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JP2005332881A - Semiconductor light emitting element, method of manufacturing the same and optical module - Google Patents

Semiconductor light emitting element, method of manufacturing the same and optical module Download PDF

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JP2005332881A
JP2005332881A JP2004148095A JP2004148095A JP2005332881A JP 2005332881 A JP2005332881 A JP 2005332881A JP 2004148095 A JP2004148095 A JP 2004148095A JP 2004148095 A JP2004148095 A JP 2004148095A JP 2005332881 A JP2005332881 A JP 2005332881A
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nitrogen
semiconductor light
aluminum
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JP2004148095A
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Mikihiro Yokozeki
弥樹博 横関
Jugo Otomo
重吾 御友
Tomokimi Hino
智公 日野
Hironobu Narui
啓修 成井
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor light emitting element which can raise light emitting characteristics by suppressing the deterioration of crystal quality of an active layer made of a GaInNAs semiconductor material when a p-type clad layer made of an AlGaAs mixed crystal is grown. <P>SOLUTION: A p-type first clad layer 16 or a cap layer 19 is formed by setting the temperature of a substrate 11, for example, to a relatively low temperature of 400°C to 650°C. As group V raw materials, an organic material having a vapor pressure at 300 K of 101324. 72 Pa (760 Torr) or less, that is, an organic metal material is preferred for use. Further, an organic material having a decomposition efficiency at 600°C or lower of 50% or more is preferred to be used. More particularly, TBAs, EAs, TEAs or TMAs, etc., are preferred. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、長波長発光素子として好適な半導体発光素子の製造方法およびこの方法による半導体発光素子、並びにこの半導体発光素子を用いた光学モジュールに関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device suitable as a long wavelength light emitting device, a semiconductor light emitting device by this method, and an optical module using this semiconductor light emitting device.

1.2μm以上の長波長で発光する半導体発光素子は、光通信システムなど多様な応用分野を有している。特に1.3μmまたは1.55μmの発振波長を有する半導体発光素子は、主に光通信用途に利用され、通信技術の核となっている。このような通信用長波長発光素子の活性層には現在主にInP系材料が用いられているが、最近GaInNAs混晶,GaInNAsSb混晶あるいはGaAsNSb混晶などのGaInNAs系半導体材料が注目されている。GaInNAs系半導体は、窒素(N)を含むことから長波化が容易であり、低コストかつ大口径化が可能なGaAs基板上に作製することができるので、低コスト化に有利な活性層材料と考えられている。   Semiconductor light emitting devices that emit light with a long wavelength of 1.2 μm or more have various application fields such as optical communication systems. In particular, semiconductor light-emitting elements having an oscillation wavelength of 1.3 μm or 1.55 μm are mainly used for optical communication applications and are the core of communication technology. Currently, InP-based materials are mainly used for the active layer of such long-wavelength light-emitting elements for communication. Recently, GaInNAs-based semiconductor materials such as GaInNAs mixed crystals, GaInNAsSb mixed crystals, and GaAsNSb mixed crystals have attracted attention. . Since a GaInNAs-based semiconductor contains nitrogen (N), it is easy to increase the wave length, and can be manufactured on a GaAs substrate that can be manufactured at a low cost and with a large diameter. It is considered.

このようなGaInNAs系半導体材料を用いた半導体レーザとしては、例えば、GaAs基板上に、AlGaAs混晶よりなるn型クラッド層,GaInNAs系半導体材料よりなる活性層,およびAlGaAs混晶よりなるp型クラッド層を順に積層した構成のものが知られている。   As a semiconductor laser using such a GaInNAs-based semiconductor material, for example, an n-type cladding layer made of an AlGaAs mixed crystal, an active layer made of a GaInNAs-based semiconductor material, and a p-type cladding made of an AlGaAs mixed crystal on a GaAs substrate. The thing of the structure which laminated | stacked the layer in order is known.

また、GaInNAs系半導体材料はVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser;垂直共振器型面発光レーザ)にも応用されており、例えば、GaAs基板上に、AlGaAs混晶層とGaAs混晶層とを交互に多数積層したn型多層反射膜,GaInNAs系半導体材料よりなる活性層,およびAlGaAs混晶層とGaAs混晶層とを交互に多数積層したp型多層反射膜を順に積層した構成のものがある。   GaInNAs-based semiconductor materials are also applied to VCSELs (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers). For example, AlGaAs mixed crystal layers and GaAs mixed crystal layers are alternately formed on a GaAs substrate. There is a configuration in which a large number of n-type multilayer reflective films, an active layer made of a GaInNAs-based semiconductor material, and a p-type multilayer reflective film in which a large number of AlGaAs mixed crystal layers and GaAs mixed crystal layers are alternately stacked are sequentially stacked.

GaInNAs系半導体材料の成長方法としては、MBE(Molecular Beam Epitaxy;電子ビーム蒸着)法またはMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition ;有機金属気相成長)法などが用いられている。このうち、MOCVD法は、3B族元素の原料(以下、「III族原料」という。)または5B族元素の原料(以下、「V族原料」という。)としてTMAl(トリメチルアルミニウム)やTMGa(トリメチルガリウム)などの有機金属原料を用い、これら原料を熱により分解して薄膜を形成する技術である。   As a method for growing a GaInNAs-based semiconductor material, an MBE (Molecular Beam Epitaxy) method, an MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method, or the like is used. Among these, the MOCVD method uses TMAl (trimethylaluminum) or TMGa (trimethyl) as a Group 3B element raw material (hereinafter referred to as “Group III raw material”) or a Group 5B element raw material (hereinafter referred to as “Group V raw material”). This is a technique for forming a thin film by using organometallic raw materials such as gallium) and thermally decomposing these raw materials.

MOCVD法によりp型クラッド層またはp型多層反射膜を形成する場合、V族原料としてアルシン(AsH3 )を用い、650℃以上の高温で長時間成長を行うことが多い(例えば、特許文献1参照。)。アルミニウムを含有するp型クラッド層またはp型多層反射膜は、なるべく高温で成長させるほうが結晶品質が良くなるからである。また、650℃以上ではアルシンの分解効率が極めて高いので原料効率を高めることができるからである。なお、アルシンは、純度が高く、取扱いが容易であることから広く用いられている。
特開2002−208755号公報 特開2003─282444号公報 特開平8−32181号公報 G.B.Stringfellow, Fundamental aspects of vapor growth and epitaxy, 「ジャーナルオブクリスタルグロウス(Journal of Crystal Growth )」,(オランダ),エルゼビア社,1991年,115,p.1−11
When a p-type cladding layer or a p-type multilayer reflective film is formed by MOCVD, arsine (AsH 3 ) is often used as a group V raw material and is often grown at a high temperature of 650 ° C. or higher (for example, Patent Document 1). reference.). This is because the p-type cladding layer or p-type multilayer reflective film containing aluminum has better crystal quality when grown at as high a temperature as possible. Moreover, since the decomposition efficiency of arsine is extremely high at 650 ° C. or higher, the raw material efficiency can be increased. Arsine is widely used because of its high purity and easy handling.
JP 2002-208755 A JP 2003-282444 A JP-A-8-32181 GB Stringfellow, Fundamental aspects of vapor growth and epitaxy, “Journal of Crystal Growth” (Netherlands), Elsevier, 1991, 115, p. 1-11

しかしながら、GaInNAs系半導体材料は、アニールすることにより結晶品質が変化することが知られている。一般に、アニールを行うとPL(Photo Luminescence)強度は一旦回復するが、長時間のアニールでは結晶品質が劣化し、PL強度が低下することが分かっている。そのため、GaInNAs系半導体よりなる活性層を形成したのちに高温で長時間の成長工程を行うと、活性層の結晶品質が低下してしまうおそれがあった。   However, it is known that the crystal quality of GaInNAs semiconductor materials changes when annealed. In general, when annealing is performed, the PL (Photo Luminescence) intensity is once recovered, but it is known that the crystal quality is deteriorated and the PL intensity is lowered by annealing for a long time. For this reason, if a long growth process is performed at a high temperature after forming an active layer made of a GaInNAs-based semiconductor, the crystal quality of the active layer may be degraded.

このような問題を避けるため、p型クラッド層またはp型多層反射膜の成長温度を少し低くすることも考えられる。しかし、例えば非特許文献1に記載されたように、アルシンの分解効率は650℃以下では急激に低下し、600℃では約50%程度、450℃でほぼ0となる。そのため、650℃以下の低温領域では原料効率が非常に悪くなってしまうという問題があった。   In order to avoid such a problem, it is conceivable to slightly lower the growth temperature of the p-type cladding layer or the p-type multilayer reflective film. However, as described in Non-Patent Document 1, for example, the decomposition efficiency of arsine decreases rapidly at 650 ° C. or lower, about 50% at 600 ° C., and almost zero at 450 ° C. For this reason, there is a problem that the raw material efficiency is extremely deteriorated in a low temperature region of 650 ° C. or lower.

更に、VCSELの場合には、p型多層反射膜の合計厚みが3μm程度と厚いので、更に成長時間が長くなり、活性層の結晶品質が劣化する可能性がより高くなっていた。   Furthermore, in the case of VCSEL, since the total thickness of the p-type multilayer reflective film is as thick as about 3 μm, the growth time is further increased, and the possibility that the crystal quality of the active layer is deteriorated is increased.

