JP2002094187A

JP2002094187A - 半導体レーザ及びそれを用いた光通信システム

Info

Publication number: JP2002094187A
Application number: JP2000286870A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kitatani; 健北谷; Masahiko Kondo; 正彦近藤; Toshiaki Tanaka; 俊明田中
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2002-03-29

Abstract

(57)【要約】【課題】製造時の熱アニールによるＰＬピークエネルギ
ーのシフトが小さい、Ｎを含むIII−Ｖ族化合物半導体
層を有する半導体レーザを提供すること。【解決手段】半導体基板上に、光を発生する活性層と、
光を閉じこめるクラッド層と、発生した光からレーザ光
を得るための共振器構造を備え、活性層が、窒素を含む
III−Ｖ族化合物半導体層を有し、この窒素を含むIII−
Ｖ族化合物半導体層を構成する窒素原子を、半導体層内
において一定の周期性を持って配置した半導体レーザ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用に適した
半導体レーザ及びそれを用いた光通信システムに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】現在の光通信には、光ファイバーにおけ
る伝送損失が低い点から、１．３μｍ及び１．５５μｍ
帯の光が主として利用されており、光源としては、ガリ
ウムインジウム砒素燐（ＧａＩｎＡｓＰ）系の端面発光
型半導体レーザが広く実用化されている。ＧａＩｎＡｓ
Ｐ系の半導体レーザは、材料物性的に活性層の伝導帯に
おけるバンドオフセット（ΔＥ_c）が小さく、高温時に
は、高いエネルギー状態に分布する電子を十分に活性層
内に閉じ込めることができなくなる。そのため、この半
導体レーザを高温下で動作させると、しきい値電流やス
ロープ効率といったレーザ特性が大幅に劣下するという
ことが問題になっていた。しきい値電流の温度特性の良
し悪しを示す指標として、一般的に特性温度（Ｔ₀）と
いう値が用いられているが、ＧａＩｎＡｓＰ系の半導体
レーザにおけるＴ₀の典型値は６０〜７０Ｋ程度であ
り、電子を理想的に閉じ込めた場合の理想値１５０Ｋ以
上に対して、大幅に低い値に留まっている。

【０００３】これに対し、ジャパニーズ・ジャーナル・
オブ・アプライド・フィジックス１９９６年第３５巻１
２７３頁（Jan.J.Appl.Phys.Vol.35(1996)pp.1273）誌
上に、半導体レーザの活性層に、窒素（Ｎ）を含むIII
−Ｖ族化合物半導体材料の一種である新材料ガリウムイ
ンジウム窒素砒素（ＧａＩｎＮＡｓ）を用いることで、
３５０ｍｅＶ以上の非常に大きなΔＥ_cが得られ、１５
０Ｋ以上のＴ₀が実現可能で、光通信用半導体レーザの
高温動作特性を画期的に改善できる可能性があることが
示された。また、ＧａＩｎＮＡｓは、ガリウム砒素（Ｇ
ａＡｓ）基板上に長波長帯の発光層を形成できるという
点から、アルミニウム砒素（ＡｌＡｓ）／ＧａＡｓ系の
半導体多層膜反射鏡を一貫した結晶成長により形成で
き、長波長帯面発光型半導体レーザの実用化、高性能化
に向けても大きな期待を集めている。その後、ジャパニ
ーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス・
レターズ２０００年第３９巻８６頁（Jan.J.Appl.Phy
s.Vol.36(2000)pp.L86）誌上で本材料を用いた１．３μ
ｍ帯端面発光型半導体レーザにおいて２００Ｋを超える
Ｔ₀が実現され、その優れた高温動作特性が実証される
等、本材料系の研究が活発化している。なお、本明細書
では、端面発光型、面発光型と特に断わらない場合、両
方の半導体レーザを示すものとする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＧａＩｎＮＡｓ系等の
Ｎを含むIII−Ｖ半導体レーザの実用化に向けた最も大
きな課題の一つは、結晶性の向上である。ＧａＩｎＮＡ
ｓは相分離しやすい材料であり、良好な結晶を得るため
には、それを抑制できる低温成長と、この低温成長で生
じた欠陥回復のための熱アニールが有効であることが明
らかになってきている。しかしながら、ＧａＩｎＮＡｓ
においては、熱アニールによってＰＬ（フォトルミネッ
センス）ピークエネルギーが高エネルギー側にシフトす
る現象が観測されている。ジャーナル・オブ・クリスタ
ル・グロース２０００年第２０９巻３４５頁（Journa
l of Crystal Growth 209 (2000)345）誌上によると、
アニール温度に対するＰＬピークエネルギーの変化割合
は、従来のIII−Ｖ半導体であるＧａＩｎＡｓと比較し
て約４倍も大きい。そこで、実際の１．３μｍ帯レーザ
ダイオード（ＬＤ）素子の作製においては、熱アニール
による波長シフト分を考慮し、熱アニール前の状態で、
６０ｎｍ程度発光波長が長波長側になるようにＧａＩｎ
ＮＡｓ層のＮ組成を設計する必要が生じている。よっ
て、熱アニール工程で何らかの原因によって波長のシフ
ト量のばらつきが生じると、ＬＤ素子の発振波長も同様
に１．３μｍ帯からばらつき、ＬＤ素子作製の歩留まり
低下を引き起こし、ひいては作製コストの上昇をもたら
すことが懸念される。本波長シフトの抑制は、端面発光
型、面発光型半導体レーザに共通した大きな課題であ
る。

