JP2009283854A

JP2009283854A - 光半導体装置

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Publication number: JP2009283854A
Application number: JP2008136918A
Authority: JP
Inventors: Eitaro Ishimura; 栄太郎石村; Masaharu Nakaji; 雅晴中路; Eiji Yagyu; 栄治柳生
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-05-26
Filing date: 2008-05-26
Publication date: 2009-12-03
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Abstract

【課題】応答の線形性が良く、量子効率が高い光半導体装置を得る。
【解決手段】ｎ型ＩｎＰ基板１０（半導体基板）上に、ｎ型ＤＢＲ層１２（第１導電型の分布ブラッグ反射層）、低キャリア濃度のｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１４（光吸収層）、及びｐ型ＩｎＰ窓層１６（第２導電型の半導体層）が順番に形成されている。ｎ型ＤＢＲ層１２は、屈折率が低いｎ型ＩｎＰ層１２ａ（第１半導体層）と屈折率が高いｎ型ＩｎＧａＡｓ層１２ｂ（第２半導体層）を交互に積層したものである。ｎ型ＩｎＰ層１２ａは、バンドギャップ波長が入射光の波長λより大きく、入射光を吸収しない。一方、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１２ｂは、バンドギャップ波長が入射光の波長λより小さく、入射光を吸収する。ｎ型ＩｎＰ層１２ａの光学層厚はｎ型ＩｎＧａＡｓ層１２ｂの光学層厚より大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、分布ブラッグ反射層を有する光半導体装置に関し、特に応答の線形性が良く、量子効率が高い光半導体装置に関するものである。

光吸収層と半導体基板の間に分布ブラッグ反射（DBR: Distributed Bragg Reflector）層を有するフォトダイオードが提案されている。光吸収層で吸収されずに透過した光は、ＤＢＲ層で反射されて再び光吸収層で吸収される。これにより、ＤＢＲ層を有するフォトダイオードでは高い量子効率が得られる。

また、光ファイバで送られて来た光信号をフォトダイオードで光電変換して電気信号に変え、電気の増幅器を介さないでそのまま電波として放出するアプリケーションがある。この場合、フォトダイオードは非常に強い光が入射した場合でも破壊せずに線形性よく応答する必要がある。応答の線形性を良くするためには、フォトダイオードの放熱性を良くして光吸収層近傍の温度上昇を抑制する必要がある。なぜなら、光吸収層の温度が上昇すると、光吸収で発生した電子と正孔の移動速度が低下し、光吸収層内に滞留した電子と正孔が光吸収層内の電界を遮蔽し（空間電荷効果）、電流が流れなくなるためである。

しかし、ＤＢＲ層の構成材料であるＡｌＩｎＡｓなどの３元混晶半導体やＩｎＧａＡｓＰなどの４元混晶半導体は、半導体基板の構成材料であるＩｎＰやＧａＡｓなどの２元混晶半導体よりも熱抵抗が１０倍近く高い。このため、ＤＢＲ層を有するフォトダイオードでは、光吸収層で発生した熱が半導体基板へ放熱し難いという問題があった。

このようなＤＢＲ層の放熱性の問題は、温度上昇に敏感な発光素子である面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）で顕著に見られる。その解決策として、２層ペアのＤＢＲ層のうち、熱抵抗が高い層である３元混晶半導体層や４元混晶半導体層を薄くし、熱抵抗が低い層を厚くする方法が開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
特開平５−２８３８０８号公報特開２００５−３５４０６１号公報特開２００５−１９５９９号公報

しかし、２層ペアのＤＢＲ層のうち、熱抵抗が高い層を薄くし、熱抵抗が低い層を厚くすると、ＤＢＲ層の反射率が低下し、光半導体装置の量子効率が低くなるという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、応答の線形性が良く、量子効率が高い光半導体装置を得るものである。