また、GaInNAs系半導体材料を活性層に用いた場合、アニール温度を高くすると発振波長が短くなる。そのため、長波化には不利になってしまうという問題もあった。   In addition, when a GaInNAs-based semiconductor material is used for the active layer, the oscillation wavelength is shortened when the annealing temperature is increased. For this reason, there was a problem that it would be disadvantageous for longer waves.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、AlGaAs混晶よりなるp型クラッド層またはp型多層反射膜すなわちアルミニウム含有層を成長させる際に、GaInNAs系半導体材料よりなる活性層すなわち窒素含有層の結晶品質が劣化することを抑制し、発光特性を高めることができる半導体発光素子の製造方法および半導体発光素子、並びに光学モジュールを提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and its object is to provide an active material made of a GaInNAs semiconductor material when growing a p-type cladding layer or a p-type multilayer reflective film made of AlGaAs mixed crystal, that is, an aluminum-containing layer. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor light-emitting element, a semiconductor light-emitting element, and an optical module that can suppress the deterioration of crystal quality of the layer, that is, the nitrogen-containing layer, and improve the light emission characteristics.

本発明による半導体発光素子の製造方法は、基板の一面側に、3B族元素のうちの少なくともガリウム(Ga)と5B族元素のうちの少なくともヒ素(As)および窒素(N)とを含むGaAs系III−V族化合物半導体よりなる窒素含有層を形成する工程と、窒素含有層上に、3B族元素のうちの少なくともアルミニウム(Al)およびガリウム(Ga)と5B族元素のうちの少なくともヒ素(As)とを含むGaAs系III−V族化合物半導体よりなるアルミニウム含有層を400℃以上650℃以下の温度で形成する工程とを含むものである。このとき、窒素含有層およびアルミニウム含有層を形成するための5B族元素の原料として、600℃以下において分解効率が50%以上の有機材料を用いることが好ましい。   A method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention includes a GaAs-based material including at least one of gallium (Ga) of group 3B elements and at least arsenic (As) and nitrogen (N) of group 5B elements on one side of a substrate. A step of forming a nitrogen-containing layer made of a III-V compound semiconductor, and at least aluminum (Al) of the group 3B elements and gallium (Ga) and at least arsenic (As) of the group 5B elements on the nitrogen-containing layer. And a step of forming an aluminum-containing layer made of a GaAs-based III-V group compound semiconductor at a temperature of 400 ° C. or higher and 650 ° C. or lower. At this time, it is preferable to use an organic material having a decomposition efficiency of 50% or more at 600 ° C. or lower as a material for the Group 5B element for forming the nitrogen-containing layer and the aluminum-containing layer.

本発明による半導体発光素子は、基板と、基板の一面側に、3B族元素のうちの少なくともガリウム(Ga)と5B族元素のうちの少なくともヒ素(As)および窒素(N)とを含むGaAs系III−V族化合物半導体よりなる窒素含有層と、窒素含有層上に、3B族元素のうちの少なくともアルミニウム(Al)およびガリウム(Ga)と5B族元素のうちの少なくともヒ素(As)とを含むGaAs系III−V族化合物半導体により構成され、400℃以上650℃以下の温度で形成されたアルミニウム含有層とを備えたものである。   A semiconductor light-emitting device according to the present invention includes a substrate and a GaAs-based material including at least one of gallium (Ga) of group 3B elements and at least arsenic (As) and nitrogen (N) of group 5B elements on one surface side of the substrate. A nitrogen-containing layer made of a group III-V compound semiconductor, and on the nitrogen-containing layer, at least aluminum (Al) and gallium (Ga) among the group 3B elements and at least arsenic (As) among the group 5B elements are included. And an aluminum-containing layer made of a GaAs III-V group compound semiconductor and formed at a temperature of 400 ° C. or higher and 650 ° C. or lower.

本発明による光学モジュールは、基体上に、上記本発明による半導体発光素子を備えたものである。   An optical module according to the present invention includes the above-described semiconductor light emitting device according to the present invention on a substrate.

本発明の半導体発光素子の製造方法、または本発明の半導体発光素子によれば、窒素(N)を含むGaAs系III−V族化合物半導体よりなる窒素含有層を形成したのち、この窒素含有層上に、アルミニウム(Al)を含むGaAs系III−V族化合物半導体よりなるアルミニウム含有層を400℃以上650℃以下の比較的低い温度で形成するようにしたので、アルミニウム含有層を成長させる際に窒素含有層の結晶品質が高温により劣化することを抑制して、発光特性を向上させることができる。   According to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention or the semiconductor light emitting device of the present invention, after forming a nitrogen-containing layer made of a GaAs-based III-V compound semiconductor containing nitrogen (N), In addition, since an aluminum-containing layer made of a GaAs III-V group compound semiconductor containing aluminum (Al) is formed at a relatively low temperature of 400 ° C. or higher and 650 ° C. or lower, nitrogen is grown when the aluminum-containing layer is grown. It is possible to suppress the deterioration of the crystal quality of the containing layer due to a high temperature and improve the light emission characteristics.

特に、アルミニウム含有層を形成するための5B族元素の原料として、600℃以下において分解効率が50%以上の有機材料を用いるようにすれば、低温でも原料効率良くアルミニウム含有層を成長させることができる。   In particular, if an organic material having a decomposition efficiency of 50% or higher at 600 ° C. or lower is used as the 5B group element raw material for forming the aluminum-containing layer, the aluminum-containing layer can be grown efficiently even at low temperatures. it can.

本発明の光学モジュールによれば、本発明の半導体発光素子を備えたので、その優れた発光特性により高い性能を得ることができる。   According to the optical module of the present invention, since the semiconductor light emitting device of the present invention is provided, high performance can be obtained due to its excellent light emission characteristics.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る半導体レーザの構造を表すものである。この半導体レーザ10は、通信用長波長レーザとして用いられるものであり、例えば、基板11の表側に、n型クラッド層12,第1ガイド層13,活性層14,第2ガイド層15,p型第1クラッド層16,エッチングストップ層17,p型第2クラッド層18およびキャップ層19がこの順に積層された構成を有している。エッチングストップ層17,p型第2クラッド層18およびキャップ層19は、電流狭窄のため細い帯状の突条部とされており、活性層14の発光領域を制限するようになっている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows the structure of a semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. The semiconductor laser 10 is used as a long-wave laser for communication. For example, an n-type cladding layer 12, a first guide layer 13, an active layer 14, a second guide layer 15, and a p-type are formed on the front side of the substrate 11. The first clad layer 16, the etching stop layer 17, the p-type second clad layer 18 and the cap layer 19 are laminated in this order. The etching stop layer 17, the p-type second cladding layer 18 and the cap layer 19 are formed as thin strip-shaped protrusions for current confinement, and limit the light emitting region of the active layer 14.

基板11は、例えば、積層方向における厚さ(以下、単に厚さという)が100μmであり、ケイ素(Si)あるいはセレン(Se)などのn型不純物を添加したn型GaAsにより構成されている。n型クラッド層12は、例えば、厚さが2μmであり、ケイ素あるいはセレンなどのn型不純物を添加したn型Al0.47Ga0.53As混晶により構成されている。 For example, the substrate 11 has a thickness in the stacking direction (hereinafter simply referred to as a thickness) of 100 μm and is made of n-type GaAs to which an n-type impurity such as silicon (Si) or selenium (Se) is added. The n-type cladding layer 12 has, for example, a thickness of 2 μm and is composed of an n-type Al 0.47 Ga 0.53 As mixed crystal to which an n-type impurity such as silicon or selenium is added.

第1ガイド層13は、例えば、厚さが140nmであり、不純物を含まないGaAsにより構成されている。   For example, the first guide layer 13 has a thickness of 140 nm and is made of GaAs not containing impurities.

活性層14は、例えば、井戸層14A,14Cの間に障壁層14Bを設けたDQW(Double Quantum Well ;二重量子井戸)構造を有している。井戸層14A,14Cはそれぞれ、厚さが8nmであり、GaInNAs混晶により構成されている。すなわち、活性層14の井戸層14A,14Bは、窒素含有層となっている。障壁層14Bは、例えば、厚さが18nmであり、GaAsにより構成されている。   The active layer 14 has, for example, a DQW (Double Quantum Well) structure in which a barrier layer 14B is provided between the well layers 14A and 14C. Each of the well layers 14A and 14C has a thickness of 8 nm and is composed of a GaInNAs mixed crystal. That is, the well layers 14A and 14B of the active layer 14 are nitrogen-containing layers. The barrier layer 14B has a thickness of 18 nm, for example, and is made of GaAs.

