JP2003142776A - 面発光型半導体レーザ素子の製造方法および結晶成長装置、ならびにこれらを用いて形成した面発光型半導体レーザ素子、該面発光型半導体レーザ素子を用いた光送信モジュール、光送受信モジュール、光通信システム - Google Patents
面発光型半導体レーザ素子の製造方法および結晶成長装置、ならびにこれらを用いて形成した面発光型半導体レーザ素子、該面発光型半導体レーザ素子を用いた光送信モジュール、光送受信モジュール、光通信システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高品質で実用レベルのＧａＩｎＮＡｓ面発光
型半導体レーザ素子の製造方法および該製造方法を実現
するための結晶成長装置、これらを用いて形成した面発
光半導体レーザ素子、該面発光半導体レーザ素子を用い
た光送信モジュール、光送受信モジュール、光通信シス
テムを提供する。 【解決手段】 半導体基板２０上に、活性層を含んだ活
性領域２３と、活性層の上部及び下部に設けられた反射
鏡２１，２５を含んだ共振器構造を有する面発光型半導
体レーザ素子の製造方法で、活性層２３は、Ｇａ，Ｉ
ｎ，Ｎ，Ａｓを主成分として含み、半導体基板２０と活
性層２３との間に形成される下部反射鏡２１は屈折率が
周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する半導
体分布ブラッグ反射鏡を含み、活性層２３はＭＢＥ法で
成長し、反射鏡のうち少なくともｐ側の反射鏡（例え
ば、反射鏡２５）はＭＯＣＶＤ法で成長する。
型半導体レーザ素子の製造方法および該製造方法を実現
するための結晶成長装置、これらを用いて形成した面発
光半導体レーザ素子、該面発光半導体レーザ素子を用い
た光送信モジュール、光送受信モジュール、光通信シス
テムを提供する。 【解決手段】 半導体基板２０上に、活性層を含んだ活
性領域２３と、活性層の上部及び下部に設けられた反射
鏡２１，２５を含んだ共振器構造を有する面発光型半導
体レーザ素子の製造方法で、活性層２３は、Ｇａ，Ｉ
ｎ，Ｎ，Ａｓを主成分として含み、半導体基板２０と活
性層２３との間に形成される下部反射鏡２１は屈折率が
周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する半導
体分布ブラッグ反射鏡を含み、活性層２３はＭＢＥ法で
成長し、反射鏡のうち少なくともｐ側の反射鏡（例え
ば、反射鏡２５）はＭＯＣＶＤ法で成長する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に光通信用半導
体レーザ技術に係り、特に面発光型半導体レーザ素子の
製造方法、結晶成長装置、及びこれらを用いて形成した
面発光型半導体レーザ素子、該面発光型半導体レーザ素
子を用いた光送信モジュール、光送受信モジュール、光
通信システムに関する。
体レーザ技術に係り、特に面発光型半導体レーザ素子の
製造方法、結晶成長装置、及びこれらを用いて形成した
面発光型半導体レーザ素子、該面発光型半導体レーザ素
子を用いた光送信モジュール、光送受信モジュール、光
通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、インターネットの爆発的普及に見
られるように扱われる情報量が飛躍的に増大しており、
今後さらに加速すると考えられる。このため幹線系のみ
ならず、各家庭やオフィスといった加入者系やＬＡＮ
（Local Area Network）などのユーザに近い伝送路、さ
らには各機器間や機器内の配線へも光ファイバーが導入
され、光による大容量情報伝送技術が極めて重要とな
る。
られるように扱われる情報量が飛躍的に増大しており、
今後さらに加速すると考えられる。このため幹線系のみ
ならず、各家庭やオフィスといった加入者系やＬＡＮ
（Local Area Network）などのユーザに近い伝送路、さ
らには各機器間や機器内の配線へも光ファイバーが導入
され、光による大容量情報伝送技術が極めて重要とな
る。
【０００３】そして、安価で、距離を気にしないで、光
ネットワーク，光配線の大容量化を図るためには、光源
としてシリカファイバーの伝送ロスが小さく整合性の良
い１．３μｍ帯、１．５５μｍ帯の面発光型半導体レー
ザ素子（VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting La
ser：垂直空洞面発光型半導体レーザ素子）は極めて有
望である。面発光型半導体レーザ素子は、端面発光型レ
ーザに比べて、低価格，低消費電力，小型化，２次元集
積化に向き、実際にＧａＡｓ基板上に形成できる０．８
５μｍ帯ではすでに高速ＬＡＮである１Gbit/sのイーサ
ネット（登録商標）などで実用化されている。
ネットワーク，光配線の大容量化を図るためには、光源
としてシリカファイバーの伝送ロスが小さく整合性の良
い１．３μｍ帯、１．５５μｍ帯の面発光型半導体レー
ザ素子（VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting La
ser：垂直空洞面発光型半導体レーザ素子）は極めて有
望である。面発光型半導体レーザ素子は、端面発光型レ
ーザに比べて、低価格，低消費電力，小型化，２次元集
積化に向き、実際にＧａＡｓ基板上に形成できる０．８
５μｍ帯ではすでに高速ＬＡＮである１Gbit/sのイーサ
ネット（登録商標）などで実用化されている。
【０００４】１．３μｍ帯ではＩｎＰ基板上の材料系が
一般的であり、端面発光型レーザでは実績がある。しか
し、この従来の長波長帯半導体レーザでは、環境温度が
室温から８０℃になると動作電流が３倍にも増加すると
いう大きな欠点を持っている。また、面発光型半導体レ
ーザ素子においては反射鏡に適した材料がないため高性
能化は困難であり、実用レベルの特性が得られていない
のが現状である。
一般的であり、端面発光型レーザでは実績がある。しか
し、この従来の長波長帯半導体レーザでは、環境温度が
室温から８０℃になると動作電流が３倍にも増加すると
いう大きな欠点を持っている。また、面発光型半導体レ
ーザ素子においては反射鏡に適した材料がないため高性
能化は困難であり、実用レベルの特性が得られていない
のが現状である。
【０００５】このため、ＩｎＰ基板上の活性層とＧａＡ
ｓ基板上のＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ反射鏡を直接接合で
張り合わせた構造により現状での最高性能が得られてい
る（V. Jayaraman, J.C. Geske, M.H. MacDougal F.H.
Peters, T.D. Lowes, and T.T. Char, Electron. Let
t., 34, (14), pp. 1405-1406, 1998.）。
ｓ基板上のＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ反射鏡を直接接合で
張り合わせた構造により現状での最高性能が得られてい
る（V. Jayaraman, J.C. Geske, M.H. MacDougal F.H.
