[發明專利]光半導體裝置

有效

• 申請號: 200910008169.0
• 申請日: 2009-03-09
• 公開（公告）號: CN101593784A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 石村榮太郎;中路雅晴;柳生榮治
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01L31/075
• 分類號: H01L31/075;H01L31/0256;H01L31/0232
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 閆小龍;王忠忠

技術領域

本發明涉及具有分布布喇格反射層的光半導體裝置，特別涉及響應 的線性良好且量子效率高的光半導體裝置。

背景技術

一種在光吸收層與半導體襯底之間具有分布布喇格反射(DBR： Distributed?Bragg?Reflector)層的光電二極管被提案。在光吸收層未被吸 收而透過的光在DBR層中被反射并再次在光吸收層中被吸收。由此， 在具有DBR層的光電二極管中得到高的量子效率。

此外，存在以下應用，以光電二極管對由光纖傳送來的光信號進行 光電轉換，將其轉換成電信號，不經由電放大器而直接作為電波釋放。 在此情況下，需要光電二極管即使在射入非常強的光的情況下也不損壞 且線性良好地進行響應。為了使響應的線性良好，需要使光電二極管的 散熱性良好，抑制光吸收層附近的溫度上升。之所以如此，是因為當光 吸收層的溫度上升時，光吸收而產生的電子和空穴的移動速度降低，滯 留在光吸收層內的電子和空穴遮蔽光吸收層內的電場(空間電荷效應)， 電流變得不流動。

但是，作為DBR層的構成材料的AlInAs等三元混晶半導體、 InGaAsP等四元混晶半導體與作為半導體襯底的構成材料的InP、GaAs 等二元混晶半導體相比，其熱阻高近10倍。因此，在具有DBR層的光 電二極管中，存在在光吸收層產生的熱量難以向半導體襯底散熱的問 題。

這樣的DBR層的散熱性的問題在作為對溫度上升較敏感的發光元 件的面發光激光器(VCSEL)中相當顯著。作為其解決方法，公開有以 下方法，使兩層成對的DBR層中的作為熱阻較高的層的三元混晶半導 體層或四元混晶半導體層較薄，使熱阻較低的層較厚(例如，參照專利 文獻1～3)。

專利文獻1：日本專利申請公開平5-283808號公報

專利文獻2：日本專利申請公開2005-354061號公報

專利文獻3：日本專利申請公開2005-19599號公報

發明要解決的問題

但是，當使兩層成對的DBR層中的熱阻較高的層較薄，使熱阻較 低的層較厚時，存在DBR層的反射率下降，光半導體裝置的量子效率 變低的問題。

發明內容

本發明是為了解決上述那樣的問題而完成的，其目的是獲得響應的 線性良好、且量子效率高的光半導體裝置。

第一發明為一種光半導體裝置，其特征在于，在半導體襯底上依次 形成有第一導電型的分布布喇格反射層、光吸收層和第二導電型的半導 體層，上述第一導電型的分布布喇格反射層具有：帶隙波長小于入射光 的波長并且具有第一折射率的第一半導體層；帶隙波長大于入射光的波 長并且具有比所述第一折射率高的第二折射率的第二半導體層，所述第 一半導體層的光學層厚度與所述第二半導體層的光學層厚度之和為入 射光的波長的一半，上述第一半導體層的光學層厚度(optical?layer? thickness)大于上述第二半導體層的光學層厚度。

第二發明為一種光半導體裝置，其特征在于，在半導體襯底上依次 形成有第一導電型的分布布喇格反射層(distributed?bragg?reflector? layer)、光吸收層和第二導電型的分布布喇格反射層，上述第一導電型的 分布布喇格反射層和上述第二導電型的分布布喇格反射層具有：帶隙波 長小于入射光的波長并且具有第一折射率的第一半導體層；帶隙波長大 于入射光的波長并且具有比所述第一折射率高的第二折射率的第二半 導體層，所述第一半導體層的光學層厚度與所述第二半導體層的光學層 厚度之和為入射光的波長的一半，上述第一半導體層的光學層厚度大于 上述第二半導體層的光學層厚度。

第三發明為一種光半導體裝置，其特征在于，在半導體襯底上依次 形成有第一導電型的分布布喇格反射層、活性層和第二導電型的分布布 喇格反射層，上述第一導電型的分布布喇格反射層和上述第二導電型的 分布布喇格反射層具有：帶隙波長小于出射光的波長并且具有第一折射 率的第一半導體層；帶隙波長大于出射光的波長并且具有比所述第一折 射率高的第二折射率的第二半導體層，所述第一半導體層的光學層厚度 與所述第二半導體層的光學層厚度之和為入射光的波長的一半，上述第 一半導體層的光學層厚度大于上述第二半導體層的光學層厚度。

發明的效果

根據本發明，能夠得到響應的線性良好、且量子效率高的光半導體 裝置。

附圖說明