第2ガイド層15は、例えば、厚さが140nmであり、不純物を含まないGaAsにより構成されている。   The second guide layer 15 has a thickness of, for example, 140 nm and is made of GaAs that does not contain impurities.

p型第1クラッド層16は、例えば、厚さが100nmであり、炭素(C)などのp型不純物を添加したp型Al0.47Ga0.53As混晶により構成されている。すなわち、p型第1クラッド層16は、アルミニウム含有層となっている。エッチングストップ層17は、例えば、厚さが100nmであり、炭素(C)などのp型不純物を添加したp型GaAsにより構成されている。p型第2クラッド層18は、例えば、厚さが1.4μmであり、炭素(C)などのp型不純物を添加したp型Al0.47Ga0.53As混晶により構成されている。すなわち、p型第2クラッド層18は、アルミニウム含有層となっている。キャップ層19は、例えば、厚さが300nmであり、炭素(C)などのp型不純物を高濃度に添加したp型GaAsにより構成されている。p型第1クラッド層16,エッチングストップ層17,p型第2クラッド層18およびキャップ層19は、後述するように、400℃以上650℃以下の温度で形成されている。 The p-type first cladding layer 16 has, for example, a thickness of 100 nm and is composed of a p-type Al 0.47 Ga 0.53 As mixed crystal to which a p-type impurity such as carbon (C) is added. That is, the p-type first cladding layer 16 is an aluminum-containing layer. For example, the etching stop layer 17 has a thickness of 100 nm and is made of p-type GaAs to which a p-type impurity such as carbon (C) is added. The p-type second cladding layer 18 has a thickness of 1.4 μm, for example, and is composed of a p-type Al 0.47 Ga 0.53 As mixed crystal to which a p-type impurity such as carbon (C) is added. That is, the p-type second cladding layer 18 is an aluminum-containing layer. The cap layer 19 has a thickness of 300 nm, for example, and is made of p-type GaAs to which a p-type impurity such as carbon (C) is added at a high concentration. The p-type first cladding layer 16, the etching stop layer 17, the p-type second cladding layer 18 and the cap layer 19 are formed at a temperature of 400 ° C. or higher and 650 ° C. or lower as will be described later.

p型第1クラッド層16ないしキャップ層19の表面および側面には、例えば二酸化ケイ素(SiO2 )よりなる絶縁膜20が形成されている。絶縁膜20には、キャップ層19の上面に対応して開口が設けられている。 An insulating film 20 made of, for example, silicon dioxide (SiO 2 ) is formed on the surface and side surfaces of the p-type first cladding layer 16 or the cap layer 19. The insulating film 20 has an opening corresponding to the upper surface of the cap layer 19.

絶縁膜20の表面には、p側電極31が形成されている。p側電極31は、例えば金(Au)層,金(Au)とゲルマニウム(Ge)との合金層および金(Au)層が順次積層された構造を有しており、絶縁膜20の開口を介してキャップ層19と電気的に接続されている。また、基板11の裏側には、n側電極32が形成されている。n側電極32は、例えばチタン(Ti)層,白金(Pt)層および金(Au)層を順次積層して熱処理により合金化した構造を有しており、基板11と電気的に接続されている。   A p-side electrode 31 is formed on the surface of the insulating film 20. The p-side electrode 31 has a structure in which, for example, a gold (Au) layer, an alloy layer of gold (Au) and germanium (Ge), and a gold (Au) layer are sequentially stacked, and an opening of the insulating film 20 is formed. And is electrically connected to the cap layer 19. An n-side electrode 32 is formed on the back side of the substrate 11. The n-side electrode 32 has a structure in which, for example, a titanium (Ti) layer, a platinum (Pt) layer, and a gold (Au) layer are sequentially laminated and alloyed by heat treatment, and is electrically connected to the substrate 11. Yes.

更に、この半導体レーザ10では、共振器方向において対向する一対の側面が共振器端面となっており、一対の共振器端面には一対の反射鏡膜(図示せず)がそれぞれ形成されている。これら一対の反射鏡膜のうち一方は低反射率となるように、他方は高反射率となるように反射率がそれぞれ調整されている。これにより、活性層14において発生した光は一対の反射鏡膜の間を往復して増幅され、低反射率側の反射鏡膜からレーザビームとして積層方向に対して垂直な方向に出射するようになっている。   Further, in the semiconductor laser 10, a pair of side surfaces facing each other in the resonator direction are resonator end faces, and a pair of reflecting mirror films (not shown) are formed on the pair of resonator end faces. The reflectance is adjusted so that one of the pair of reflecting mirror films has a low reflectance and the other has a high reflectance. Thereby, the light generated in the active layer 14 is amplified by reciprocating between the pair of reflecting mirror films so as to be emitted from the reflecting mirror film on the low reflectance side as a laser beam in a direction perpendicular to the stacking direction. It has become.

この半導体レーザ10は、例えば次のようにして製造することができる。   The semiconductor laser 10 can be manufactured as follows, for example.

まず、例えば、上述した厚さおよび材料よりなる基板11を用意し、この基板11の表側に、n型クラッド層12ないしキャップ層19を順次成長させる。成長工程は例えばMOCVD法により行い、各層の構成材料に応じて、基板11の温度(成長温度)および使用するV族原料を以下のように異ならせる。   First, for example, a substrate 11 made of the above-described thickness and material is prepared, and an n-type cladding layer 12 or a cap layer 19 is sequentially grown on the front side of the substrate 11. The growth process is performed by, for example, the MOCVD method, and the temperature of the substrate 11 (growth temperature) and the V group raw material to be used are varied as follows according to the constituent material of each layer.

すなわち、基板11の表側に、n型クラッド層12および第1ガイド層13を順次成長させる。このとき、成長温度は例えば750℃程度とし、V族原料としては例えばアルシンを用いる。   That is, the n-type cladding layer 12 and the first guide layer 13 are sequentially grown on the front side of the substrate 11. At this time, the growth temperature is set to about 750 ° C., for example, and arsine is used as the group V material.

次いで、第1ガイド層13上に、窒素含有層である活性層14と、第2ガイド層15とを順次形成する。このとき、成長温度は例えば500℃とし、V族原料としては、例えばTBAs(ターシャリブチルアルシン)を用いる。   Next, an active layer 14 that is a nitrogen-containing layer and a second guide layer 15 are sequentially formed on the first guide layer 13. At this time, the growth temperature is, for example, 500 ° C., and, for example, TBAs (tertiary butyl arsine) is used as the group V raw material.

続いて、第2ガイド層15上に、アルミニウム含有層であるp型第1クラッド層16,エッチングストップ層17,アルミニウム含有層であるp型第2クラッド層18,およびキャップ層19を順次形成する。p型第1クラッド層16ないしキャップ層19のキャリア濃度は、使用する有機金属材料からの炭素のオートドーピングにより調整する。   Subsequently, a p-type first cladding layer 16 that is an aluminum-containing layer, an etching stop layer 17, a p-type second cladding layer 18 that is an aluminum-containing layer, and a cap layer 19 are sequentially formed on the second guide layer 15. . The carrier concentration of the p-type first cladding layer 16 to the cap layer 19 is adjusted by auto-doping of carbon from the organometallic material used.

p型第1クラッド層16ないしキャップ層19は、成長温度を例えば400℃以上650℃以下の比較的低い温度として形成する。400℃よりも低温では、一般にV族原料の分解効率が不十分であり、650℃より高温では活性層14の結晶品質が劣化するおそれがあるからである。これにより、本実施の形態では、p型第1クラッド層16ないしキャップ層19を成長させる際に活性層14の結晶品質が高温により劣化することを抑制することができる。   The p-type first cladding layer 16 to the cap layer 19 are formed at a relatively low temperature of, for example, 400 ° C. or more and 650 ° C. or less. This is because the decomposition efficiency of the group V raw material is generally insufficient at a temperature lower than 400 ° C., and the crystal quality of the active layer 14 may deteriorate at a temperature higher than 650 ° C. Thereby, in this Embodiment, when growing the p-type 1st clad layer 16 thru | or the cap layer 19, it can suppress that the crystal quality of the active layer 14 deteriorates by high temperature.

更に、400℃以上600℃以下とすればより好ましく、450℃以上600℃以下とすれば更に好ましく、550℃ないし600℃程度とすれば最も好ましい。   Further, it is more preferably 400 ° C. or more and 600 ° C. or less, more preferably 450 ° C. or more and 600 ° C. or less, and most preferably 550 ° C. to 600 ° C.

このとき、V族原料としては、300Kにおいて蒸気圧が101324.72Pa(760Torr)以下の有機材料、すなわち有機金属材料を用いることが好ましい。また、600℃以下において分解効率が50%以上の有機材料を用いることが好ましい。低温でも原料効率を良くすることができるからである。このような有機材料としては、TBAs,EAs(モノエチルアルシン),TEAs(トリエチルアルシン)あるいはTMAs(トリメチルアルシン)などが好ましい。TMAlやTMGaなどのIII族原料に含まれる炭素に加えて、これらの有機V族材料に含まれる炭素も結晶内に取り込まれるので、p型第1クラッド層16ないしキャップ層19のキャリア濃度を更に高くすることができるからである(例えば、特許文献2参照。)。また、図2に示したように、V/III比を調整することによりp型第1クラッド層16ないしキャップ層19のキャリア濃度を容易に制御することができるからである。更に、窒素と水素(H)とは結合力が強いので、有機V族原料のほうがアルシンよりも成長中に発生する水素ラジカルの量も少なくなり、活性層14に取り込まれる水素の量を低減することができるからである。ここでV/III比とはV族原料ガスとIII族原料ガスとのモル流量比をいう。   At this time, it is preferable to use an organic material having a vapor pressure of 101324.72 Pa (760 Torr) or less at 300 K, that is, an organic metal material, as the group V raw material. In addition, it is preferable to use an organic material having a decomposition efficiency of 50% or more at 600 ° C. or lower. This is because the raw material efficiency can be improved even at low temperatures. As such an organic material, TBAs, EAs (monoethylarsine), TEAs (triethylarsine), TMAs (trimethylarsine), or the like is preferable. In addition to carbon contained in Group III materials such as TMAl and TMGa, carbon contained in these organic Group V materials is also taken into the crystal, so that the carrier concentration of the p-type first cladding layer 16 or cap layer 19 is further increased. This is because it can be increased (for example, see Patent Document 2). Further, as shown in FIG. 2, the carrier concentration of the p-type first cladding layer 16 to the cap layer 19 can be easily controlled by adjusting the V / III ratio. Furthermore, since nitrogen and hydrogen (H) have a strong bonding force, the amount of hydrogen radicals generated during growth is smaller in the organic group V material than in arsine, and the amount of hydrogen taken into the active layer 14 is reduced. Because it can. Here, the V / III ratio refers to the molar flow rate ratio between the Group V source gas and the Group III source gas.