Peters, T.D. Lowes, and T.T. Char, Electron. Let
t., 34, (14), pp. 1405-1406, 1998.）。
【０００６】しかし、この方法はコスト上昇を避けられ
ないので量産性の点で問題があると考えられる。そこで
最近、ＧａＡｓ基板上に１．３μｍ帯を形成できる材料
系が注目され、（Ｇａ）ＩｎＡｓ量子ドット、ＧａＡｓ
ＳｂやＧａＩｎＮＡｓ（例えば、特開平６−３７３５５
号公報参照）が研究されている。新材料であるＧａＩ
ｎＮＡｓは、レーザ特性の温度依存性を極めて小さくす
ることができる材料として注目されている。
ないので量産性の点で問題があると考えられる。そこで
最近、ＧａＡｓ基板上に１．３μｍ帯を形成できる材料
系が注目され、（Ｇａ）ＩｎＡｓ量子ドット、ＧａＡｓ
ＳｂやＧａＩｎＮＡｓ（例えば、特開平６−３７３５５
号公報参照）が研究されている。新材料であるＧａＩ
ｎＮＡｓは、レーザ特性の温度依存性を極めて小さくす
ることができる材料として注目されている。
【０００７】ＧａＡｓ基板上のＧａＩｎＮＡｓ系半導体
レーザは、窒素添加によりバンドギャップが小さくなる
ので、ＧａＡｓ基板上に１．３μｍ帯など長波長帯を形
成できるようになる。Ｉｎ組成１０％のとき窒素組成は
約３％で１．３μｍ帯を形成できるが、窒素組成が大き
いほどしきい値電流密度が急激に上昇するという問題が
ある。図９は、しきい値電流密度の窒素組成依存性を示
す図であり、横軸は窒素組成割合（％）を、縦軸はしき
い値電流密度を示している。このようにしきい値電流密
度が窒素組成が大きくなるに伴って急激に上昇する理由
は、ＧａＩｎＮＡｓ層の結晶性が窒素組成増加に伴い劣
化するためである。
レーザは、窒素添加によりバンドギャップが小さくなる
ので、ＧａＡｓ基板上に１．３μｍ帯など長波長帯を形
成できるようになる。Ｉｎ組成１０％のとき窒素組成は
約３％で１．３μｍ帯を形成できるが、窒素組成が大き
いほどしきい値電流密度が急激に上昇するという問題が
ある。図９は、しきい値電流密度の窒素組成依存性を示
す図であり、横軸は窒素組成割合（％）を、縦軸はしき
い値電流密度を示している。このようにしきい値電流密
度が窒素組成が大きくなるに伴って急激に上昇する理由
は、ＧａＩｎＮＡｓ層の結晶性が窒素組成増加に伴い劣
化するためである。
【０００８】このため、如何にＧａＩｎＮＡｓを高品質
に成長するかが課題となる。このようなＧａＩｎＮＡｓ
の結晶成長方法には、ＭＯＣＶＤ法（Metal Organic Ch
emical Vapor Deposition；有機金属化学気相成長法）
やＭＢＥ法（Molecular BeamEpitaxy；分子線エピタキ
シャル成長法）が試みられている。
に成長するかが課題となる。このようなＧａＩｎＮＡｓ
の結晶成長方法には、ＭＯＣＶＤ法（Metal Organic Ch
emical Vapor Deposition；有機金属化学気相成長法）
やＭＢＥ法（Molecular BeamEpitaxy；分子線エピタキ
シャル成長法）が試みられている。
【０００９】ＭＯＣＶＤ法は、ＭＢＥ法のような高真空
を必要とせず、またＭＢＥ法では原料供給をセルの温度
を変えて制御するのに対してＭＯＣＶＤ法は原料ガス流
量を制御するだけでよく、また成長速度を高くすること
ができ、容易にスループットを上げられることから、極
めて量産に適した成長方法である。実際に実用化されて
いる０．８５μｍ帯面発光型半導体レーザ素子の生産に
は全て（ほとんどの場合）ＭＯＣＶＤ法が用いられてい
る。
を必要とせず、またＭＢＥ法では原料供給をセルの温度
を変えて制御するのに対してＭＯＣＶＤ法は原料ガス流
量を制御するだけでよく、また成長速度を高くすること
ができ、容易にスループットを上げられることから、極
めて量産に適した成長方法である。実際に実用化されて
いる０．８５μｍ帯面発光型半導体レーザ素子の生産に
は全て（ほとんどの場合）ＭＯＣＶＤ法が用いられてい
る。
【００１０】最近、この新規なＧａＩｎＮＡｓ系材料を
用いた半導体レーザの報告が多数報告されるようになっ
た。しかし、これらのほとんどの場合はＭＢＥ法による
ものであった。また、ごく最近は面発光型半導体レーザ
素子についても報告されるようになった。1998年に日立
(1.18μｍ)より最初の報告（M.C. Larson, M. Kondow,
T. Kitatani, K. Nakahara, K. Tamura, H. Inoue, and
K. Uomi, IEEE Photonics Technol. Lett., 10, pp. 1
88-190, 1998.）があり、2000年にはStanford(1.215μ
ｍ)、Sandia+Cielo (1.294μｍ)、東工大＋リコー(1.26
2μｍ)、Infineon (1.285μｍ)から報告されている。
用いた半導体レーザの報告が多数報告されるようになっ
た。しかし、これらのほとんどの場合はＭＢＥ法による
ものであった。また、ごく最近は面発光型半導体レーザ
素子についても報告されるようになった。1998年に日立
(1.18μｍ)より最初の報告（M.C. Larson, M. Kondow,
T. Kitatani, K. Nakahara, K. Tamura, H. Inoue, and
K. Uomi, IEEE Photonics Technol. Lett., 10, pp. 1
88-190, 1998.）があり、2000年にはStanford(1.215μ
ｍ)、Sandia+Cielo (1.294μｍ)、東工大＋リコー(1.26
2μｍ)、Infineon (1.285μｍ)から報告されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この新
規なＧａＩｎＮＡｓ系面発光型半導体レーザ素子の報告
は、量産に適したＭＯＣＶＤ法では１件報告があるのみ
