[发明专利]半导体受光元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够提高波长稳定性的半导体受光元件。

背景技术

图9是示出表面射入型的共振型光电二极管(PD)的截面图。在n型InP衬底101的上表面依次形成n型多层反射层102、n型相位调整层103、i型InGaAs吸收层104、p型相位调整层105以及p型多层反射层106。在p型多层反射层106上形成有阳极电极107，在n型InP衬底101下表面形成有阴极电极108。该PD安装在基座109上。

对于n型多层反射层102、p型多层反射层106来说，例如，是层叠了InP和InGaAsP等折射率不同的半导体层的结构，具有使光反射或透过的作用。n型相位调整层103、p型相位调整层105与吸收层104相比，带隙较大。

接下来，简单地说明上述共振型PD的动作。施加5V左右的反偏压，使得阳极电极107的电位比阴极电极108的电位低。从图的上侧射入的光在n型多层反射层102和p型多层反射层106之间往返(共振)，并且由吸收层104吸收。由所吸收的光产生电子和空穴的对，分别流向阴极电极108和阳极电极107侧，作为电流进行输出。这样，在共振型PD中，由于使光在吸收层中往返(共振)多次而吸收，所以，即使吸收层变薄也能够得到较高的量子效率，提高光的共振Q值。所谓量子效率是在一个光子射入到PD中的情况下，产生一个电子空穴对的几率。

图10是示出背面射入型的共振型光电二极管(PD)的截面图。在n型InP衬底101的下表面，依次形成n型多层反射层102、n型相位调整层103、i型InGaAs吸收层104、p型相位调整层105以及反射层110。在n型InP衬底101的上表面形成防反射膜111。从图的上侧射入的光，与图9的PD相同地，在n型多层反射层102和反射层110之间往返(共振)，并且由吸收层104吸收(例如，参考专利文献1)。

专利文献1特开2001-308368号公报

图11、12分别是示出图9、图10的PD的量子效率的波长依赖性的仿真结果。当射入光的波长改变时，在几nm的较小的周期内量子效率产生激烈地变化。因此，即使射入光的波长仅变化1nm，从PD输出的电流也会大幅度地变化，波长稳定性变差。

因此，发明人分析在图9、图10的PD中为什么量子效率的波长依赖性大。在图9的PD中，射入到吸收层104中的光的一部分透过n型多层反射层102而进入n型InP衬底101中。并且，进入n型InP衬底101中的光在阴极电极108和n型多层反射层102之间往返，在n型InP衬底101内产生共振模式。另一方面，在吸收层104的附近，存在n型多层反射层102和p型多层反射层106之间的模式、n型多层反射层102和吸收层104之间的模式、p型多层反射层106和吸收层104之间的模式。发明人通过计算发现，该吸收层104附近的三个共振模式和n型InP衬底101内的共振模式干涉，产生复合共振模式，所以，产生上述量子效率的波长依赖性。特别是，可知在接近n型InP衬底101一侧的n型相位调整层103内产生的共振模式容易与n型InP衬底101内的共振模式耦合而形成复合共振模式，对量子效率的波长依赖性有很大的影响。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而进行的，其目的是得到一种能够提高波长稳定性的半导体受光元件。

本发明的半导体受光元件的特征在于，具备：具有彼此对置的第一主面和第二主面的半导体衬底；在半导体衬底的第一主面上从半导体衬底侧依次形成的第一反射层、吸收层、相位调整层以及第二反射层；在半导体衬底的第二主表面上形成的防反射膜，其中，第一反射层是层叠有折射率不同的半导体层的多层反射层，吸收层的带隙比半导体衬底小，相位调整层的带隙比吸收层大，第一反射层和吸收层不通过其他层地接触。本发明的其他特征在以下明确。

附图说明

图1是示出本发明实施方式1的半导体受光元件的截面图。

图2是示出图1的半导体受光元件的量子效率的波长依赖性的仿真结果。

图3是示出本发明实施方式1的半导体受光元件的量子效率以及多层反射层的反射率的层数依赖性的图。

图4是示出本发明实施方式2的半导体受光元件的截面图。

图5是示出本发明实施方式3的半导体受光元件的截面图。

图6是示出本发明实施方式4的半导体受光元件的截面图。

图7是示出本发明实施方式5的半导体受光元件的截面图。

图8是示出本发明实施方式6的半导体受光元件的截面图。

图9是示出表面射入型的共振型光电二极管(PD)的截面图。