なお、図2は、V/III比とp型Al0.47Ga0.53As混晶のキャリア濃度との関係を調べた実験結果を表すものであり、成長温度は600℃とし、V族材料としてはTBAsを用いた。図2では、V/III比が約8程度で1×1018cm-3のキャリア濃度が得られており、V/III比を高くすればキャリア濃度を容易に減らせることが分かる。また、アルミニウム組成を高くすれば更にキャリア濃度を高くすることが可能である。 FIG. 2 shows the experimental results of examining the relationship between the V / III ratio and the carrier concentration of the p-type Al 0.47 Ga 0.53 As mixed crystal. The growth temperature is 600 ° C. and the group V material is TBAs. Was used. In FIG. 2, a carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 is obtained at a V / III ratio of about 8, and it can be seen that the carrier concentration can be easily reduced by increasing the V / III ratio. Further, if the aluminum composition is increased, the carrier concentration can be further increased.

p型第1クラッド層16ないしキャップ層19を形成したのち、例えば窒素(N2 )雰囲気中で600℃、2minのアニールを行い、活性層14の結晶品質を改善すると共に水素の除去を行う。 After forming the p-type first cladding layer 16 to the cap layer 19, annealing is performed at 600 ° C. for 2 minutes, for example, in a nitrogen (N 2 ) atmosphere to improve the crystal quality of the active layer 14 and remove hydrogen.

アニールを行ったのち、キャップ層19の上に図示しないマスクを形成し、このマスクを利用して例えばエッチングにより、キャップ層19,p型第2クラッド層18およびエッチングストップ層17を選択的に除去して細い帯状の突条部とし、図示しないマスクを除去する。   After annealing, a mask (not shown) is formed on the cap layer 19, and the cap layer 19, the p-type second cladding layer 18 and the etching stop layer 17 are selectively removed by using this mask, for example, by etching. Thus, a thin strip-shaped protrusion is formed, and a mask (not shown) is removed.

マスクを除去したのち、基板11の全面にわたって、例えば蒸着法により、上述した材料よりなる絶縁膜20を形成し、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより絶縁膜20を選択的に除去して、キャップ層19上に開口を形成する。   After removing the mask, the insulating film 20 made of the above-described material is formed over the entire surface of the substrate 11 by, for example, vapor deposition. The insulating film 20 is selectively removed by, for example, photolithography and etching, and the upper surface of the cap layer 19 is removed. An opening is formed in

絶縁膜20に開口を形成したのち、基板11の上全面に、例えば真空蒸着法によりチタン,白金および金を順次積層し、合金化して、p側電極31を形成する。p側電極31を形成したのち、基板11を例えば100μm程度の厚さとなるように研削し、p側電極31と同様にして、基板11の反対側の全面に、例えば真空蒸着法により金,AuGeおよび金を順次積層し、合金化してn側電極32を形成する。   After the opening is formed in the insulating film 20, titanium, platinum and gold are sequentially laminated on the entire upper surface of the substrate 11 by, for example, a vacuum deposition method and alloyed to form the p-side electrode 31. After the p-side electrode 31 is formed, the substrate 11 is ground to a thickness of, for example, about 100 μm. Similarly to the p-side electrode 31, gold, AuGe is formed on the entire surface on the opposite side of the substrate 11 by, for example, vacuum deposition. Then, the n-side electrode 32 is formed by sequentially laminating and alloying them.

n側電極32およびp側電極31を形成したのち、基板11を所定の大きさに整え、共振器長方向において対向する一対の共振器端面に図示しない反射鏡膜を形成する。これにより、図1に示した半導体レーザ10が完成する。   After the n-side electrode 32 and the p-side electrode 31 are formed, the substrate 11 is adjusted to a predetermined size, and a reflecting mirror film (not shown) is formed on a pair of resonator end faces facing in the resonator length direction. Thereby, the semiconductor laser 10 shown in FIG. 1 is completed.

この半導体レーザ10では、n側電極32とp側電極31との間に所定の電圧が印加されると、活性層14に電流が注入されて、電子−正孔再結合により発光が起こる。この光は、図示しない一対の反射鏡膜により反射され、その間を往復してレーザ発振を生じ、レーザビームとして外部に射出される。ここでは、アルミニウム含有層であるp型第1クラッド層16およびp型第2クラッド層18と、エッチングストップ層17と、キャップ層19とが400℃以上650℃以下の比較的低い温度で形成されているので、p型第1クラッド層16ないしキャップ層19を成長させる際に活性層14の井戸層14A,14Cの結晶品質が高温により劣化することが抑制されている。よって、発光特性が向上する。   In this semiconductor laser 10, when a predetermined voltage is applied between the n-side electrode 32 and the p-side electrode 31, a current is injected into the active layer 14 and light emission occurs due to electron-hole recombination. This light is reflected by a pair of reflecting mirror films (not shown), reciprocates between them to generate laser oscillation, and is emitted to the outside as a laser beam. Here, the p-type first cladding layer 16 and the p-type second cladding layer 18, which are aluminum-containing layers, the etching stop layer 17, and the cap layer 19 are formed at a relatively low temperature of 400 ° C. or more and 650 ° C. or less. Therefore, when the p-type first cladding layer 16 to the cap layer 19 are grown, the crystal quality of the well layers 14A and 14C of the active layer 14 is suppressed from deteriorating due to a high temperature. Therefore, the light emission characteristics are improved.

(光学モジュール)
図3は、このような半導体レーザ10を備えた光学モジュールの構成を概略的に表したものである。この光学モジュール100は、高速光通信システムにおいて光信号と電気信号とを変換するFEM(フロントエンドモジュール)などとして用いられるものであり、基体101上に、送信部110と受信部120とを備えている。送信部110および受信部120には、図示しないコネクタを介してファイバ130,140がそれぞれ接続されている。
(Optical module)
FIG. 3 schematically shows the configuration of an optical module including such a semiconductor laser 10. The optical module 100 is used as an FEM (front end module) that converts an optical signal and an electric signal in a high-speed optical communication system, and includes a transmission unit 110 and a reception unit 120 on a base 101. Yes. Fibers 130 and 140 are connected to the transmission unit 110 and the reception unit 120 via connectors (not shown), respectively.

送信部110は、例えば、上述した半導体レーザ10およびこの半導体レーザ10を駆動するドライバ112を有している。ドライバ112としては、公知のドライバIC(Integrated Circuit;集積回路)を用いることができる。   The transmission unit 110 includes, for example, the semiconductor laser 10 described above and a driver 112 that drives the semiconductor laser 10. As the driver 112, a known driver IC (Integrated Circuit) can be used.

受信部120は、例えば、光電変換素子(フォトダイオード)121およびTIA(トランスインピーダンスアンプリファイア)やLIA(リミティングインピーダンスアンプリファイア)等の増幅器122を備えた一般的なものである。   The receiving unit 120 is a general unit including, for example, a photoelectric conversion element (photodiode) 121 and an amplifier 122 such as a TIA (transimpedance amplifier) or LIA (limiting impedance amplifier).

この光学モジュール100では、送信部110において、外部から供給された電気信号S1に基づいてドライバ112により半導体レーザ10が駆動され、光信号P1がファイバ130を介して送信される。また、受信部120において、ファイバ140を介して供給された光信号P2が光電変換素子121に入射して電気信号に変換され、この電気信号が増幅器122により増幅され、必要な変換処理が加えられて電気信号S2として外部へ出力される。ここで、光学モジュール100は、本実施の形態の半導体レーザ10を備えているので、半導体レーザ10の優れた発光特性により高い性能が得られる。   In the optical module 100, in the transmission unit 110, the semiconductor laser 10 is driven by the driver 112 based on the electric signal S1 supplied from the outside, and the optical signal P1 is transmitted through the fiber 130. In the receiving unit 120, the optical signal P2 supplied via the fiber 140 is incident on the photoelectric conversion element 121 and converted into an electric signal. The electric signal is amplified by the amplifier 122, and necessary conversion processing is applied. And output to the outside as an electrical signal S2. Here, since the optical module 100 includes the semiconductor laser 10 of the present embodiment, high performance can be obtained due to the excellent light emission characteristics of the semiconductor laser 10.

このように本実施の形態では、アルミニウム含有層であるp型第1クラッド層16およびp型第2クラッド層18と、エッチングストップ層17と、キャップ層19とを400℃以上650℃以下の比較的低い温度で形成するようにしたので、p型第1クラッド層16ないしキャップ層19を成長させる際に活性層14の井戸層14A,14Cの結晶品質が高温により劣化することを抑制し、発光特性を向上させることができる。従って、この半導体レーザ10を用いた光学モジュール100においても、性能が向上する。   Thus, in the present embodiment, the p-type first cladding layer 16 and the p-type second cladding layer 18, which are aluminum-containing layers, the etching stop layer 17, and the cap layer 19 are compared at 400 ° C. or more and 650 ° C. or less. Since the p-type first cladding layer 16 to the cap layer 19 are grown, the crystal quality of the well layers 14A and 14C of the active layer 14 is prevented from deteriorating due to a high temperature, so that light emission is achieved. Characteristics can be improved. Therefore, the performance of the optical module 100 using the semiconductor laser 10 is also improved.