で、その他は全てＭＢＥ法によって成長されたものであ
り、十分な特性を有するものとなっていない。特にＭＢ
Ｅ法により成長されたものはｐ側多層膜反射鏡の抵抗が
極めて高いので、ｐ側多層膜反射鏡を電流経路としない
方法を用いたりしているが、結局、動作電圧が高くなっ
てしまうなどの問題を有していた。このような問題を解
消した新規なＧａＩｎＮＡｓ系面発光型半導体レーザ素
子の製造方法，製造装置は未だ確立されていない。
規なＧａＩｎＮＡｓ系面発光型半導体レーザ素子の報告
は、量産に適したＭＯＣＶＤ法では１件報告があるのみ
で、その他は全てＭＢＥ法によって成長されたものであ
り、十分な特性を有するものとなっていない。特にＭＢ
Ｅ法により成長されたものはｐ側多層膜反射鏡の抵抗が
極めて高いので、ｐ側多層膜反射鏡を電流経路としない
方法を用いたりしているが、結局、動作電圧が高くなっ
てしまうなどの問題を有していた。このような問題を解
消した新規なＧａＩｎＮＡｓ系面発光型半導体レーザ素
子の製造方法，製造装置は未だ確立されていない。
【００１２】本発明は、面発光半導体レーザ素子の製造
技術を改良し、高品質で実用レベルのＧａＩｎＮＡｓ面
発光型半導体レーザ素子の製造方法（請求項１〜６）お
よび該製造方法を実現するための結晶成長装置（請求項
７，８）、ならびにこれらを用いて形成した面発光型半
導体レーザ素子（請求項９）、該面発光型半導体レーザ
素子を用いた光送信モジュール（請求項１０）、光送受
信モジュール（請求項１１）、光通信システム（請求項
１２）を提供することを目的としている。
技術を改良し、高品質で実用レベルのＧａＩｎＮＡｓ面
発光型半導体レーザ素子の製造方法（請求項１〜６）お
よび該製造方法を実現するための結晶成長装置（請求項
７，８）、ならびにこれらを用いて形成した面発光型半
導体レーザ素子（請求項９）、該面発光型半導体レーザ
素子を用いた光送信モジュール（請求項１０）、光送受
信モジュール（請求項１１）、光通信システム（請求項
１２）を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では次のような構成を採用したことを特徴と
している。以下、各請求項毎に詳細に説明する。
に、本発明では次のような構成を採用したことを特徴と
している。以下、各請求項毎に詳細に説明する。
【００１４】（１）請求項１記載の面発光型半導体レー
ザ素子の製造方法は、半導体基板上に、レーザ光を発生
する少なくとも１層の活性層（２３）を含んだ活性領域
と、レーザ光を得るために活性層（２３）の上部及び下
部に設けられた反射鏡（２１，２５）を含んだ共振器構
造を有し、活性層（２３）の上部及び下部に設けられた
反射鏡（２１，２５）のうちの１つがｐ側半導体の反射
鏡である面発光型半導体レーザにおいて、前記活性層
（２３）はＧａ，Ｉｎ，Ｎ，Ａｓを主成分として含み、
前記反射鏡のうち少なくともｐ側半導体の反射鏡は、屈
折率が周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射す
る半導体分布ブラッグ反射鏡を含み、前記活性層（２
３）はＭＢＥ法で成長され、前記反射鏡のうち少なくと
もｐ側半導体の反射鏡はＭＯＣＶＤ法で成長されること
を特徴としている。
ザ素子の製造方法は、半導体基板上に、レーザ光を発生
する少なくとも１層の活性層（２３）を含んだ活性領域
と、レーザ光を得るために活性層（２３）の上部及び下
部に設けられた反射鏡（２１，２５）を含んだ共振器構
造を有し、活性層（２３）の上部及び下部に設けられた
反射鏡（２１，２５）のうちの１つがｐ側半導体の反射
鏡である面発光型半導体レーザにおいて、前記活性層
（２３）はＧａ，Ｉｎ，Ｎ，Ａｓを主成分として含み、
前記反射鏡のうち少なくともｐ側半導体の反射鏡は、屈
折率が周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射す
る半導体分布ブラッグ反射鏡を含み、前記活性層（２
３）はＭＢＥ法で成長され、前記反射鏡のうち少なくと
もｐ側半導体の反射鏡はＭＯＣＶＤ法で成長されること
を特徴としている。
【００１５】まず、請求項１に記載されているＭＯＣＶ
Ｄ法とＭＢＥ法の２つの成長方法について、図１および
図２を用いて説明する。ＭＯＣＶＤ法（Metal Organic
Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長
法）は、少なくとも有機金属原料を一部に用い原料ガス
の熱分解と被成長基板との表面反応により結晶成長させ
る気相成長方法である。
Ｄ法とＭＢＥ法の２つの成長方法について、図１および
図２を用いて説明する。ＭＯＣＶＤ法（Metal Organic
Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長
法）は、少なくとも有機金属原料を一部に用い原料ガス
の熱分解と被成長基板との表面反応により結晶成長させ
る気相成長方法である。
【００１６】図１は、ＭＯＣＶＤ装置の概略図である。
ＭＯＣＶＤ装置は、同図に示すように、原料ガスが供給
される原料ガス供給部Ａと、被成長基板を加熱するため
の加熱手段（図示無し）と、加熱部（加熱体）Ｂと、反
応済みのガスを排気するための排気部Ｃ（排気ポンプな
ど）を有した構成である。通常、空気が成長室（反応
室）１２に入らないように基板は基板出し入れ口１１か
ら入れ、排気部Ｃによる真空引き後に成長室（反応室）
１２に搬送される。
ＭＯＣＶＤ装置は、同図に示すように、原料ガスが供給
される原料ガス供給部Ａと、被成長基板を加熱するため
の加熱手段（図示無し）と、加熱部（加熱体）Ｂと、反
応済みのガスを排気するための排気部Ｃ（排気ポンプな
ど）を有した構成である。通常、空気が成長室（反応
室）１２に入らないように基板は基板出し入れ口１１か
ら入れ、排気部Ｃによる真空引き後に成長室（反応室）