第１の発明は、半導体基板上に、第１導電型の分布ブラッグ反射層、光吸収層、及び第２導電型の半導体層が順番に形成され、前記第１導電型の分布ブラッグ反射層は、バンドギャップ波長が入射光の波長より大きい第１半導体層と、バンドギャップ波長が入射光の波長より小さい第２半導体層とを有し、前記第１半導体層の光学層厚は、前記第２半導体層の光学層厚より大きいことを特徴とする光半導体装置である。

第２の発明は、半導体基板上に、第１導電型の分布ブラッグ反射層、光吸収層、及び第２導電型の分布ブラッグ反射層が順番に形成され、前記第１導電型の分布ブラッグ反射層及び前記第２導電型の分布ブラッグ反射層は、バンドギャップ波長が入射光の波長より大きい第１半導体層と、バンドギャップ波長が入射光の波長より小さい第２半導体層とを有し、前記第１半導体層の光学層厚は、前記第２半導体層の光学層厚より大きいことを特徴とする光半導体装置である。

第３の発明は、半導体基板上に、第１導電型の分布ブラッグ反射層、活性層、及び第２導電型の分布ブラッグ反射層が順番に形成され、前記第１導電型の分布ブラッグ反射層及び前記第２導電型の分布ブラッグ反射層は、バンドギャップ波長が出射光の波長より大きい第１半導体層と、バンドギャップ波長が出射光の波長より小さい第２半導体層とを有し、前記第１半導体層の光学層厚は、前記第２半導体層の光学層厚より大きいことを特徴とする光半導体装置である。

本発明により、応答の線形性が良く、量子効率が高い光半導体装置を得ることができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光半導体装置を示す断面図である。この光半導体装置は、分布ブラッグ反射層を有するフォトダイオードである。

ｎ型ＩｎＰ基板１０（半導体基板）上に、ｎ型ＤＢＲ層１２（第１導電型の分布ブラッグ反射層）、低キャリア濃度のｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１４（光吸収層）、及びｐ型ＩｎＰ窓層１６（第２導電型の半導体層）が順番に形成されている。ｐ型ＩｎＰ窓層１６上には、反射防止膜と表面保護膜を兼ねたＳｉＮなどの絶縁膜１８とアノード（ｐ型）電極２０が形成されている。ｎ型ＩｎＰ基板１０の裏面にはカソード（ｎ型）電極２２が形成されている。

ｎ型ＤＢＲ層１２は、屈折率が低いｎ型ＩｎＰ層１２ａ（第１半導体層）と屈折率が高いｎ型ＩｎＧａＡｓ層１２ｂ（第２半導体層）を交互に積層したものである。ｎ型ＩｎＰ層１２ａは、バンドギャップ波長が入射光の波長λより大きく、入射光を吸収しない。一方、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１２ｂは、バンドギャップ波長が入射光の波長λより小さく、入射光を吸収する。

また、１層のｎ型ＩｎＰ層１２ａの光学層厚（＝層厚×屈折率）と１層のｎ型ＩｎＧａＡｓ層１２ｂの光学層厚の和は入射光の波長λの半分（＝λ／２）である。このため、ｎ型ＤＢＲ層１２は、波長λの入射光に対して効率良く反射層として働く。

また、本実施の形態では、ｎ型ＩｎＰ層１２ａの光学層厚はｎ型ＩｎＧａＡｓ層１２ｂの光学層厚より大きい。例えば、ＩｎＰ層の光学層厚をＩｎＧａＡｓ層の光学層厚で割った値が約２．２である。この構成による効果については後に詳細に説明する。

本実施の形態に係る光半導体装置の動作について説明する。アノード電極２０の電位がカソード電極２２の電位に比べて低くなるように０．５〜３Ｖの逆バイアスが印加される。入射光は、図の上側から絶縁膜１８とｐ型ＩｎＰ窓層１６を通ってｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１４へ入射される。そして、入射光はｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１４で吸収される。

ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１４の層厚をｔ、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１４の入射光に対する吸収係数をαとすると、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１４に吸収された入射光の割合（＝量子効率）は以下の式（１）で表される。
１−ｅｘｐ（−α・ｔ）・・・（１）

ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１４で吸収されずに透過した光は、ｎ型ＤＢＲ層１２で反射されて、再びｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１４で吸収される。ｎ型ＤＢＲ層１２における光の反射率をＲとすると、ｎ型ＤＢＲ層１２による戻り光を考慮した場合の量子効率は以下の式（２）で表される。
１−ｅｘｐ（−α・ｔ）＋Ｒ・ｅｘｐ（−α・ｔ）・（１−ｅｘｐ（−α・ｔ））・・・（２）

式（１）と式（２）の差がｎ型ＤＢＲ層１２による量子効率の増加分である。ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１４の中は、逆バイアスのために空乏層化している。空乏層中は電界がかかっており、電子と正孔は、それぞれカソード電極２２とアノード電極２０側に流れて電流として取り出される。

本実施の形態に係る光半導体装置の効果について参考例と比較しながら説明する。図２は、光半導体装置の参考例を示す断面図である。ｎ型ＤＢＲ層１００は、屈折率が異なるｎ型ＩｎＰ層１００ａとｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層１００ｂを交互に積層したものである。ｎ型ＩｎＰ層１００ａとｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層１００ｂの両方とも、バンドギャップ波長が入射光の波長λより大きく、入射光を吸収しない。ＤＢＲ層以外は本実施の形態に係る光半導体装置と同様である。

参考例のｎ型ＤＢＲ層１００は、ｎ型ＩｎＰ層１００ａの光学層厚とｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層１００ｂの光学層厚がそれぞれλ／４の場合に、反射率が最大となる。例えば、λが１．５５ｕｍである場合、ＩｎＰの屈折率を３．１６９とするとｎ型ＩｎＰ層１００ａの層厚は０．１２３ｕｍ、ＩｎＧａＡｓＰの屈折率を３．４３７とするとｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層１００ｂの層厚は０．１１３ｕｍである。

ここで、ＩｎＰの熱伝導率は約７０Ｗ／ｍｋで、ＩｎＧａＡｓやＩｎＧａＡｓＰの熱伝導率（＝約５Ｗ／ｍｋ）と比べると約１０倍高い。従って、反射層の熱伝導率を上げる（＝熱抵抗を下げる）ためには、ＩｎＰ層の層厚を増やし、ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）層の層厚を減らせばよい。しかし、参考例では、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層１００ｂの層厚を減らすと反射率が低下してしまう。これに対し、本実施の形態では、反射率を低下させることなく、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層１２ｂの層厚を減らすことができる。この理由について以下に詳細に説明する。

図３は、ＤＢＲ層の反射率と熱抵抗を計算した図である。図３の横軸は「ＩｎＰ層の光学層厚÷ＩｎＧａＡｓ（Ｐ）層の光学層厚」である。入射光の波長を１．５５ｕｍ、ＩｎＧａＡｓＰのバンドギャップ波長を１．４ｕｍとし、ＩｎＧａＡｓ光吸収層からＤＢＲ層に光を入射するものとして計算を行った。「吸収性ＤＢＲ層」はＩｎＰ層とＩｎＧａＡｓ層を１３ペア積層したものであり、本実施の形態のＤＢＲ層に対応する。一方、「非吸収性ＤＢＲ層」はＩｎＰ層とＩｎＧａＡｓＰ層を１３ペア積層したものであり、参考例のＤＢＲ層に対応する。