(第2の実施の形態)
図4は、本発明の第2の実施の形態に係る半導体レーザ40の構造を表すものである。この半導体レーザ40は、VCSELであり、例えば、基板41の表側に、n型多層反射膜42,第1ガイド層43,活性層44,第2ガイド層45,電流狭窄層46,p型多層反射膜47およびキャップ層48がこの順に積層された構成を有している。第1GaAs層43ないしキャップ層48は、略円柱状のメサ領域とされており、電流狭窄層46により活性層44の発光領域が制限されるようになっている。
(Second Embodiment)
FIG. 4 shows the structure of a semiconductor laser 40 according to the second embodiment of the present invention. The semiconductor laser 40 is a VCSEL. For example, an n-type multilayer reflective film 42, a first guide layer 43, an active layer 44, a second guide layer 45, a current confinement layer 46, and a p-type multilayer reflective are provided on the front side of the substrate 41. The film 47 and the cap layer 48 are stacked in this order. The first GaAs layer 43 or the cap layer 48 is a substantially cylindrical mesa region, and the light emission region of the active layer 44 is limited by the current confinement layer 46.

基板41は、例えば、厚さが約150μmであり、ケイ素あるいはセレンなどのn型不純物を添加したn型GaAsにより構成されている。n型多層反射膜42は、例えば、厚さが約90nmであり、ケイ素あるいはセレンなどのn型不純物を添加したn型Al0.9 Ga0.1 As混晶層と、厚さが約80nmであり、ケイ素あるいはセレンなどのn型不純物を添加したn型GaAs層とを交互に例えば35対積層した構造を有するDBR(Distributed Bragg Reflector ;分布型ブラッグ反射)ミラーである。なお、n型多層反射膜42の界面には、低抵抗化のため、厚さが約20nmであり、組成を線形に変化させたグレーデッド層(図示せず)が挿入されている。 The substrate 41 has, for example, a thickness of about 150 μm and is made of n-type GaAs to which an n-type impurity such as silicon or selenium is added. The n-type multilayer reflective film 42 has, for example, a thickness of about 90 nm, an n-type Al 0.9 Ga 0.1 As mixed crystal layer to which an n-type impurity such as silicon or selenium is added, and a thickness of about 80 nm. Alternatively, it is a DBR (Distributed Bragg Reflector) mirror having a structure in which, for example, 35 pairs of n-type GaAs layers doped with an n-type impurity such as selenium are alternately stacked. A graded layer (not shown) having a thickness of about 20 nm and a linearly changing composition is inserted at the interface of the n-type multilayer reflective film 42 to reduce resistance.

第1ガイド層43は、例えば、厚さが約170nmであり、不純物を含まないGaAsにより構成されている。   The first guide layer 43 has a thickness of, for example, about 170 nm and is made of GaAs that does not contain impurities.

活性層44は、例えば、井戸層の間に障壁層を設けたTQW(Triple Quantum Well ;三重量子井戸)構造を有している。各井戸層は、例えば、厚さが8nmであり、GaInNAs混晶により構成されている。すなわち、活性層14の井戸層は、窒素含有層となっている。各障壁層は、例えば、厚さが10nmであり、GaAsにより構成されている。   The active layer 44 has, for example, a TQW (Triple Quantum Well) structure in which a barrier layer is provided between well layers. Each well layer has, for example, a thickness of 8 nm and is composed of a GaInNAs mixed crystal. That is, the well layer of the active layer 14 is a nitrogen-containing layer. Each barrier layer has a thickness of 10 nm, for example, and is made of GaAs.

第2ガイド層45は、例えば、厚さが約170nmであり、不純物を含まないGaAsにより構成されている。なお、活性層44を含めた活性領域(光が共振する領域)の厚さは、発振波長λに基づいて制御されている。   The second guide layer 45 has a thickness of, for example, about 170 nm and is made of GaAs that does not contain impurities. Note that the thickness of the active region (the region where light resonates) including the active layer 44 is controlled based on the oscillation wavelength λ.

電流狭窄層46は、例えば、ヒ化アルミニウム(AlAs)よりなる低抵抗領域46Aの周囲に、ヒ化アルミニウムを酸化させた環状の高抵抗領域46Bを有し、電流は低抵抗領域46Aのみに狭窄されるようになっている。低抵抗領域46Aに対応する活性層44の領域が発光領域となっている。   The current confinement layer 46 has, for example, an annular high resistance region 46B obtained by oxidizing aluminum arsenide around a low resistance region 46A made of aluminum arsenide (AlAs), and the current is confined only in the low resistance region 46A. It has come to be. A region of the active layer 44 corresponding to the low resistance region 46A is a light emitting region.

p型多層反射膜47は、例えば、厚さが約90nmであり、炭素などのp型不純物を添加したp型Al0.9 Ga0.1 As混晶層と、厚さが約80nmであり、炭素などのp型不純物を添加したp型GaAs層を交互に例えば30対積層した構造を有するDBRミラーである。すなわち、p型多層反射膜45は、アルミニウム含有層となっている。キャップ層48は、例えば、厚さが80nmであり、炭素などのp型不純物を高濃度に添加したp型GaAsにより構成されている。p型多層反射膜47およびキャップ層48は、後述するように、400℃以上650℃以下の温度で形成されている。 The p-type multilayer reflective film 47 has a thickness of about 90 nm, for example, a p-type Al 0.9 Ga 0.1 As mixed crystal layer to which a p-type impurity such as carbon is added, and a thickness of about 80 nm. The DBR mirror has a structure in which, for example, 30 pairs of p-type GaAs layers doped with p-type impurities are alternately stacked. That is, the p-type multilayer reflective film 45 is an aluminum-containing layer. The cap layer 48 has a thickness of 80 nm, for example, and is made of p-type GaAs to which a p-type impurity such as carbon is added at a high concentration. The p-type multilayer reflective film 47 and the cap layer 48 are formed at a temperature of 400 ° C. or higher and 650 ° C. or lower, as will be described later.

n型多層反射膜42ないしキャップ層48の表面および側面には、例えば二酸化ケイ素(SiO2 )よりなる絶縁膜49が形成されている。絶縁膜49には、キャップ層48の上面に対応して開口が設けられている。絶縁膜49の表面にはp側電極51が形成され、基板41の裏側にはn側電極52が設けられている。p側電極51およびn側電極52は、p側電極51に光を取り出すための開口が設けられていることを除いては、第1の実施の形態の半導体レーザ10におけるp側電極31およびn側電極32と同様に構成されている。 An insulating film 49 made of, for example, silicon dioxide (SiO 2 ) is formed on the surface and side surfaces of the n-type multilayer reflective film 42 or the cap layer 48. The insulating film 49 is provided with an opening corresponding to the upper surface of the cap layer 48. A p-side electrode 51 is formed on the surface of the insulating film 49, and an n-side electrode 52 is provided on the back side of the substrate 41. The p-side electrode 51 and the n-side electrode 52 are the same as the p-side electrode 31 and n in the semiconductor laser 10 of the first embodiment except that the p-side electrode 51 is provided with an opening for extracting light. The configuration is the same as that of the side electrode 32.

この半導体レーザ40は、例えば次のようにして製造することができる。   The semiconductor laser 40 can be manufactured as follows, for example.

まず、例えば、上述した厚さおよび材料よりなる基板41を用意し、この基板41の表側に、n型多層反射膜42ないしキャップ層48を順次成長させる。成長工程は例えばMOCVD法により行い、各層の構成材料に応じて、基板41の温度および使用するV族原料を以下のように異ならせる。   First, for example, a substrate 41 made of the above-described thickness and material is prepared, and an n-type multilayer reflective film 42 or a cap layer 48 is sequentially grown on the front side of the substrate 41. The growth process is performed by, for example, the MOCVD method, and the temperature of the substrate 41 and the V group raw material to be used are varied as follows according to the constituent material of each layer.

すなわち、基板41の表側に、n型多層反射膜42および第1ガイド層43を順次成長させる。このとき、基板41の温度は例えば750℃程度とし、V族原料としては例えばアルシンを用いる。なお、n型多層反射膜42の界面には、低抵抗化のため、上述したグレーデッド層(図示せず)を挿入する。   That is, the n-type multilayer reflective film 42 and the first guide layer 43 are sequentially grown on the front side of the substrate 41. At this time, the temperature of the substrate 41 is about 750 ° C., for example, and arsine is used as the V group material. The above-described graded layer (not shown) is inserted at the interface of the n-type multilayer reflective film 42 in order to reduce the resistance.

次いで、第1ガイド層43上に、窒素含有層である活性層44と、第2ガイド層45と、電流狭窄層46を形成するためのAlAs層(図示せず)を順次形成する。このとき、基板41の温度は例えば500℃とし、V族原料としては、例えばTBAsを用いる。   Next, an active layer 44 that is a nitrogen-containing layer, a second guide layer 45, and an AlAs layer (not shown) for forming the current confinement layer 46 are sequentially formed on the first guide layer 43. At this time, the temperature of the substrate 41 is, for example, 500 ° C., and, for example, TBAs is used as the group V material.