１２に搬送される。
【００１７】成長室１２の圧力は５０Ｔｏｒｒ〜１００
Ｔｏｒｒ程度の減圧がよく用いられる。その原料には、
III族原料として、Ｇａ：ＴＭＧ（トリメチルガリウ
ム），ＴＥＧ（トリエチルガリウム）、Ａｌ：ＴＭＡ
（トリメチルアルミニウム）、Ｉｎ：ＴＭＩ（トリメチ
ルインジウム）などの有機金属が用いられる。また、Ｖ
族原料には、ＡｓＨ3（アルシン），ＴＢＡ（ターシャ
ルブチルアルシン）、ＰＨ3（フォスフィン），ＴＢＰ
（ターシャルブチルアルシン）などの水素化物ガスや有
機化合物が一般に用いられる。
Ｔｏｒｒ程度の減圧がよく用いられる。その原料には、
III族原料として、Ｇａ：ＴＭＧ（トリメチルガリウ
ム），ＴＥＧ（トリエチルガリウム）、Ａｌ：ＴＭＡ
（トリメチルアルミニウム）、Ｉｎ：ＴＭＩ（トリメチ
ルインジウム）などの有機金属が用いられる。また、Ｖ
族原料には、ＡｓＨ3（アルシン），ＴＢＡ（ターシャ
ルブチルアルシン）、ＰＨ3（フォスフィン），ＴＢＰ
（ターシャルブチルアルシン）などの水素化物ガスや有
機化合物が一般に用いられる。
【００１８】キャリアガスには、水素ガス（Ｈ2）が通
常用いられ、通常、水素精製器を通して不純物を除去し
て供給している。そして、窒素の原料には、ＤＭＨｙ
（ジメチルヒドラジン），ＭＭＨｙ（モノメチルヒドラ
ジン）等の有機化合物を用いることができる。原料はこ
れに限られるものではない。有機金属や有機窒素化合物
のような液体または固体の原料は、バブラー１４に入れ
られてキャリアガスを通してバブリングすることで供給
される。また、水素化物はガスシリンダー１５に入れら
れ供給される。図１ではバブラー１４（液体、固体原料
バブラー＃１、＃２）とガスシリンダー１５（ガスシリ
ンダー＃１、＃２）はそれぞれ２種類の場合の例を示し
ている。
常用いられ、通常、水素精製器を通して不純物を除去し
て供給している。そして、窒素の原料には、ＤＭＨｙ
（ジメチルヒドラジン），ＭＭＨｙ（モノメチルヒドラ
ジン）等の有機化合物を用いることができる。原料はこ
れに限られるものではない。有機金属や有機窒素化合物
のような液体または固体の原料は、バブラー１４に入れ
られてキャリアガスを通してバブリングすることで供給
される。また、水素化物はガスシリンダー１５に入れら
れ供給される。図１ではバブラー１４（液体、固体原料
バブラー＃１、＃２）とガスシリンダー１５（ガスシリ
ンダー＃１、＃２）はそれぞれ２種類の場合の例を示し
ている。
【００１９】原料ガスの経路はバルブ１６で切り変え、
供給量をＭＦＣ（マスフローコントローラー）等で制御
することで必要な材料、組成を成長する。一般にダミー
ライン（図中、ダミーライン＃１、＃２参照）を設けて
ガス流が極力乱れないようにしている。成長の厚さは原
料ガスを供給する時間で制御する。これにより必要な構
造を成長できるので、スループットは良く、量産向きな
方法といえる。
供給量をＭＦＣ（マスフローコントローラー）等で制御
することで必要な材料、組成を成長する。一般にダミー
ライン（図中、ダミーライン＃１、＃２参照）を設けて
ガス流が極力乱れないようにしている。成長の厚さは原
料ガスを供給する時間で制御する。これにより必要な構
造を成長できるので、スループットは良く、量産向きな
方法といえる。
【００２０】次に、ＭＢＥ法について説明する。ＭＢＥ
法（Molecular Beam Epitaxy；分子線エピタキシャル成
長法）は真空蒸着法の一種で、原料セルから放出させた
原料分子，原子が高真空のチャンバー内の加熱した基板
に到達して吸着し結晶格子に取りこまれることで成長す
る方法である。
法（Molecular Beam Epitaxy；分子線エピタキシャル成
長法）は真空蒸着法の一種で、原料セルから放出させた
原料分子，原子が高真空のチャンバー内の加熱した基板
に到達して吸着し結晶格子に取りこまれることで成長す
る方法である。
【００２１】ＭＢＥ法は、原料供給の手法の違いからさ
まざまな呼び名がある。固体原料を用いる固体ソース
（ＳＳ）−ＭＢＥ、III族材料として有機金属を用いる
有機金属（ＭＯ）−ＭＢＥ、Ｖ族材料として水素化物を
用いるガスソース（ＧＳ）−ＭＢＥ、有機金属と水素化
物を用いるＣＢＥ（ケミカルビームエピタキシー）があ
る。窒素の原料には、一般にラジカルセルを用い、Ｎ2
を分解・活性化して用いる。
まざまな呼び名がある。固体原料を用いる固体ソース
（ＳＳ）−ＭＢＥ、III族材料として有機金属を用いる
有機金属（ＭＯ）−ＭＢＥ、Ｖ族材料として水素化物を
用いるガスソース（ＧＳ）−ＭＢＥ、有機金属と水素化
物を用いるＣＢＥ（ケミカルビームエピタキシー）があ
る。窒素の原料には、一般にラジカルセルを用い、Ｎ2
を分解・活性化して用いる。
【００２２】図２は、ＭＢＥ装置の概略図である。図２
では２種類の固体ソース（図中、原料の分子線セル１、
原料の分子線セル２）と窒素原料（図中、窒素のラジカ
ルセル）を用いた場合の例を示している。特に固体ソー
スＭＢＥでは、炭素，水素を原料に含まないので、低い
不純物濃度で成長できる。原理的に高真空なので、原料
供給量を大きくできない。大きくすると排気系に負担が
かかるデメリットがある。高真空排気系の排気ポンプを
必要とするが、ＭＢＥチャンバー内の残留原料等を除去
するなどのために排気系に負担がかかり故障しやすいこ
とからスループットは悪い。
では２種類の固体ソース（図中、原料の分子線セル１、
原料の分子線セル２）と窒素原料（図中、窒素のラジカ
ルセル）を用いた場合の例を示している。特に固体ソー
スＭＢＥでは、炭素，水素を原料に含まないので、低い
不純物濃度で成長できる。原理的に高真空なので、原料
供給量を大きくできない。大きくすると排気系に負担が
かかるデメリットがある。高真空排気系の排気ポンプを
必要とするが、ＭＢＥチャンバー内の残留原料等を除去
するなどのために排気系に負担がかかり故障しやすいこ
とからスループットは悪い。