非吸収性ＤＢＲ層では、「ＩｎＰ層の光学層厚÷ＩｎＧａＡｓＰ層の光学層厚」が１の場合に反射率が最大になる。一方、吸収性ＤＢＲ層では、「ＩｎＰ層の光学層厚÷ＩｎＧａＡｓ層の光学層厚」が１．７５付近で反射率が最大になる。従って、吸収性ＤＢＲ層は、反射率を非吸収性ＤＢＲ層と同程度に保ちながら、ＩｎＧａＡｓ層を非吸収性ＤＢＲ層よりも薄くすることができる。これは、入射光を吸収するＩｎＧａＡｓ層を薄くすることで吸収が減り、高い反射率が得られるからである。また、ＩｎＧａＡｓＰに比べてＩｎＧａＡｓの方がＩｎＰに対する屈折率差が大きいからである。

図３に示すように、参考例では「ＩｎＰ層の光学層厚÷ＩｎＧａＡｓ層の光学層厚」が１であり、反射率が最大となっている。これに対し、実施の形態１では「ＩｎＰ層の光学層厚÷ＩｎＧａＡｓ層の光学層厚」が約２．２であるが、参考例と同程度の反射率（＝６６％）を実現することができる。従って、ＩｎＧａＡｓ層が薄いため、ＤＢＲ層の熱抵抗を参考例よりも９００ｋ／Ｗも低減することができる。よって、本実施の形態に係る光半導体装置は、応答の線形性が良く、量子効率が高い。

ただし、上記の値に限らず、実施の形態１の構成において「ＩｎＰ層の光学層厚÷ＩｎＧａＡｓ層の光学層厚」を１．２〜３にすれば、ＤＢＲ層の反射率を参考例と同程度に保ちながら、ＤＢＲ層の熱抵抗を低減することができる。

なお、ｎ型ＩｎＰ層１２ａの代わりに、ＧａＡｓ層、Ｓ層、ＡｌＩｎＡｓ層、バンドギャップ波長が入射光の波長より大きいＩｎＧａＡｓＰ層やＡｌＧａＩｎＡｓ層などを用いてもよい。ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１２ｂの代わりに、バンドギャップ波長が入射光の波長より小さいＩｎＧａＡｓＰ層やＡｌＧａＩｎＡｓ層などを用いてもよい。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る光半導体装置を示す断面図である。この光半導体装置は、ｐ型領域を選択拡散で形成したプレーナ型ｐｉｎフォトダイオードである。

ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１４上に低キャリア濃度のｎ型ＩｎＰ層２４が形成され、ｎ型ＩｎＰ層２４の一部に選択拡散等によりｐ型ＩｎＰ層２６（第２導電型の半導体層）が形成されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。これにより実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係る光半導体装置を示す断面図である。この光半導体装置はプレーナ型ＩｎＰアバランシェフォトダイオードである。

ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１４上にｎ型ＩｎＰ増倍層２８（キャリア増倍層）が形成され、ｎ型ＩｎＰ増倍層２８の一部に選択拡散等によりｐ型ＩｎＰ層２６（第２導電型の半導体層）が形成されている。ｐ型ＩｎＰ層２６の外周にＢｅのイオン注入などによりガードリング３０が形成されている。ｎ型ＩｎＰ増倍層２８は、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１４で発生した光キャリアをアバランシェ増倍する。その他の構成は実施の形態１と同様である。

アバランシェフォトダイオードは空間電荷効果が特に生じやすく、かつ高い電圧で使用するために発熱量が大きいが、ＤＢＲ層の熱抵抗を低減することで高光入力時にも安定に動作する。

実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４に係る光半導体装置を示す断面図である。この光半導体装置はプレーナ型ＡｌＩｎＡｓアバランシェフォトダイオードである。

ｎ型ＤＢＲ層１２とｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１４の間に、ｎ型ＡｌＩｎＡｓ増倍層３２（キャリア増倍層）と電界緩和層３４が形成されている。ｎ型ＡｌＩｎＡｓ増倍層３２は、ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１４で発生した光キャリアをアバランシェ増倍する。その他の構成は実施の形態２と同様である。