続いて、電流狭窄層46を形成するためのAlAs層上に、アルミニウム含有層であるp型多層反射膜47と、キャップ層48とを順次形成する。p型多層反射膜47およびキャップ層48のキャリア濃度は、使用する有機金属材料からの炭素のオートドーピングにより調整する。   Subsequently, a p-type multilayer reflective film 47 that is an aluminum-containing layer and a cap layer 48 are sequentially formed on the AlAs layer for forming the current confinement layer 46. The carrier concentrations of the p-type multilayer reflective film 47 and the cap layer 48 are adjusted by auto-doping carbon from the organometallic material used.

p型多層反射膜47およびキャップ層48は、第1の実施の形態におけるp型第1クラッド層16ないしキャップ層19と同様に、基板41の温度を例えば400℃以上650℃以下の比較的低い温度として形成する。400℃よりも低温では、一般にV族原料の分解効率が不十分であり、650℃より高温では活性層44の結晶品質が劣化するおそれがあるからである。これにより、本実施の形態では、p型多層反射膜47およびキャップ層48を成長させる際に活性層44の結晶品質が高温により劣化することを抑制することができる。   The p-type multilayer reflective film 47 and the cap layer 48 have a relatively low temperature of the substrate 41 of, for example, 400 ° C. or more and 650 ° C. or less, as with the p-type first cladding layer 16 to the cap layer 19 in the first embodiment. Form as temperature. This is because the decomposition efficiency of the group V raw material is generally insufficient at a temperature lower than 400 ° C., and the crystal quality of the active layer 44 may be deteriorated at a temperature higher than 650 ° C. Thereby, in this Embodiment, when growing the p-type multilayer reflective film 47 and the cap layer 48, it can suppress that the crystal quality of the active layer 44 deteriorates by high temperature.

更に、第1の実施の形態におけるp型第1クラッド層16ないしキャップ層19と同様に、400℃以上600℃以下とすればより好ましく、450℃以上600℃以下とすれば更に好ましく、550℃ないし600℃程度とすれば最も好ましい。   Further, similarly to the p-type first cladding layer 16 or the cap layer 19 in the first embodiment, it is more preferably 400 ° C. or more and 600 ° C. or less, more preferably 450 ° C. or more and 600 ° C. or less, and further preferably 550 ° C. It is most preferable if it is set to about 600 ° C.

このとき、V族原料としては、第1の実施の形態におけるp型第1クラッド層16ないしキャップ層19と同様に、300Kにおいて蒸気圧が101324.72Pa(760Torr)以下の有機材料、すなわち有機金属材料を用いることが好ましい。また、600℃以下において分解効率が50%以上の有機材料を用いることが好ましい。低温でも原料効率を良くすることができるからである。このような有機材料としては、TBAs,EAs,TEAs,TMAsなどが好ましい。TMAlやTMGaなどのIII族原料に含まれる炭素に加えて、これらの有機V族原料に含まれる炭素も結晶内に取り込まれるので、p型多層反射膜47およびキャップ層48のキャリア濃度を更に高くすることができるからである(例えば、特許文献3参照。)。また、第1の実施の形態において図2を参照して説明したように、V/III比を調整することによりp型多層反射膜47およびキャップ層48のキャリア濃度を容易に制御することができるからである。とりわけ、p型多層反射膜47では、ヘテロ界面のバンド不連続による抵抗増加が大きな問題となり、1019cm-3台の高キャリア濃度を有するハイドーピング層を挿入することにより抵抗を低減させる必要があるが、有機V族原料を用いることによりアルミニウム組成の高い層ではV/III比の制御により1019cm-3台の高濃度のドーピングを可能とすることができる。更に、窒素と水素(H)とは結合力が強いので、有機V族原料のほうがアルシンよりも成長中に発生する水素ラジカルの量も少なくなり、活性層44に取り込まれる水素の量を低減することができる。 At this time, as the group V raw material, an organic material having a vapor pressure of 101324.72 Pa (760 Torr) or less at 300 K, that is, an organic metal, as in the p-type first cladding layer 16 to the cap layer 19 in the first embodiment. It is preferable to use a material. Moreover, it is preferable to use an organic material having a decomposition efficiency of 50% or more at 600 ° C. or lower. This is because the raw material efficiency can be improved even at low temperatures. As such an organic material, TBAs, EAs, TEAs, TMAs and the like are preferable. In addition to carbon contained in Group III materials such as TMAl and TMGa, carbon contained in these organic Group V materials is also taken into the crystal, so that the carrier concentration of the p-type multilayer reflective film 47 and the cap layer 48 is further increased. It is because it can do (for example, refer patent document 3). Further, as described with reference to FIG. 2 in the first embodiment, the carrier concentration of the p-type multilayer reflective film 47 and the cap layer 48 can be easily controlled by adjusting the V / III ratio. Because. In particular, in the p-type multilayer reflective film 47, an increase in resistance due to band discontinuity at the heterointerface becomes a serious problem, and it is necessary to reduce the resistance by inserting a high doping layer having a high carrier concentration of 10 19 cm −3. However, by using an organic group V raw material, a layer having a high aluminum composition can be doped at a high concentration of 10 19 cm −3 by controlling the V / III ratio. Furthermore, since nitrogen and hydrogen (H) have a strong binding force, the amount of hydrogen radicals generated during growth is smaller in the organic group V material than in arsine, and the amount of hydrogen taken into the active layer 44 is reduced. be able to.

p型多層反射膜47およびキャップ層48を形成したのち、例えば窒素(N2 )雰囲気中で600℃、2minのアニールを行い、活性層44の結晶品質を改善すると共に水素の除去を行う。 After the p-type multilayer reflective film 47 and the cap layer 48 are formed, annealing is performed at 600 ° C. for 2 minutes, for example, in a nitrogen (N 2 ) atmosphere to improve the crystal quality of the active layer 44 and remove hydrogen.

アニールを行ったのち、キャップ層48の上に図示しないマスクを形成し、このマスクを利用して例えばエッチングにより、キャップ層48,p型多層反射膜47,電流狭窄層46を形成するためのAlAs層,第2ガイド層45,活性層44および第1ガイド層43を選択的に除去して略円柱状のメサ領域とし、図示しないマスクを除去する。   After the annealing, a mask (not shown) is formed on the cap layer 48, and AlAs for forming the cap layer 48, the p-type multilayer reflective film 47, and the current confinement layer 46 by using this mask, for example, by etching. The layer, the second guide layer 45, the active layer 44, and the first guide layer 43 are selectively removed to form a substantially cylindrical mesa region, and a mask (not shown) is removed.

マスクを除去したのち、例えば水蒸気中で加熱することにより、メサ領域に露出したAlAs層を周辺から中央に向かって環状に酸化させることにより、低抵抗領域46Aおよび高抵抗領域46Bを有する電流狭窄層46を形成する。   After removing the mask, the current confinement layer having the low resistance region 46A and the high resistance region 46B is obtained by, for example, heating in water vapor to oxidize the AlAs layer exposed in the mesa region in a ring shape from the periphery toward the center. 46 is formed.

電流狭窄層46を形成したのち、基板41の全面にわたって、例えば蒸着法により、上述した材料よりなる絶縁膜49を形成し、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより絶縁膜49を選択的に除去して、キャップ層48上に開口を形成する。   After forming the current confinement layer 46, the insulating film 49 made of the above-described material is formed over the entire surface of the substrate 41 by, for example, vapor deposition, and the insulating film 49 is selectively removed by, for example, photolithography and etching, and the cap An opening is formed on layer 48.

絶縁膜49に開口を形成したのち、第1の実施の形態のp側電極31およびn側電極32と同様にしてp側電極51およびn側電極52をそれぞれ形成する。これにより、図4に示した半導体レーザ40が完成する。   After the opening is formed in the insulating film 49, the p-side electrode 51 and the n-side electrode 52 are formed in the same manner as the p-side electrode 31 and the n-side electrode 32 of the first embodiment. Thereby, the semiconductor laser 40 shown in FIG. 4 is completed.

この半導体レーザ40では、n側電極52とp側電極51との間に所定の電圧が印加されると、p側電極51から供給される駆動電流は電流狭窄層46により電流狭窄されたのち活性層44に注入され、電子−正孔再結合により発光が起こる。この光は、n型多層反射膜42およびp型多層反射膜47により反射され、その間を往復してレーザ発振を生じ、レーザビームとしてp側電極51の開口から外部に射出される。ここでは、アルミニウム含有層であるp型多層反射膜47と、キャップ層48とが400℃以上650℃以下の比較的低い温度で形成されているので、p型多層反射膜47およびキャップ層48を成長させる際に活性層44の井戸層の結晶品質が高温により劣化することが抑制されている。よって、発光特性が向上する。   In this semiconductor laser 40, when a predetermined voltage is applied between the n-side electrode 52 and the p-side electrode 51, the drive current supplied from the p-side electrode 51 is activated after the current confinement is confined by the current confinement layer 46. Light is emitted by being injected into the layer 44 and electron-hole recombination. This light is reflected by the n-type multilayer reflective film 42 and the p-type multilayer reflective film 47, reciprocates between them to generate laser oscillation, and is emitted from the opening of the p-side electrode 51 to the outside as a laser beam. Here, the p-type multilayer reflective film 47, which is an aluminum-containing layer, and the cap layer 48 are formed at a relatively low temperature of 400 ° C. or higher and 650 ° C. or lower. It is suppressed that the crystal quality of the well layer of the active layer 44 deteriorates due to a high temperature during the growth. Therefore, the light emission characteristics are improved.

