文献1：日本专利申请公开平5-283808号公报

专利文献2：日本专利申请公开2005-354061号公报

专利文献3：日本专利申请公开2005-19599号公报

发明要解决的问题

但是，当使两层成对的DBR层中的热阻较高的层较薄，使热阻较 低的层较厚时，存在DBR层的反射率下降，光半导体装置的量子效率 变低的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述那样的问题而完成的，其目的是获得响应的 线性良好、且量子效率高的光半导体装置。

第一发明为一种光半导体装置，其特征在于，在半导体衬底上依次 形成有第一导电型的分布布喇格反射层、光吸收层和第二导电型的半导 体层，上述第一导电型的分布布喇格反射层具有：带隙波长小于入射光 的波长并且具有第一折射率的第一半导体层；带隙波长大于入射光的波 长并且具有比所述第一折射率高的第二折射率的第二半导体层，所述第 一半导体层的光学层厚度与所述第二半导体层的光学层厚度之和为入 射光的波长的一半，上述第一半导体层的光学层厚度(optical layer  thickness)大于上述第二半导体层的光学层厚度。

第二发明为一种光半导体装置，其特征在于，在半导体衬底上依次 形成有第一导电型的分布布喇格反射层(distributed bragg reflector  layer)、光吸收层和第二导电型的分布布喇格反射层，上述第一导电型的 分布布喇格反射层和上述第二导电型的分布布喇格反射层具有：带隙波 长小于入射光的波长并且具有第一折射率的第一半导体层；带隙波长大 于入射光的波长并且具有比所述第一折射率高的第二折射率的第二半 导体层，所述第一半导体层的光学层厚度与所述第二半导体层的光学层 厚度之和为入射光的波长的一半，上述第一半导体层的光学层厚度大于 上述第二半导体层的光学层厚度。

第三发明为一种光半导体装置，其特征在于，在半导体衬底上依次 形成有第一导电型的分布布喇格反射层、活性层和第二导电型的分布布 喇格反射层，上述第一导电型的分布布喇格反射层和上述第二导电型的 分布布喇格反射层具有：带隙波长小于出射光的波长并且具有第一折射 率的第一半导体层；带隙波长大于出射光的波长并且具有比所述第一折 射率高的第二折射率的第二半导体层，所述第一半导体层的光学层厚度 与所述第二半导体层的光学层厚度之和为入射光的波长的一半，上述第 一半导体层的光学层厚度大于上述第二半导体层的光学层厚度。

发明的效果

根据本发明，能够得到响应的线性良好、且量子效率高的光半导体 装置。

附图说明