発熱源となるｎ型ＡｌＩｎＡｓ増倍層３２の近くに、熱抵抗が低いｎ型ＩｎＰ層１２ａが存在するため、効率良く放熱を行うことができる。また、ｎ型ＤＢＲ層１２の屈折率が低い層として、ｎ型ＩｎＰ層１２ａの代わりに、ｎ型ＡｌＩｎＡｓ増倍層３２と同じＡｌＩｎＡｓ層を用いれば、材料が同じなので結晶成長を安定に行うことができる。

実施の形態５．
図７は、本発明の実施の形態５に係る光半導体装置を示す断面図である。この光半導体装置は実施の形態４と同様にプレーナ型ＡｌＩｎＡｓアバランシェフォトダイオードである。

ｎ型ＤＢＲ層１２のｎ型ＩｎＰ層１２ａとｎ型ＡｌＩｎＡｓ増倍層３２の間にキャリア濃度の高いｎ型ＡｌＩｎＡｓ層３６を挿入している。その他の構成は実施の形態４と同様である。これにより、ｎ型ＡｌＩｎＡｓ増倍層３２の電界がｎ型ＩｎＰ層１２ａにかからないため、ｎ型ＩｎＰ層１２ａでの正孔の増倍が抑制され、低雑音のアバランシェフォトダイオードを実現することができる。

実施の形態６．
図８は、本発明の実施の形態６に係る光半導体装置を示す断面図である。この光半導体装置は基板側から光を入射する裏面入射共振型フォトダイオードである。

ｎ型ＩｎＰ基板１０の裏面に反射防止膜４０が形成されている。そして、ｎ型ＩｎＰ基板１０の裏面側から光を入射する。その他の構成は実施の形態２と同様である。

ｎ型ＤＢＲ層１２が光の入射側にあるが、屈折率が高いｎ型ＩｎＧａＡｓ層１２ｂが薄いので、入射光の損失が少ないという利点がある。その他、実施の形態１，２と同様の効果を得ることができる

実施の形態７．
図９は、本発明の実施の形態７に係る光半導体装置を示す断面図である。この光半導体装置は共振型フォトダイオードである。

実施の形態１のｐ型ＩｎＰ窓層１６の代わりにｐ型ＤＢＲ層３８（第２導電型の分布ブラッグ反射層）が形成されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。

ｐ型ＤＢＲ層３８は、屈折率が低いｐ型ＩｎＰ層３８ａ（第１半導体層）と屈折率が高いｐ型ＩｎＧａＡｓ層３８ｂ（第２半導体層）を交互に積層したものである。ｐ型ＩｎＰ層３８ａは、バンドギャップ波長が入射光の波長λより大きく、入射光を吸収しない。一方、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層３８ｂは、バンドギャップ波長が入射光の波長λより小さく、入射光を吸収する。

また、１層のｐ型ＩｎＰ層３８ａの光学層厚と１層のｐ型ＩｎＧａＡｓ層３８ｂの光学層厚の和は入射光の波長λの半分（＝λ／２）である。このため、ｎ型ＤＢＲ層１２は、波長λの入射光に対して効率良く反射層として働く。

また、ｐ型ＩｎＰ層３８ａの光学層厚はｐ型ＩｎＧａＡｓ層３８ｂの光学層厚より大きい。具体的には、「ＩｎＰ層の光学層厚÷ＩｎＧａＡｓ層の光学層厚」は１．２〜３である。このように熱抵抗が大きいｐ型ＩｎＧａＡｓ層３８ｂが薄いため、ｎ型ＤＢＲ層１２は放熱性が良い。

このようにｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１４の上下をＤＢＲ層で挟むと、上下のＤＢＲ層の間で光が往復することにより高い感度を得ることができるが、熱の逃げ場所がなくなりｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層１４に熱が閉じ篭ってしまう。そこで、上記のように放熱の良いＤＢＲ層を用いることで、放熱性を改善できる。よって、本実施の形態に係る光半導体装置は、応答の線形性が良く、量子効率が高い。また、屈折率が高いｐ型ＩｎＧａＡｓ層３８ｂが薄いので、入射光の損失が少ないという利点もある。