【０００５】本発明の第１の目的は、製造時の熱アニー
ルによるＰＬピークエネルギーのシフトが小さい、Ｎを
含むIII−Ｖ族化合物半導体層を有する半導体レーザを
提供することにある。本発明の第２の目的は、そのよう
な半導体レーザを用いた光通信システムを提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の半導体レーザは、半導体基板上に、
光を発生する活性層と光を閉じこめるクラッド層と発生
した光からレーザ光を得るための共振器構造を備え、活
性層は、窒素を含むIII−Ｖ族化合物半導体層を有し、
この窒素を含むIII−Ｖ族化合物半導体層を構成する窒
素原子が、III−Ｖ族化合物半導体層内において一定の
周期性を持って配置されているようにしたものである。

【０００７】窒素を含むIII−Ｖ族化合物半導体層は、
ＧａＮＡｓ、ＩｎＮＡｓ、ＡｌＮＡｓ、ＧａＮＰ、Ｉｎ
ＮＰ、ＡｌＮＰ、ＧａＮＳｂ、ＩｎＮＳｂ、ＡｌＮＳｂ
又はこれらの混晶材料の中から選ばれることが好まし
い。

【０００８】上記窒素を含むIII−Ｖ族化合物半導体層
は、活性層の主発光層に存在することが好ましい。ま
た、この主発光層は、組成の異なる半導体層が交互に積
層されて構成され、その内の少なくとも一種の半導体層
が上記窒素を含むIII−Ｖ族化合物半導体層であること
が好ましい。この半導体層は、それぞれ１〜５原子層の
厚さであることが好ましい。

【０００９】また、半導体基板としては、結晶面が基板
の垂直方向に対してＢ方向に傾斜している傾角基板を用
いることができる。

【００１０】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明の光通信システムは、上記のいずれか一に記載の
半導体レーザと、受光素子とを具備する第１の光モジュ
ール及びこの第１の光モジュールと光ファイバーによっ
て接続された第２の光モジュールとから構成されるよう
にしたものである。