【００２３】ここで、ＧａＩｎＮＡｓの高品質化は、Ｍ
ＯＣＶＤ法に比べてＭＢＥ法の方が容易であることを見
出した。ＧａＩｎＮＡｓは非混和性が極めて強い材料で
あり、低温成長などの非平衡成長が必要である。ＭＯＣ
ＶＤ法は各原料に化合物ガスを用い、被成長基板を加熱
し原料ガスの熱分解と基板表面反応を利用して成長され
るので、その分解温度以上での成長が必要である。実際
にＭＢＥ法はＭＯＣＶＤ法に比べて１００℃程度は低温
成長可能である。また、ＭＯＣＶＤ法における原料は炭
素（Ｃ），水素（Ｈ）が含まれており、不純物として膜
中に取りこまれ結晶性を落としやすいこと等が考えられ
る。
ＯＣＶＤ法に比べてＭＢＥ法の方が容易であることを見
出した。ＧａＩｎＮＡｓは非混和性が極めて強い材料で
あり、低温成長などの非平衡成長が必要である。ＭＯＣ
ＶＤ法は各原料に化合物ガスを用い、被成長基板を加熱
し原料ガスの熱分解と基板表面反応を利用して成長され
るので、その分解温度以上での成長が必要である。実際
にＭＢＥ法はＭＯＣＶＤ法に比べて１００℃程度は低温
成長可能である。また、ＭＯＣＶＤ法における原料は炭
素（Ｃ），水素（Ｈ）が含まれており、不純物として膜
中に取りこまれ結晶性を落としやすいこと等が考えられ
る。
【００２４】一方、面発光型半導体レーザ素子は、レー
ザ光を発生する少なくとも１層の活性層を含んだ活性領
域を半導体多層膜反射鏡で挟んで構成されている。端面
発光型レーザの結晶成長層の厚さが３μｍ程度であるの
に対して、例えば１．３μｍ波長帯面発光型半導体レー
ザ素子では１０μｍを超える厚さが必要になる。
ザ光を発生する少なくとも１層の活性層を含んだ活性領
域を半導体多層膜反射鏡で挟んで構成されている。端面
発光型レーザの結晶成長層の厚さが３μｍ程度であるの
に対して、例えば１．３μｍ波長帯面発光型半導体レー
ザ素子では１０μｍを超える厚さが必要になる。
【００２５】活性領域の厚さは全体に比べて通常ごくわ
ずかであり（１０％以下）、ほとんどが多層膜反射鏡を
構成する層である。半導体多層膜反射鏡はそれぞれの媒
質内における発振波長の１／４倍の厚さ（λ／４の厚
さ）で低屈折率層と高屈折率層を交互に積層して（例え
ば２０〜４０ペア）形成されている。
ずかであり（１０％以下）、ほとんどが多層膜反射鏡を
構成する層である。半導体多層膜反射鏡はそれぞれの媒
質内における発振波長の１／４倍の厚さ（λ／４の厚
さ）で低屈折率層と高屈折率層を交互に積層して（例え
ば２０〜４０ペア）形成されている。
【００２６】ＧａＡｓ基板上の面発光型半導体レーザ素
子では、ＡｌＧａＡｓ系材料を用い、Ａｌ組成を変えて
低屈折率層（Ａｌ組成大）と高屈折率層（Ａｌ組成小）
としている。しかし実際には、特にｐ側は各層のヘテロ
障壁により抵抗が大きくなるので、低屈折率層と高屈折
率層の間に、Ａｌ組成が両者の間となる中間層を挿入し
て多層膜反射鏡の抵抗を低減している。
子では、ＡｌＧａＡｓ系材料を用い、Ａｌ組成を変えて
低屈折率層（Ａｌ組成大）と高屈折率層（Ａｌ組成小）
としている。しかし実際には、特にｐ側は各層のヘテロ
障壁により抵抗が大きくなるので、低屈折率層と高屈折
率層の間に、Ａｌ組成が両者の間となる中間層を挿入し
て多層膜反射鏡の抵抗を低減している。
【００２７】このように、面発光型半導体レーザ素子
は、１００層にも及ぶ組成の異なる半導体層を成長しな
ければならない他に、多層膜反射鏡の低屈折率層と高屈
折率層の間にも中間層を設けるなど、瞬時に原料供給量
を制御する必要がある素子である。しかしＭＢＥ法では
原料供給を原料セルの温度を変えて供給量を制御してお
り臨機応変に組成をコントロールすることができない。
よってＭＢＥ法により成長した半導体多層膜反射鏡は抵
抗を低くするのは困難であり動作電圧が高い。
は、１００層にも及ぶ組成の異なる半導体層を成長しな
ければならない他に、多層膜反射鏡の低屈折率層と高屈
折率層の間にも中間層を設けるなど、瞬時に原料供給量
を制御する必要がある素子である。しかしＭＢＥ法では
原料供給を原料セルの温度を変えて供給量を制御してお
り臨機応変に組成をコントロールすることができない。
よってＭＢＥ法により成長した半導体多層膜反射鏡は抵
抗を低くするのは困難であり動作電圧が高い。
【００２８】また、ＭＢＥ法では高真空を必要とするこ
とから原料供給量を高くすることができず、成長速度は
１μｍ／ｈ程度であり１０μｍの厚さを成長するには原
料供給量を変えるための成長中断時間を設けないとして
も最低１０時間かかる。
とから原料供給量を高くすることができず、成長速度は
１μｍ／ｈ程度であり１０μｍの厚さを成長するには原
料供給量を変えるための成長中断時間を設けないとして
も最低１０時間かかる。
【００２９】一方、ＭＯＣＶＤ法は原料ガス流量を制御
するだけでよく、瞬時に組成をコントロールできるとと
もに、ＭＢＥ法のような高真空を必要とせず、また成長
速度を例えば３μｍ／ｈ以上と高くでき、容易にスルー
プットを上げられることから、極めて量産に適した成長
方法であり、半導体多層膜反射鏡はＭＯＣＶＤ法で成長
する方が容易であることを見出した。
するだけでよく、瞬時に組成をコントロールできるとと
もに、ＭＢＥ法のような高真空を必要とせず、また成長
速度を例えば３μｍ／ｈ以上と高くでき、容易にスルー
プットを上げられることから、極めて量産に適した成長
方法であり、半導体多層膜反射鏡はＭＯＣＶＤ法で成長
する方が容易であることを見出した。
【００３０】よって本発明では、最初の第１ステップで
下部半導体多層膜反射鏡をＭＯＣＶＤ法で成長し、次の
第２ステップでＧａＩｎＮＡｓ活性層を含む活性領域を
ＭＢＥ法で成長し、第３ステップで上部多層膜反射鏡を
ＭＯＣＶＤ法で成長するようにした。これにより、容易
に低抵抗の多層膜反射鏡を形成でき、また容易に高品質
のＧａＩｎＮＡｓ活性層を形成できるようになった。
下部半導体多層膜反射鏡をＭＯＣＶＤ法で成長し、次の