実施の形態８．
図１０は、本発明の実施の形態８に係る光半導体装置を示す断面図である。この光半導体装置は面発光レーザである。

ｎ型ＩｎＰ基板１０（半導体基板）上に、ｎ型ＤＢＲ層１２（第１導電型の分布ブラッグ反射層）、低キャリア濃度のｉ−ＩｎＧａＡｓ活性層４２（活性層）、及びｐ型ＤＢＲ層３８（第２導電型の分布ブラッグ反射層）が順番に形成されている。ｐ型ＤＢＲ層３８上には、反射防止膜と表面保護膜を兼ねたＳｉＮなどの絶縁膜１８とアノード（ｐ型）電極２０が形成されている。ｎ型ＩｎＰ基板１０の裏面にはカソード（ｎ型）電極２２が形成されている。

ｎ型ＤＢＲ層１２は、屈折率が低いｎ型ＩｎＰ層１２ａ（第１半導体層）と屈折率が高いｎ型ＩｎＧａＡｓ層１２ｂ（第２半導体層）を交互に積層したものである。ｐ型ＤＢＲ層３８は、屈折率が低いｐ型ＩｎＰ層３８ａ（第１半導体層）と屈折率が高いｐ型ＩｎＧａＡｓ層３８ｂ（第２半導体層）を交互に積層したものである。ｎ型ＩｎＰ層１２ａ及びｐ型ＩｎＰ層３８ａは、バンドギャップ波長が出射光の波長λより大きく、出射光を吸収しない。一方、ｎ型ＩｎＧａＡｓ層１２ｂ及びｐ型ＩｎＧａＡｓ層３８ｂは、バンドギャップ波長が出射光の波長λより小さく、出射光を吸収する。

また、１層のｎ型ＩｎＰ層１２ａの光学層厚と１層のｎ型ＩｎＧａＡｓ層１２ｂの光学層厚の和は出射光の波長λの半分であり、１層のｐ型ＩｎＰ層３８ａの光学層厚と１層のｐ型ＩｎＧａＡｓ層３８ｂの光学層厚の和は出射光の波長λの半分である。このため、ｎ型ＤＢＲ層１２及びｐ型ＤＢＲ層３８は、波長λの入射光に対して効率良く反射層として働く。

また、ｎ型ＩｎＰ層１２ａの光学層厚はｎ型ＩｎＧａＡｓ層１２ｂの光学層厚より大きく、ｐ型ＩｎＰ層３８ａの光学層厚はｐ型ＩｎＧａＡｓ層３８ｂの光学層厚より大きい。具体的には、「ＩｎＰ層の光学層厚÷ＩｎＧａＡｓ層の光学層厚」は１．２〜３である。このように熱抵抗が大きいｐ型ＩｎＧａＡｓ層３８ｂやｐ型ＩｎＧａＡｓ層３８ｂが薄いため、ｎ型ＤＢＲ層１２及びｐ型ＤＢＲ層３８は放熱性が良い。

このようにｉ−ＩｎＧａＡｓ活性層４２の上下をＤＢＲ層で挟むと、上下のＤＢＲ層の間で光が往復してレーザ発振が起こるが、熱の逃げ場所がなくなりｉ−ＩｎＧａＡｓ活性層４２に熱が閉じ篭ってしまう。そこで、上記のように放熱の良いＤＢＲ層を用いることで、放熱性を改善できる。よって、本実施の形態に係る光半導体装置は、応答の線形性が良く、量子効率が高い。また、屈折率が高いｐ型ＩｎＧａＡｓ層３８ｂが薄いので、出射光の損失が少ないという利点もある。