【００１１】上述の窒素原子がIII−Ｖ族化合物半導体
層内において一定の周期性を持つとＰＬピークエネルギ
ーのシフトが小さくなる理由を説明する。熱アニールに
よるＧａＩｎＮＡｓのＰＬピークエネルギーの高エネル
ギー側へのシフトは、ＧａＩｎＮＡｓ自体のバンドギャ
ップのシフトに起因していることが判明した。このバン
ドギャップのシフトはＧａＩｎＮＡｓ膜中の原子位置
（配列）の変化に起因するものであると推測される。そ
の理由について、さらに詳しく述べる。Ｎを含むIII−
Ｖ族化合物半導体材料においては、電気陰性度が高く、
原子半径の小さいＮ原子の周りに電子が集まり局在して
いるので、波動関数が不均一に分布し、疑似的に原子間
の相互作用が弱められる効果が働く。それが、本材料系
特有の大きなバンドギャップボウイング（混晶半導体に
おけるバンドギャップの組成依存性の大きなたわみ）の
主要因となっているが、そのため、熱アニール時の微少
な原子の位置（配列）の変化によって波動関数の不均一
な分布状態が変化し、バンドギャップが大きく変動する
と推測される。一方、ＧａＩｎＡｓ等の従来のIII−Ｖ
族化合物半導体においては、電気陰性度や原子半径にお
ける大きな相違が存在せず、波動関数がほぼ均一に分布
できる。そのため、原子位置（配列）が変化することに
よるバンドギャップ変化への影響は小さい。同様のこと
は、フィジカル・レビュー・レターズ１９９８年第５
７巻５７４４２５頁（Phys.Rev.Lett.57,4425(199
8)）誌上の理論計算でも指摘されている。以上の知見か
ら考察すると、ＧａＩｎＮＡｓを始めとするＮを含むII
I−Ｖ族化合物半導体材料において、熱アニールによる
ＰＬピークエネルギーの変化を低減するためには、波動
関数ができるだけ均一に分布するようにすることが有効
であると考えられる。先述のように、波動関数の分布を
不均一にさせる原因は、Ｎ原子のランダムな位置（配
列）にある。そこで、層内のＮ原子の配置に周期性を導
入することで、波動関数の不均一な分布状態を大幅に改
善できる。先述の理論計算においても、Ｎ原子と砒素
（Ａｓ）原子を交互に配置した場合、波動関数の分布状
態の不均一性を改善できることが示されている。その効
果により、ＧａＩｎＮＡｓを始めとするＮを含むIII−
Ｖ族化合物半導体材料における熱アニール時のバンドギ
ャップの変化を低減できると考えられる。

【００１２】

【発明の実施の形態】Ｎ原子を周期的に配置する具体的
手法の一例を示す。なお、ここではＮ原子の周期的な配
置方法について説明するため、その他の部分は省略して
いる。図１の例では、成長基板としてＧａＡｓ（１０
０）基板１０１を用い、Ｇａ_0.7Ｉｎ_0.3Ａｓ３原子層
１０２とＧａ_0.7Ｉｎ_0.3Ｎ_0.04Ａｓ_0.96 １原子層１０
３を交互に配列した。このように、複数の異なる半導体
層を数原子層程度の厚さで交互に積層することで、成長
方向に、Ｎが存在する層とＮが存在しない層を周期性に
配列することが可能である。周期数を１０とすれば、合
計の膜厚は、およそ１０ｎｍとなる。このとき、本膜は
擬似的に、Ｇａ_0.7Ｉｎ_0.3Ｎ_0.01Ａｓ_0.99と同等の組成
を有する。この膜を井戸層に用い、ＧａＡｓを障壁層と
した量子井戸構造では、熱アニール時の波長シフト量を
従来の６０ｎｍから３０ｎｍまで低減でき、光ファイバ
ー通信に適合する１．３μｍ帯での発光が実現できた。

【００１３】また、別の例を図２に示す。ここでは、基
板としてＧａＡｓ（ｎ１１）Ｂ基板２０１を用いる（ｎ
は正の整数）。Ｎ原子はこのように傾斜した基板のＢス
テップの位置には吸着しにくいことが、第４６回応用物
理学関係連講演会講演予稿集４８頁２９ｐ−Ｔ−６誌上
に報告されている。よって、先述の図１に示した例と同
様に、Ｇａ_0.7Ｉｎ_0.3Ａｓ３原子層２０２とＧａ_0.7
Ｉｎ_0.3Ｎ_0.04Ａｓ_0.96 １原子層２０３を交互に１０
周期積層した場合、図中に示したように、成長方向に加
えて、それと垂直な方向にもＮ原子が存在する領域と存
在しない領域が形成され、その分布に２次元的な周期性
を導入することができる。本発明構造では、ＧａＡｓ
（３１１）Ｂ基板を用い、熱アニール時の波長シフト量
を、従来の６０ｎｍから２０ｎｍまで低減でき、図１の
例よりもさらに大きな効果が得られた。なお、より大き
な効果を得るためには、使用する基板のｎ（正の整数）
はできるだけ小さい数が好ましく、１０以下であれば十
分効果が得られる。