この半導体レーザ40は、第1の実施の形態の半導体レーザ10と同様にして光学モジュール100を構成することが可能である。   This semiconductor laser 40 can constitute the optical module 100 in the same manner as the semiconductor laser 10 of the first embodiment.

このように本実施の形態では、アルミニウム含有層であるp型多層反射膜47と、キャップ層48とを400℃以上650℃以下の比較的低い温度で形成するようにしたので、p型多層反射膜47およびキャップ層48を成長させる際に活性層44の井戸層の結晶品質が高温により劣化することを抑制し、発光特性を向上させることができる。従って、この半導体レーザ40を用いた光学モジュール100においても、性能が向上する。   Thus, in the present embodiment, the p-type multilayer reflective film 47 that is an aluminum-containing layer and the cap layer 48 are formed at a relatively low temperature of 400 ° C. or higher and 650 ° C. or lower. When the film 47 and the cap layer 48 are grown, the crystal quality of the well layer of the active layer 44 can be prevented from deteriorating due to high temperature, and the light emission characteristics can be improved. Therefore, the performance of the optical module 100 using the semiconductor laser 40 is also improved.

更に、本発明の具体的な実施例について説明する。   Furthermore, specific examples of the present invention will be described.

(実施例1)
上記第1の実施の形態と同様にして、半導体レーザを作製した。その際、p型第1クラッド層16ないしキャップ層19を、成長温度を600℃とし、V族原料としてTBAsを用いて形成し、そののち、窒素雰囲気中で600℃、2minのアニールを行った。得られた半導体レーザについて、PL波長およびPL強度を計測した。その結果を図5および図6にそれぞれ示す。
(Example 1)
A semiconductor laser was fabricated in the same manner as in the first embodiment. At that time, the p-type first cladding layer 16 to the cap layer 19 were formed using TBAs as a group V material at a growth temperature of 600 ° C., and then annealed at 600 ° C. for 2 minutes in a nitrogen atmosphere. . About the obtained semiconductor laser, PL wavelength and PL intensity were measured. The results are shown in FIGS. 5 and 6, respectively.

(実施例2)
p型第1クラッド層ないしキャップ層を、成長温度を650℃とし、V族原料としてアルシンを用いたことを除いては、実施例1と同様にして半導体レーザを作製した。得られた実施例2の半導体レーザについても、実施例1と同様にしてPL波長およびPL強度を計測した。その結果を図5および図6に併せて示す。
(Example 2)
A semiconductor laser was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the growth temperature of the p-type first cladding layer or cap layer was 650 ° C. and arsine was used as the group V material. For the obtained semiconductor laser of Example 2, the PL wavelength and PL intensity were measured in the same manner as in Example 1. The results are also shown in FIGS.

(比較例)
p型第1クラッド層ないしキャップ層を、成長温度を700℃とし、V族原料としてアルシンを用いたことを除いては、実施例1と同様にして半導体レーザを作製した。得られた比較例の半導体レーザについても、実施例1と同様にしてPL波長およびPL強度を計測した。その結果を図5および図6に併せて示す。
(Comparative example)
A semiconductor laser was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the growth temperature of the p-type first cladding layer or cap layer was 700 ° C. and arsine was used as the group V material. With respect to the obtained semiconductor laser of the comparative example, the PL wavelength and the PL intensity were measured in the same manner as in Example 1. The results are also shown in FIGS.

図5および図6から分かるように、実施例1,2によれば、比較例に比べてPL波長およびPL強度ともに良好な結果が得られた。これに対して、比較例では、PL波長が大幅に短波化し、PL強度も低下してしまっていた。これは、比較例では、p型第1クラッド層ないしキャップ層の成長工程における成長温度が700℃と高かったため、活性層に対するアニール効果によりPL波長が短波化したためであると考えられる。また、PL強度については、通常長波化するためには窒素(N)組成を増やす必要があるためPL強度は低下する。つまり、実施例1のPL波長を比較例に合わせると、実施例1のPL波長は強くなる。これは、比較例では井戸層を構成するGaInNAs混晶の結晶品質が劣化したことを示していると考えられる。   As can be seen from FIGS. 5 and 6, according to Examples 1 and 2, both PL wavelength and PL intensity were better than those of the comparative example. On the other hand, in the comparative example, the PL wavelength was significantly shortened, and the PL intensity was also reduced. This is presumably because in the comparative example, the growth temperature in the growth process of the p-type first cladding layer or cap layer was as high as 700 ° C., so that the PL wavelength was shortened due to the annealing effect on the active layer. As for the PL intensity, it is necessary to increase the nitrogen (N) composition in order to increase the normal wave length. That is, when the PL wavelength of Example 1 is matched with the comparative example, the PL wavelength of Example 1 becomes strong. This is considered to indicate that the crystal quality of the GaInNAs mixed crystal constituting the well layer deteriorated in the comparative example.

すなわち、アルミニウム含有層であるp型第1クラッド層16およびp型第2クラッド層18と、エッチングストップ層17と、キャップ層19とを600℃ないし650℃という比較的低い成長温度で形成するようにすれば、p型第1クラッド層16ないしキャップ層19を成長させる際に活性層14の井戸層14A,14Cの結晶品質が高温により劣化することを抑制し、PL波長の短波化を防ぎ、PL強度を向上させることができることが分かった。   That is, the p-type first cladding layer 16 and the p-type second cladding layer 18, which are aluminum-containing layers, the etching stop layer 17, and the cap layer 19 are formed at a relatively low growth temperature of 600 ° C. to 650 ° C. Then, when growing the p-type first cladding layer 16 to the cap layer 19, the crystal quality of the well layers 14A and 14C of the active layer 14 is suppressed from being deteriorated by a high temperature, and the shortening of the PL wavelength is prevented. It was found that the PL intensity can be improved.

更に、実施例2では、実施例1に比べてPL波長が若干短波化していた。これは、実施例2では、p型第1クラッド層16ないしキャップ層19の成長工程における成長温度が650℃とやや高かったため、活性層14に対するアニール効果によりPL波長が短波化したためであると考えられる。すなわち、p型第1クラッド層16ないしキャップ層19を600℃近辺の低い成長温度で形成するようにすれば、PL波長の短波化をより効果的に抑制することができ、長波化に有利であることが分かった。   Furthermore, in Example 2, the PL wavelength was slightly shorter than that in Example 1. This is considered to be because in Example 2, the growth temperature of the p-type first cladding layer 16 to cap layer 19 was slightly high at 650 ° C., so that the PL wavelength was shortened by the annealing effect on the active layer 14. It is done. That is, if the p-type first cladding layer 16 to the cap layer 19 are formed at a low growth temperature around 600 ° C., the shortening of the PL wavelength can be more effectively suppressed, which is advantageous for the longer wave. I found out.

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態および実施例において説明した各層の材料および厚さ、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚さとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。   The present invention has been described with reference to the embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, the material and thickness of each layer described in the above embodiments and examples, or the film formation method and film formation conditions are not limited, and other materials and thicknesses may be used. It is good also as a film | membrane method and film-forming conditions.

また、例えば、上記実施の形態および実施例では、半導体レーザの構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層を更に備えていてもよい。   Further, for example, in the above-described embodiments and examples, the configuration of the semiconductor laser has been specifically described, but it is not necessary to include all layers, and other layers may be further included.

本発明による半導体発光素子およびその製造方法は、例えば、光ファイバ通信あるいは光配線の光源などとして用いられる通信用レーザおよびその製造に好適である。また、本発明による光学モジュールは、低コストなシステムを構成することができるので、民生機器への応用も期待できる。   The semiconductor light emitting device and the manufacturing method thereof according to the present invention are suitable for, for example, a communication laser used as a light source for optical fiber communication or optical wiring and the manufacture thereof. Moreover, since the optical module according to the present invention can constitute a low-cost system, it can be expected to be applied to consumer equipment.

本発明の第1の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the semiconductor laser which concerns on the 1st Embodiment of this invention. V/III比とp型Al0.47Ga0.53As混晶のキャリア濃度との関係を調べた実験結果を表す図である。Is a diagram illustrating an experimental result of examining the relationship between the V / III ratio and the p-type Al 0.47 Ga 0.53 As the carrier concentration of the mixed crystal. 図1に示した半導体レーザを備えた光学モジュールの構成を模式的に表す図である。It is a figure which represents typically the structure of the optical module provided with the semiconductor laser shown in FIG. 本発明の第2の実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the semiconductor laser which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の実施例および比較例の結果を表す図である。It is a figure showing the result of the Example and comparative example of this invention. 本発明の実施例および比較例の結果を表す図である。It is a figure showing the result of the Example and comparative example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10,40…半導体レーザ、11,41…基板、12…n型クラッド層、13…第1ガイド層、14,44…活性層(窒素含有層)、15…第2ガイド層、16…p型第1クラッド層(アルミニウム含有層)、17…エッチングストップ層、18…p型第2クラッド層(アルミニウム含有層)、19,48…キャップ層、20,49…絶縁膜、31,51…p側電極、32,52…n側電極、42…n型多層反射膜、43…第1ガイド層、45…第2ガイド層、46…電流狭窄層、47…p型多層反射膜(アルミニウム含有層)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,40 ... Semiconductor laser, 11, 41 ... Substrate, 12 ... N-type cladding layer, 13 ... First guide layer, 14, 44 ... Active layer (nitrogen-containing layer), 15 ... Second guide layer, 16 ... p-type First cladding layer (aluminum-containing layer), 17 ... etching stop layer, 18 ... p-type second cladding layer (aluminum-containing layer), 19,48 ... cap layer, 20,49 ... insulating film, 31,51 ... p side Electrode, 32, 52 ... n-side electrode, 42 ... n-type multilayer reflective film, 43 ... first guide layer, 45 ... second guide layer, 46 ... current confinement layer, 47 ... p-type multilayer reflective film (aluminum-containing layer)