第２ステップでＧａＩｎＮＡｓ活性層を含む活性領域を
ＭＢＥ法で成長し、第３ステップで上部多層膜反射鏡を
ＭＯＣＶＤ法で成長するようにした。これにより、容易
に低抵抗の多層膜反射鏡を形成でき、また容易に高品質
のＧａＩｎＮＡｓ活性層を形成できるようになった。
【００３１】また、ＭＢＥ法で成長するのはわずか（１
μｍ程度以下）なので、装置への負担が小さく故障しに
くくなるとともに、全てをＭＢＥ法で成長する従来の方
法に比べて成長に要する時間を短縮できるという効果が
ある。ただし、ｎ側（ｎ側半導体）の多層膜反射鏡は低
屈折率層と高屈折率層を交互に積層するだけでもキャリ
ア濃度を１×１０18ｃｍ-3程度の高濃度にするだけで特
別なことをしなくても低抵抗化しやすいので、ｐ側（ｐ
側半導体）の多層膜反射鏡のみをＭＯＣＶＤ法で成長し
てもよい。これによれば成長工程を簡略化できる。
μｍ程度以下）なので、装置への負担が小さく故障しに
くくなるとともに、全てをＭＢＥ法で成長する従来の方
法に比べて成長に要する時間を短縮できるという効果が
ある。ただし、ｎ側（ｎ側半導体）の多層膜反射鏡は低
屈折率層と高屈折率層を交互に積層するだけでもキャリ
ア濃度を１×１０18ｃｍ-3程度の高濃度にするだけで特
別なことをしなくても低抵抗化しやすいので、ｐ側（ｐ
側半導体）の多層膜反射鏡のみをＭＯＣＶＤ法で成長し
てもよい。これによれば成長工程を簡略化できる。
【００３２】（２）請求項２記載の面発光型半導体レー
ザ素子の製造方法は、半導体基板（２０）上に、レーザ
光を発生する少なくとも１層の活性層（２３）を含んだ
活性領域と、レーザ光を得るために活性層の上部及び下
部に設けられた反射鏡（２１，２５）を含んだ共振器構
造を有する面発光型半導体レーザ素子において、前記活
性層（２３）はＧａ，Ｉｎ，Ｎ，Ａｓを主成分として含
み、前記反射鏡のうち少なくとも下部反射鏡は、屈折率
が周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する半
導体分布ブラッグ反射鏡を含み、前記活性層（２３）を
ＭＯＣＶＤ成長室で成長させ、前記反射鏡（２１，２
５）のうち少なくとも下部反射鏡（２１）を、別のＭＯ
ＣＶＤ成長室またはＭＢＥ成長室で成長させることを特
徴としている。
ザ素子の製造方法は、半導体基板（２０）上に、レーザ
光を発生する少なくとも１層の活性層（２３）を含んだ
活性領域と、レーザ光を得るために活性層の上部及び下
部に設けられた反射鏡（２１，２５）を含んだ共振器構
造を有する面発光型半導体レーザ素子において、前記活
性層（２３）はＧａ，Ｉｎ，Ｎ，Ａｓを主成分として含
み、前記反射鏡のうち少なくとも下部反射鏡は、屈折率
が周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する半
導体分布ブラッグ反射鏡を含み、前記活性層（２３）を
ＭＯＣＶＤ成長室で成長させ、前記反射鏡（２１，２
５）のうち少なくとも下部反射鏡（２１）を、別のＭＯ
ＣＶＤ成長室またはＭＢＥ成長室で成長させることを特
徴としている。
【００３３】本願の発明者は、ＧａＩｎＮＡｓの高品質
化が、ＭＯＣＶＤ法に比べてＭＢＥ法の方が容易である
理由の一つとして、ＭＯＣＶＤ法では窒素の原料とＡｌ
の原料との反応が極めて強く、Ａｌを含んだ層と窒素を
含んだ層とを含んで構造体を形成する場合次のような不
具合が生じる場合があることを見出した。
化が、ＭＯＣＶＤ法に比べてＭＢＥ法の方が容易である
理由の一つとして、ＭＯＣＶＤ法では窒素の原料とＡｌ
の原料との反応が極めて強く、Ａｌを含んだ層と窒素を
含んだ層とを含んで構造体を形成する場合次のような不
具合が生じる場合があることを見出した。
【００３４】まず、その高い反応性である。図３は、Ａ
ｌ組成２０％のＡｌＧａＩｎＮＰとＧａＩｎＮＰ（ここ
ではｐ系材料での実験結果を示す）を成長したときのＶ
族原料に対する窒素原料であるＤＭＨｙのモル比[DMHy]
/([PH3]+[DMHy])と窒素取りこまれ量の関係を示す図で
あり、横軸がモル比[DMHy]/([PH3]+[DMHy])を、縦軸が
窒素取りこまれ量を示している。ここで、ＡｌＧａＩｎ
ＮＰは７００℃で成長させ（実験点を白丸で示す）て、
ＧａＩｎＮＰは６５０℃で成長させた（実験点を黒丸で
示す）。
ｌ組成２０％のＡｌＧａＩｎＮＰとＧａＩｎＮＰ（ここ
ではｐ系材料での実験結果を示す）を成長したときのＶ
族原料に対する窒素原料であるＤＭＨｙのモル比[DMHy]
/([PH3]+[DMHy])と窒素取りこまれ量の関係を示す図で
あり、横軸がモル比[DMHy]/([PH3]+[DMHy])を、縦軸が
窒素取りこまれ量を示している。ここで、ＡｌＧａＩｎ
ＮＰは７００℃で成長させ（実験点を白丸で示す）て、
ＧａＩｎＮＰは６５０℃で成長させた（実験点を黒丸で
示す）。
【００３５】一般的に、窒素の取りこまれ量は成長温度
が低い方が高く、また[DMHy]/([PH3]+[DMHy])が大きい
方が高くなるはずであるが、図３に示す実験結果による
と、成長温度が高く、[DMHy]/([PH3]+[DMHy])がごくわ
ずかであるにもかかわらず、Ａｌを含んだＡｌＧａＩｎ
ＮＰの方（白丸参照）が圧倒的に窒素が取りこまれやす
くなっていることがわかる。また、ＤＭＨｙ等の窒素原
料である有機系窒素化合物は、その精製の過程で水を除
外するのが難しくて、ある程度の水（Ｈ2Ｏ）を含んで
いる。Ａｌは、非常に反応性が強く、特に水とはよく反
応する。
が低い方が高く、また[DMHy]/([PH3]+[DMHy])が大きい
方が高くなるはずであるが、図３に示す実験結果による
と、成長温度が高く、[DMHy]/([PH3]+[DMHy])がごくわ
ずかであるにもかかわらず、Ａｌを含んだＡｌＧａＩｎ
ＮＰの方（白丸参照）が圧倒的に窒素が取りこまれやす
くなっていることがわかる。また、ＤＭＨｙ等の窒素原
料である有機系窒素化合物は、その精製の過程で水を除