【００１４】Ｎを含むIII−Ｖ族化合物半導体材料にお
いて、Ｎ原子を周期的に配列する方法として、ここでは
２例を示したが、その他の手法を用いてＮ原子を周期的
に配列しても、同様の効果を得ることが可能であり、こ
の２例に限定されるものではない。

【００１５】（実施例１）ここでは第１の実施例とし
て、複数の異なる半導体層を数原子層程度の厚さで交互
に積層するＧａＩｎＮＡｓ層を発光層に用いた面発光型
半導体レーザについて記述する。図３はその断面図であ
る。この素子の作製には、精密な膜厚制御や材料の瞬時
の切り替えが必要であること、また、ＧａＩｎＮＡｓに
おけるＮの導入には、非平衡状態での成長法が適してい
るという点で分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法や有機金
属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法、化学ビームエピタキ
シー（ＣＢＥ）法等が適している。但し、同様の構造が
形成できれば、本発明の効果を得ることが可能であるの
で、上記成長手法のみに限定されるものではない。ここ
では成長方法をガスソースＭＢＥ（ＧＳ−ＭＢＥ）法と
した。ＧＳ−ＭＢＥ法では、III族元素の供給源とし
て、Ｇａ、Ｉｎを用い、Ｖ族元素の供給源として、Ａｓ
に関してはＡｓＨ₃を用いた。また、ｎ型不純物として
シリコン（Ｓｉ）、ｐ型不純物として四臭化炭素（ＣＢ
ｒ₄）を用いた。なお、ｐ型不純物としてベリリウム
（Ｂｅ）等を用いてもよい。ＮについてはＮ₂ガスをＲ
Ｆプラズマ励起したＮラジカルを使用した。なお、窒素
プラズマの励起は、その他にＥＣＲ（Electron Cycrot
ron Resonance：電子サイクロトロン共鳴）プラズマを
用いても行うことができる。

【００１６】作製する半導体基板はｎ型ＧａＡｓ（１０
０）基板３０２（ｎ型不純物濃度＝２×１０¹⁸ｃｍ^-3）
を用いる。ＡｓＨ₃供給下のＡｓ雰囲気において、基板
を昇温した後、基板上にｎ型ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ（ｎ型
不純物濃度＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3）による下部半導体多層
膜反射鏡３０３を３０周期積層する。その膜厚は、それ
ぞれ半導体中で１／４波長厚になるようにする。その
後、１／４波長厚のｎドープＧａＡｓ層３０６（ｎ型不
純物濃度＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3）、１／４波長厚のｎドー
プＡｌＡｓ下部電流狭窄層３１３（ｎ型不純物濃度＝１
×１０¹⁸ｃｍ^-3）を成長する。さらに、ノンドープＧａ
Ａｓ下部障壁層３０７を形成する。

【００１７】続いて、ノンドープＧａ_0.7Ｉｎ_0.3Ａｓ
３原子層３１６とノンドープＧａ_0.7Ｉｎ_0.3Ｎ_0.04Ａｓ
_0.96 １原子層３１７を交互に１０周期形成する。合計
の膜厚は約１０ｎｍである。さらに、ノンドープＧａＡ
ｓ上部障壁層３０８を形成する。ここで、ノンドープＧ
ａＡｓ下部障壁層３０７、ノンドープＧａ_0.7Ｉｎ_0.3Ａ
ｓ３原子層３１６、ノンドープＧａ_0.7Ｉｎ_0.3Ｎ_0.04
Ａｓ_0.96 １原子層３１７、ノンドープＧａＡｓ上部障
壁層３０８の合計膜厚は１波長厚みとし、ノンドープＧ
ａ_0.7Ｉｎ_0.3Ａｓ３原子層３１６及びノンドープＧａ
_0.7Ｉｎ_0.3Ｎ_0.04Ａｓ_0.96 １原子層３１７がこれらの
中心になるように配置する。