Claims (19)

基板の一面側に、3B族元素のうちの少なくともガリウム(Ga)と5B族元素のうちの少なくともヒ素(As)および窒素(N)とを含むGaAs系III−V族化合物半導体よりなる窒素含有層を形成する工程と、
前記窒素含有層上に、3B族元素のうちの少なくともアルミニウム(Al)およびガリウム(Ga)と5B族元素のうちの少なくともヒ素(As)とを含むGaAs系III−V族化合物半導体よりなるアルミニウム含有層を400℃以上650℃以下の温度で形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
A nitrogen-containing layer made of a GaAs III-V compound semiconductor containing at least gallium (Ga) of 3B group elements and at least arsenic (As) and nitrogen (N) of 5B group elements on one surface side of the substrate Forming a step;
Aluminum containing a GaAs-based III-V compound semiconductor containing at least aluminum (Al) and gallium (Ga) of 3B group elements and at least arsenic (As) of 5B group elements on the nitrogen-containing layer. Forming the layer at a temperature of 400 ° C. or higher and 650 ° C. or lower.
前記基板上に、第1導電型多層反射膜、活性層および第2導電型多層反射膜の積層構造を有し、前記活性層が前記窒素含有層であり、前記第2導電型多層反射膜が前記アルミニウム含有層である
ことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子の製造方法。
The substrate has a laminated structure of a first conductive type multilayer reflective film, an active layer and a second conductive type multilayer reflective film, the active layer is the nitrogen-containing layer, and the second conductive type multilayer reflective film is The method for producing a semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the layer is an aluminum-containing layer.
前記基板上に、第1導電型クラッド層、活性層および第2導電型クラッド層の積層構造を有し、前記活性層が前記窒素含有層であり、前記第2導電型クラッド層が前記アルミニウム含有層である
ことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子の製造方法。
The substrate has a laminated structure of a first conductivity type cladding layer, an active layer, and a second conductivity type cladding layer, the active layer is the nitrogen-containing layer, and the second conductivity type cladding layer contains the aluminum. It is a layer. The manufacturing method of the semiconductor light-emitting device of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記アルミニウム含有層を形成するための5B族元素の原料として、600℃以下において分解効率が50%以上の有機材料を用いる
ことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein an organic material having a decomposition efficiency of 50% or higher at 600 ° C or lower is used as a material for a Group 5B element for forming the aluminum-containing layer.
前記アルミニウム含有層を形成するための5B族元素の原料として、300Kにおいて蒸気圧が101324.72Pa(760Torr)以下の有機材料を用いる
ことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor light emitting element according to claim 1, wherein an organic material having a vapor pressure of 101324.72 Pa (760 Torr) or less at 300 K is used as a Group 5B element material for forming the aluminum-containing layer.
前記アルミニウム含有層に、不純物として炭素(C)を含有させる
ことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein carbon (C) is contained as an impurity in the aluminum-containing layer.
前記窒素含有層を、GaInNAs混晶により構成する
ことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the nitrogen-containing layer is made of a GaInNAs mixed crystal.
前記窒素含有層を、GaInNAsSb混晶により構成する
ことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the nitrogen-containing layer is made of a GaInNAsSb mixed crystal.
前記窒素含有層を、GaAsSbN混晶により構成する
ことを特徴とする請求項1記載の半導体発光素子の製造方法。
The method for manufacturing a semiconductor light-emitting element according to claim 1, wherein the nitrogen-containing layer is made of a GaAsSbN mixed crystal.
基板と、
前記基板の一面側に、3B族元素のうちの少なくともガリウム(Ga)と5B族元素のうちの少なくともヒ素(As)および窒素(N)とを含むGaAs系III−V族化合物半導体よりなる窒素含有層と、
前記窒素含有層上に、3B族元素のうちの少なくともアルミニウム(Al)およびガリウム(Ga)と5B族元素のうちの少なくともヒ素(As)とを含むGaAs系III−V族化合物半導体により構成され、400℃以上650℃以下の温度で形成されたアルミニウム含有層と
を備えたことを特徴とする半導体発光素子。
A substrate,
Nitrogen containing a GaAs III-V compound semiconductor containing at least gallium (Ga) of 3B group elements and at least arsenic (As) and nitrogen (N) of 5B group elements on one surface side of the substrate Layers,
The nitrogen-containing layer is composed of a GaAs-based III-V group compound semiconductor containing at least aluminum (Al) and gallium (Ga) among the group 3B elements and at least arsenic (As) among the group 5B elements, And an aluminum-containing layer formed at a temperature of 400 ° C. or higher and 650 ° C. or lower.
前記基板上に、第1導電型多層反射膜、活性層および第2導電型多層反射膜の積層構造を有し、前記活性層が前記窒素含有層であり、前記第2導電型多層反射膜が前記アルミニウム含有層である
ことを特徴とする請求項10記載の半導体発光素子。
The substrate has a laminated structure of a first conductive type multilayer reflective film, an active layer and a second conductive type multilayer reflective film, the active layer is the nitrogen-containing layer, and the second conductive type multilayer reflective film is The semiconductor light emitting device according to claim 10, wherein the semiconductor layer is the aluminum-containing layer.
前記基板上に、第1導電型クラッド層、活性層および第2導電型クラッド層の積層構造を有し、前記活性層が前記窒素含有層であり、前記第2導電型クラッド層が前記アルミニウム含有層である
ことを特徴とする請求項10記載の半導体発光素子。
The substrate has a laminated structure of a first conductivity type cladding layer, an active layer, and a second conductivity type cladding layer, the active layer is the nitrogen-containing layer, and the second conductivity type cladding layer contains the aluminum. The semiconductor light emitting device according to claim 10, wherein the semiconductor light emitting device is a layer.
前記アルミニウム含有層は、不純物として炭素(C)を含有する
ことを特徴とする請求項10記載の半導体発光素子。
The semiconductor light-emitting element according to claim 10, wherein the aluminum-containing layer contains carbon (C) as an impurity.
前記窒素含有層は、GaInNAs混晶により構成された
ことを特徴とする請求項10記載の半導体発光素子。
The semiconductor light-emitting element according to claim 10, wherein the nitrogen-containing layer is made of a GaInNAs mixed crystal.
前記窒素含有層は、GaInNAsSb混晶により構成された
ことを特徴とする請求項10記載の半導体発光素子。
The semiconductor light-emitting element according to claim 10, wherein the nitrogen-containing layer is composed of a GaInNAsSb mixed crystal.
前記窒素含有層は、GaAsSbN混晶により構成された
ことを特徴とする請求項10記載の半導体発光素子。
The semiconductor light-emitting element according to claim 10, wherein the nitrogen-containing layer is composed of a GaAsSbN mixed crystal.
基体上に半導体発光素子を備えた光学モジュールであって、
前記半導体発光素子は、
基板と、
前記基板の一面側に、3B族元素のうちの少なくともガリウム(Ga)と5B族元素のうちの少なくともヒ素(As)および窒素(N)とを含むGaAs系III−V族化合物半導体よりなる窒素含有層と、
前記窒素含有層上に、3B族元素のうちの少なくともアルミニウム(Al)およびガリウム(Ga)と5B族元素のうちの少なくともヒ素(As)とを含むGaAs系III−V族化合物半導体により構成され、400℃以上650℃以下の温度で形成されたアルミニウム含有層と
を備えたことを特徴とする光学モジュール。
An optical module comprising a semiconductor light emitting element on a substrate,
The semiconductor light emitting element is
A substrate,
Nitrogen containing a GaAs III-V compound semiconductor containing at least gallium (Ga) of 3B group elements and at least arsenic (As) and nitrogen (N) of 5B group elements on one surface side of the substrate Layers,
The nitrogen-containing layer is composed of a GaAs-based III-V group compound semiconductor containing at least aluminum (Al) and gallium (Ga) among the group 3B elements and at least arsenic (As) among the group 5B elements, And an aluminum-containing layer formed at a temperature of 400 ° C. or higher and 650 ° C. or lower.
前記半導体発光素子は、前記基板上に、第1導電型多層反射膜、活性層および第2導電型多層反射膜の積層構造を有し、前記活性層が前記窒素含有層であり、前記第2導電型多層反射膜が前記アルミニウム含有層である
ことを特徴とする請求項17記載の光学モジュール。
The semiconductor light emitting device has a laminated structure of a first conductive type multilayer reflective film, an active layer, and a second conductive type multilayer reflective film on the substrate, wherein the active layer is the nitrogen-containing layer, The optical module according to claim 17, wherein the conductive multilayer reflective film is the aluminum-containing layer.
前記半導体発光素子は、前記基板上に、第1導電型クラッド層、活性層および第2導電型クラッド層の積層構造を有し、前記活性層が前記窒素含有層であり、前記第2導電型クラッド層が前記アルミニウム含有層である
ことを特徴とする請求項17記載の光学モジュール。
The semiconductor light emitting device has a laminated structure of a first conductivity type cladding layer, an active layer and a second conductivity type cladding layer on the substrate, the active layer is the nitrogen-containing layer, and the second conductivity type. The optical module according to claim 17, wherein the clad layer is the aluminum-containing layer.
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