外するのが難しくて、ある程度の水（Ｈ2Ｏ）を含んで
いる。Ａｌは、非常に反応性が強く、特に水とはよく反
応する。
【００３６】ＧａＩｎＮＡｓ面発光型半導体レーザ素子
は、Ａｌを含んだＡｌＧａＡｓ系材料からなる多層膜反
射鏡と、窒素を含んだＧａＩｎＮＡｓからなる活性層を
含んだ構造体である。Ａｌを含んだ層を含む下部多層膜
反射鏡を成長したときに、もし反応管にＡｌ原料が残留
することがあると、活性層を成長するときに窒素原料と
反応してしまい、活性層中にＡｌや酸素（Ｏ）を取りこ
み、品質に影響を与えてしまったり、事前に窒素原料と
反応してしまい、成長層への窒素取りこまれ量が減少し
たり、極めて大きな問題が生じる。特に、酸素の取りこ
みは、活性層中に深い不純物準位を作り、光学特性に悪
影響を及ぼす。つまり、発光効率を落とし、レーザの場
合しきい値電流が大きくなる。
は、Ａｌを含んだＡｌＧａＡｓ系材料からなる多層膜反
射鏡と、窒素を含んだＧａＩｎＮＡｓからなる活性層を
含んだ構造体である。Ａｌを含んだ層を含む下部多層膜
反射鏡を成長したときに、もし反応管にＡｌ原料が残留
することがあると、活性層を成長するときに窒素原料と
反応してしまい、活性層中にＡｌや酸素（Ｏ）を取りこ
み、品質に影響を与えてしまったり、事前に窒素原料と
反応してしまい、成長層への窒素取りこまれ量が減少し
たり、極めて大きな問題が生じる。特に、酸素の取りこ
みは、活性層中に深い不純物準位を作り、光学特性に悪
影響を及ぼす。つまり、発光効率を落とし、レーザの場
合しきい値電流が大きくなる。
【００３７】具体的な実験結果について以下に示す。
【００３８】図１０は、本願の発明者のＭＯＣＶＤ装置
で作製したＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層とＧａＡｓバリア
層とからなるＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ ２重量子井戸
構造からなる活性層からの室温フォトルミネッセンスス
ペクトルを示す図である。図１１は半導体発光素子の試
料構造を示す図である。図１１を参照すると、試料構造
は、ＧａＡｓ基板２０１上に、下部クラッド層２０２、
中間層２０３、窒素を含む活性層２０４、中間層２０
３、上部クラッド層２０５が順次積層されたものとなっ
ている。図１０において、符号ＡはＡｌＧａＡｓクラッ
ド層２０２上にＧａＡｓ中間層２０３をはさんで２重量
子井戸構造を形成した試料の活性層２０４からの室温フ
ォトルミネッセンススペクトルであり、符号ＢはＧａＩ
ｎＰクラッド層２０２上にＧａＡｓ中間層２０３をはさ
んで２重量子井戸構造を連続的に形成した試料の活性層
２０４からの室温フォトルミネッセンススペクトルであ
る。
で作製したＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層とＧａＡｓバリア
層とからなるＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ ２重量子井戸
構造からなる活性層からの室温フォトルミネッセンスス
ペクトルを示す図である。図１１は半導体発光素子の試
料構造を示す図である。図１１を参照すると、試料構造
は、ＧａＡｓ基板２０１上に、下部クラッド層２０２、
中間層２０３、窒素を含む活性層２０４、中間層２０
３、上部クラッド層２０５が順次積層されたものとなっ
ている。図１０において、符号ＡはＡｌＧａＡｓクラッ
ド層２０２上にＧａＡｓ中間層２０３をはさんで２重量
子井戸構造を形成した試料の活性層２０４からの室温フ
ォトルミネッセンススペクトルであり、符号ＢはＧａＩ
ｎＰクラッド層２０２上にＧａＡｓ中間層２０３をはさ
んで２重量子井戸構造を連続的に形成した試料の活性層
２０４からの室温フォトルミネッセンススペクトルであ
る。
【００３９】図１０に示すように、試料Ａでは試料Ｂに
比べてフォトルミネッセンス強度が半分以下に低下して
いる。従って、１台のＭＯＣＶＤ装置を用いてＡｌＧａ
Ａｓ等のＡｌを構成元素として含む半導体層上に、Ｇａ
ＩｎＮＡｓ等の窒素を含む活性層を連続的に形成する
と、活性層の発光強度が劣化してしまうという問題が生
じた。そのため、ＡｌＧａＡｓクラッド層上に形成した
ＧａＩｎＮＡｓ系レーザの閾電流密度は、ＧａＩｎＰク
ラッド層上に形成した場合に比べて２倍以上高くなって
しまう。
比べてフォトルミネッセンス強度が半分以下に低下して
いる。従って、１台のＭＯＣＶＤ装置を用いてＡｌＧａ
Ａｓ等のＡｌを構成元素として含む半導体層上に、Ｇａ
ＩｎＮＡｓ等の窒素を含む活性層を連続的に形成する
と、活性層の発光強度が劣化してしまうという問題が生
じた。そのため、ＡｌＧａＡｓクラッド層上に形成した
ＧａＩｎＮＡｓ系レーザの閾電流密度は、ＧａＩｎＰク
ラッド層上に形成した場合に比べて２倍以上高くなって
しまう。
【００４０】本願の発明者は、さらに、この原因解明に
ついて検討した。図１２は、図１１に示した半導体発光
素子の一例として、クラッド層２０２，２０５をＡｌＧ
ａＡｓとし、中間層２０３をＧａＡｓとし、活性層２０
４をＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ２重量子井戸構造として
構成した素子を１台のエピタキシャル成長装置（ＭＯＣ
ＶＤ装置）を用いて形成したときの、窒素（Ｎ）濃度と
酸素（Ｏ）濃度の深さ方向分布を示す図である。測定は
ＳＩＭＳによって行った。次表（表１）に測定条件を示
す。
ついて検討した。図１２は、図１１に示した半導体発光
素子の一例として、クラッド層２０２，２０５をＡｌＧ
ａＡｓとし、中間層２０３をＧａＡｓとし、活性層２０
４をＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ２重量子井戸構造として
構成した素子を１台のエピタキシャル成長装置（ＭＯＣ