【００１８】続いて、１／４波長厚のｐドープＡｌＡｓ
上部電流狭窄層３１２（ｐ型不純物濃度＝１×１０¹⁸ｃ
ｍ^-3）、１／４波長厚のｐドープＧａＡｓ層３１０（ｐ
型不純物濃度＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3）の順に形成する。最
後にＡｓＨ₃供給下のＡｓ雰囲気で、基板温度を６００
℃に昇温し、１時間の熱アニール工程を施す。上記のよ
うに構成したことにより、熱アニール工程での波長シフ
トを３０ｎｍ程度に抑制できた。なお、熱アニール工程
は、ノンドープＧａＡｓ上部障壁層３０８形成時に基板
温度を昇温し、その後の膜形成を継続しても同様の効果
が得られる。

【００１９】このようにして作製された膜に、ＳｉＯ₂
を蒸着し、ホト工程にて円形状にパターニングした後、
これをマスクにして、下部の多層膜反射鏡３０３の上部
までメサエッチングを行う。ここで、エッチング液とし
ては、ＨＢｒ：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏを混合した液を用いる。
続いて、形成されたメサ構造に、電流狭窄を行うための
選択酸化を施す。ｎドープＡｌＡｓ下部電流狭窄層３１
３及びｐドープＡｌＡｓ上部電流狭窄層３１２は、この
工程により、側面部分がＡｌ_xＯ_y絶縁層３１４及び３１
５に変化する。その後、ＳｉＯ₂保護層３０４、ポリイ
ミド３０５の順に形成する。この後、ポリイミドを、反
応性イオンエッチング法により、ｐ型ＧａＡｓ３１０上
部のＳｉＯ₂が露出するまでエッチングして平坦化す
る。

【００２０】続いて、ｐ型ＧａＡｓ３１０上部のＳｉＯ
₂マスクを除去して、リング状ｐ側電極３０９、ｎ側裏
面電極３０１を形成する。最後にＳｉＯ₂／ＴｉＯ₂から
なる、上部誘電体多層膜反射鏡３１１を形成し、電極上
の余分な部分は、ホト工程を経てドライエッチング法に
て除去して、素子として完成する。ここで、ＳｉＯ₂／
ＴｉＯ₂の膜厚は、それぞれ半導体中で１／４波長厚に
なるようにする。このようにして作製された素子は、電
流が流れるｎドープＡｌＡｓ下部電流狭窄層３１３及び
ｐドープＡｌＡｓ上部電流狭窄層３１２の未酸化の領域
が直径約５μｍの場合に、閾値電流が０．１ｍＡで室温
において連続発振した。本発明の効果により、１枚のウ
エハー上に作製されたほとんどの素子が１．３μｍ帯に
おいて発振し、良好な歩留まりで半導体レーザを得るこ
とができた。

【００２１】本素子の波長は、光ファイバー通信で用い
られる波長帯と一致しており、本実施例の素子を光ファ
イバ通信システムの光源として用いた。図５にその一例
を示す。光モジュール５０５は、半導体レーザ５０１と
半導体レーザの駆動回路５０２及び受光素子５０３と受
光素子の駆動回路５０４から構成される。光モジュール
５０５は、制御回路５０６によって動作を制御される。
各光モジュールは、別の光モジュールと光ファイバー５
０７で接続され、光通信を行う。本実施例記載の素子を
この半導体レーザ５０１として用いた。

【００２２】（実施例２）第２の実施例として、基板に
ＧａＡｓ（ｎ１１）Ｂ基板を用いた端面発光型半導体レ
ーザの例を示す（ｎは正の整数）。図４はその断面図で
ある。本素子の作製にはＭＯＣＶＤ法を用いる。ここ
で、III族元素であるガリウム（Ｇａ）、インジウム
（Ｉｎ）の供給源として、それぞれ有機金属のトリエチ
ルガリウム（ＴＥＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭ
Ｉ）を用い、Ｖ族元素である砒素（Ａｓ）の供給源とし
て、ＡｓＨ₃を用いた。また、ｎ型不純物としてシラン
（ＳｉＨ₄）、ｐ型不純物としてジエチルジンク（ＤＥ
Ｚｎ）を用いた。Ｎの供給源としては、ジメチルヒドラ
ジン（ＤＭＨｙ）を使用した。