本発明の実施の形態１に係る光半導体装置を示す断面図である。光半導体装置の参考例を示す断面図である。ＤＢＲ層の反射率と熱抵抗を計算した図である。本発明の実施の形態２に係る光半導体装置を示す断面図である。本発明の実施の形態３に係る光半導体装置を示す断面図である。本発明の実施の形態４に係る光半導体装置を示す断面図である。本発明の実施の形態５に係る光半導体装置を示す断面図である。本発明の実施の形態６に係る光半導体装置を示す断面図である。本発明の実施の形態７に係る光半導体装置を示す断面図である。本発明の実施の形態８に係る光半導体装置を示す断面図である。

符号の説明

１０ｎ型ＩｎＰ基板（半導体基板）
１２ｎ型ＤＢＲ層（第１導電型の分布ブラッグ反射層）
１２ａｎ型ＩｎＰ層（第１半導体層）
１２ｂｎ型ＩｎＧａＡｓ層（第２半導体層）
１４ｉ−ＩｎＧａＡｓ光吸収層（光吸収層）
１６ｐ型ＩｎＰ窓層（第２導電型の半導体層）
２６ｐ型ＩｎＰ層（第２導電型の半導体層）
２８ｎ型ＩｎＰ増倍層（キャリア増倍層）
３２ｎ型ＡｌＩｎＡｓ増倍層（キャリア増倍層）
３８ｐ型ＤＢＲ層（第２導電型の分布ブラッグ反射層）
３８ａｐ型ＩｎＰ層（第１半導体層）
３８ｂｐ型ＩｎＧａＡｓ層（第２半導体層）
４２ｉ−ＩｎＧａＡｓ活性層（活性層）

Claims

半導体基板上に、第１導電型の分布ブラッグ反射層、光吸収層、及び第２導電型の半導体層が順番に形成され、
前記第１導電型の分布ブラッグ反射層は、バンドギャップ波長が入射光の波長より大きい第１半導体層と、バンドギャップ波長が入射光の波長より小さい第２半導体層とを有し、
前記第１半導体層の光学層厚は、前記第２半導体層の光学層厚より大きいことを特徴とする光半導体装置。
前記第１半導体層の光学層厚と前記第２半導体層の光学層厚の和は入射光の波長の半分であることを特徴とする請求項１記載の光半導体装置。
前記第１半導体層の光学層厚を前記第２半導体層の光学層厚で割った値が１．２〜３であることを特徴とする請求項１記載の光半導体装置。
前記光吸収層で発生した光キャリアをアバランシェ増倍するキャリア増倍層が、前記光吸収層と前記第２導電型の半導体層の間に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光半導体装置。
前記光吸収層で発生した光キャリアをアバランシェ増倍するキャリア増倍層が、前記第１導電型の分布ブラッグ反射層と前記光吸収層の間に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光半導体装置。
前記半導体基板の裏面側から光を入射することを特徴とする請求項１記載の光半導体装置。
半導体基板上に、第１導電型の分布ブラッグ反射層、光吸収層、及び第２導電型の分布ブラッグ反射層が順番に形成され、
前記第１導電型の分布ブラッグ反射層及び前記第２導電型の分布ブラッグ反射層は、バンドギャップ波長が入射光の波長より大きい第１半導体層と、バンドギャップ波長が入射光の波長より小さい第２半導体層とを有し、
前記第１半導体層の光学層厚は、前記第２半導体層の光学層厚より大きいことを特徴とする光半導体装置。
半導体基板上に、第１導電型の分布ブラッグ反射層、活性層、及び第２導電型の分布ブラッグ反射層が順番に形成され、
前記第１導電型の分布ブラッグ反射層及び前記第２導電型の分布ブラッグ反射層は、バンドギャップ波長が出射光の波長より大きい第１半導体層と、バンドギャップ波長が出射光の波長より小さい第２半導体層とを有し、
前記第１半導体層の光学層厚は、前記第２半導体層の光学層厚より大きいことを特徴とする光半導体装置。