【００２３】作製する半導体基板はｎ型ＧａＡｓ（３１
１）Ｂ基板（ｎ型不純物濃度＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3）４０
２を用いる。ＡｓＨ₃供給下のＡｓ雰囲気において基板
を昇温し、最初に、厚さ１．５μｍのｎドープＧａＡｓ
による下部クラッド層（ｎ型不純物濃度＝３×１０¹⁸ｃ
ｍ^-3）４０３を形成する。続いて、活性層を形成する。
まず、厚さ１０ｎｍのノンドープ下部Ｇａ_0.9Ｉｎ_0.1Ａ
ｓ光ガイド層４０４を形成する。続いて、ノンドープＧ
ａ_0.7Ｉｎ_0.3Ａｓ３原子層４０５とノンドープＧａ
_0.7Ｉｎ_0.3Ｎ_0.04Ａｓ_0.96 １原子層４０６を交互に１
０周期形成する。合計の膜厚は約１０ｎｍである。さら
に、厚さ１０ｎｍのノンドープＧａ_0.9Ｉｎ_0.1Ａｓ上部
光ガイド層４０７を成長し、量子井戸活性層を形成し
た。続いて、ｐ型ＧａＡｓ上部クラッド層（ｐ型不純物
濃度＝７×１０¹⁷ｃｍ^-3）４１０の一部を形成した。そ
の後、ウエハーを大気中に取り出し、ストライプ状のＳ
ｉＯ₂マスク（幅約５μｍ）により活性層下部までメサ
エッチングを行い、リッジ型の構造を形成した。

【００２４】ＳｉＯ₂マスクを除去した後、再度ＭＯＣ
ＶＤ装置内に導入し、ｐドープＧａＡｓ埋め込み層１
（ｐ型不純物濃度＝７×１０¹⁷ｃｍ^-3）４０８、ｎドー
プＧａＡｓ埋め込み層２（ｐ型不純物濃度＝７×１０¹⁷
ｃｍ^-3）４０９、ｐドープＧａＡｓ上部クラッド埋め込
み層３（ｐ型不純物濃度＝７×１０¹⁷ｃｍ^-3）４１０の
残り部分を形成した。なお、本実施例における熱アニー
ル工程は、埋め込み層形成時の基板温度を７００℃にて
行うことで、同時に施している。これによって熱アニー
ル時の波長シフトを、２０ｎｍ程度に抑制することがで
きた。最後に、ｐドープＧａＡｓコンタクト層（ｐ型不
純物濃度＝５×１０¹⁹ｃｍ^-3）４１１の順に成長した。

【００２５】このウエハーをＭＯＣＶＤ装置から取り出
した後、ｐ型電極４１２を形成した。基板研磨工程後、
裏面にｎ型裏面電極４０１を形成し、さらに劈開工程を
経た後、素子長６００μｍの埋め込み型レーザ素子を得
た。続いて、素子後面に反射率９５％の高反射膜を形成
した。このような作製工程を経て試作した素子は、閾値
電流値６ｍＡで室温連続発振した。本発明の効果によ
り、１枚のウエハー上に作製されたほとんどの素子が
１．３μｍ帯において発振した。

【００２６】本素子の波長は、光ファイバー通信で用い
られる波長帯と一致しており、本実施例の素子を、実施
例１と同様に図５の半導体レーザ５０１として使用し、
光通信システムの光源として用いた。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、ＧａＩｎＮＡｓ等のII
I−Ｖ族化合物半導体材料を用いる半導体レーザにおい
て、熱アニール工程による発振波長のばらつきが小さ
く、素子作製の歩留まりが高い、低コストな半導体レー
ザを提供することが可能になった。また、この半導体レ
ーザを用いた光通信システムを提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＧａＩｎＮＡｓ層形成の第一の例を示
す図。

【図２】本発明のＧａＩｎＮＡｓ層形成の第二の例を示
す図。

【図３】本発明の第１の実施例の面発光型半導体レーザ
の断面構造図。

【図４】本発明の第２の実施例の端面発光型半導体レー
ザの断面構造図。

【図５】本発明の光通信システムの一例を示す模式図。

【符号の説明】

１０１…ＧａＡｓ（１００）基板１０２…Ｇａ_0.7Ｉｎ_0.3Ａｓ３原子層１０３…Ｇａ_0.7Ｉｎ_0.3Ｎ_0.04Ａｓ_0.96 １原子層２０１…ＧａＡｓ（ｎ１１）Ｂ基板２０２…Ｇａ_0.7Ｉｎ_0.3Ａｓ３原子層２０３…Ｇａ_0.7Ｉｎ_0.3Ｎ_0.04Ａｓ_0.96 １原子層３０１…ｎ型裏面電極３０２…ｎ型ＧａＡｓ（１００）基板３０３…下部半導体多層膜反射鏡３０４…ＳｉＯ₂保護層３０５…ポリイミド３０６…ｎドープＧａＡｓ層３０７…ノンドープＧａＡｓ下部障壁層３０８…ノンドープＧａＡｓ上部障壁層３０９…リング状ｐ側電極３１０…ｐドープＧａＡｓ層３１１…上部誘電体多層膜反射鏡３１２…ｐドープＡｌＡｓ上部電流狭窄層３１３…ｎドープＡｌＡｓ下部電流狭窄層３１４…Ａｌ_xＯ_y絶縁層３１５…Ａｌ_xＯ_y絶縁層３１６…ノンドープＧａ_0.7Ｉｎ_0.3Ａｓ３原子層３１７…ノンドープＧａ_0.7Ｉｎ_0.3Ｎ_0.04Ａｓ_0.96 １
原子層４０１…ｎ型裏面電極４０２…ｎ型ＧａＡｓ（３１１）Ｂ基板４０３…下部クラッド層４０４…ノンドープ下部Ｇａ_0.9Ｉｎ_0.1Ａｓ光ガイド層４０５…ノンドープＧａ_0.7Ｉｎ_0.3Ａｓ３原子層４０６…ノンドープＧａ_0.7Ｉｎ_0.3Ｎ_0.04Ａｓ_0.96 １
原子層４０７…ノンドープＧａ_0.9Ｉｎ_0.1Ａｓ上部光ガイド層４０８…ｐドープＧａＡｓ埋め込み層１４０９…ｎドープＧａＡｓ埋め込み層２４１０…ｐドープＧａＡｓ上部クラッド埋め込み層３４１１…ｐドープＧａＡｓコンタクト層４１２…ｐ型電極５０１…半導体レーザ５０２、５０４…駆動回路５０３…受光素子５０５…光モジュール５０６…制御回路５０７…光ファイバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中俊明東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 5F073 AA22 AA45 AA65 AB17 BA01 CA07 CB02 DA25 EA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に、光を発生する活性層と光
を閉じこめるクラッド層と発生した光からレーザ光を得
るための共振器構造を具備し、上記活性層は、窒素を含
むIII−Ｖ族化合物半導体層を有する半導体レーザにお
いて、上記窒素を含むIII−Ｖ族化合物半導体層を構成
する窒素原子が、III−Ｖ族化合物半導体層内において
一定の周期性を持って配置されていることを特徴とする
半導体レーザ。
【請求項２】上記窒素を含むIII−Ｖ族化合物半導体層
は、上記活性層の主発光層に存在することを特徴とする
請求項１記載の半導体レーザ。
【請求項３】上記主発光層は、組成の異なる半導体層が
交互に積層されて構成され、その内の少なくとも一種の
半導体層が上記窒素を含むIII−Ｖ族化合物半導体層で
あることを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ。
【請求項４】上記半導体基板は、結晶面が基板の垂直方
向に対してＢ方向に傾斜している傾角基板であることを
特徴とする請求項１から３のいずれか一に記載の半導体
レーザ。
【請求項５】請求項１から４のいずれか一に記載の半導
体レーザ及び受光素子を具備する第１の光モジュール並
びに該第１の光モジュールと光ファイバーによって接続
された第２の光モジュールとを有することを特徴とする
光通信システム。