ＶＤ装置）を用いて形成したときの、窒素（Ｎ）濃度と
酸素（Ｏ）濃度の深さ方向分布を示す図である。測定は
ＳＩＭＳによって行った。次表（表１）に測定条件を示
す。
【００４１】
【表１】
【００４２】図１２において、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡ
ｓ２重量子井戸構造に対応して、活性層２０４中に２つ
の窒素（Ｎ）ピークが見られる。そして、活性層２０４
において、酸素（Ｏ）のピークが検出されている。しか
し、ＮとＡｌを含まない中間層２０３における酸素濃度
は活性層２０４の酸素濃度よりも約１桁低い濃度となっ
ている。
ｓ２重量子井戸構造に対応して、活性層２０４中に２つ
の窒素（Ｎ）ピークが見られる。そして、活性層２０４
において、酸素（Ｏ）のピークが検出されている。しか
し、ＮとＡｌを含まない中間層２０３における酸素濃度
は活性層２０４の酸素濃度よりも約１桁低い濃度となっ
ている。
【００４３】一方、クラッド層２０２，２０５をＧａＩ
ｎＰとし、中間層２０３をＧａＡｓとし、活性層２０４
をＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ２重量子井戸構造として構
成した素子について、酸素（Ｏ）濃度の深さ方向分布を
測定した場合には、活性層２０４中の酸素（Ｏ）濃度は
バックグラウンドレベルであった。
ｎＰとし、中間層２０３をＧａＡｓとし、活性層２０４
をＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ２重量子井戸構造として構
成した素子について、酸素（Ｏ）濃度の深さ方向分布を
測定した場合には、活性層２０４中の酸素（Ｏ）濃度は
バックグラウンドレベルであった。
【００４４】すなわち、窒素化合物原料と有機金属Ａｌ
原料を用いて、エピタキシャル成長装置により、基板２
０１と窒素を含む活性層２０４との間にＡｌを含む半導
体層を設けた半導体発光素子を連続的に結晶成長する
と、窒素を含む活性層２０４中に酸素が取り込まれるこ
とが本願の発明者の実験により明らかとなった。活性層
２０４に取り込まれた酸素は非発光再結合準位を形成す
るため、活性層２０４の発光効率を低下させてしまう。
この活性層２０４に取り込まれた酸素が、基板２０１と
窒素を含む活性層２０４との間にＡｌを含む半導体層を
設けた半導体発光素子における発光効率を低下させる原
因であることが新たに判明した。この酸素の起源は、装
置内に残留している酸素を含んだ物質、または、窒素化
合物原料中に不純物として含まれる酸素を含んだ物質と
考えられる。
原料を用いて、エピタキシャル成長装置により、基板２
０１と窒素を含む活性層２０４との間にＡｌを含む半導
体層を設けた半導体発光素子を連続的に結晶成長する
と、窒素を含む活性層２０４中に酸素が取り込まれるこ
とが本願の発明者の実験により明らかとなった。活性層
２０４に取り込まれた酸素は非発光再結合準位を形成す
るため、活性層２０４の発光効率を低下させてしまう。
この活性層２０４に取り込まれた酸素が、基板２０１と
窒素を含む活性層２０４との間にＡｌを含む半導体層を
設けた半導体発光素子における発光効率を低下させる原
因であることが新たに判明した。この酸素の起源は、装
置内に残留している酸素を含んだ物質、または、窒素化
合物原料中に不純物として含まれる酸素を含んだ物質と
考えられる。
【００４５】次に、酸素の取り込まれる原因について検
討した。図１３は、図１２と同じ試料のＡｌ濃度の深さ
方向分布を示す図である。測定はＳＩＭＳによって行っ
た。次表（表２）に測定条件を示す。
討した。図１３は、図１２と同じ試料のＡｌ濃度の深さ
方向分布を示す図である。測定はＳＩＭＳによって行っ
た。次表（表２）に測定条件を示す。
【００４６】
【表２】
【００４７】図１３から、本来Ａｌ原料を導入していな
い活性層２０４において、Ａｌが検出されている。しか
し、Ａｌを含む半導体層（クラッド層２０２，２０５）
に隣接した中間層（ＧａＡｓ層）２０３においては、Ａ
ｌ濃度は活性層よりも約１桁低い濃度となっている。こ
れは、活性層２０４中のＡｌがＡｌを含む半導体層（ク
ラッド層２０２，２０５）から拡散，置換して混入した
ものではないことを示している。
い活性層２０４において、Ａｌが検出されている。しか
し、Ａｌを含む半導体層（クラッド層２０２，２０５）
に隣接した中間層（ＧａＡｓ層）２０３においては、Ａ
ｌ濃度は活性層よりも約１桁低い濃度となっている。こ
れは、活性層２０４中のＡｌがＡｌを含む半導体層（ク
ラッド層２０２，２０５）から拡散，置換して混入した
ものではないことを示している。
【００４８】一方、ＧａＩｎＰのようにＡｌを含まない
半導体層上に窒素を含む活性層を成長した場合には、活
性層中にＡｌは検出されなかった。
半導体層上に窒素を含む活性層を成長した場合には、活
性層中にＡｌは検出されなかった。
【００４９】従って、活性層２０４中に検出されたＡｌ
は、成長室内またはガス供給ラインに残留したＡｌ原
料、または、Ａｌ反応物、または、Ａｌ化合物、また
は、Ａｌが、窒素化合物原料または窒素化合物原料中の
不純物（水分，アルコール等）と結合して活性層２０４
中に取りこまれたものである。すなわち、窒素化合物原
料と有機金属Ａｌ原料を用いて、１台のエピタキシャル
成長装置により、基板２０１と窒素を含む活性層２０４
との間にＡｌを含む半導体層を設けた半導体発光素子を
連続的に結晶成長すると、窒素を含む活性層２０４中に
自然にＡｌが取り込まれてしまうことが新たにわかっ
た。
は、成長室内またはガス供給ラインに残留したＡｌ原
料、または、Ａｌ反応物、または、Ａｌ化合物、また
は、Ａｌが、窒素化合物原料または窒素化合物原料中の
不純物（水分，アルコール等）と結合して活性層２０４
中に取りこまれたものである。すなわち、窒素化合物原
料と有機金属Ａｌ原料を用いて、１台のエピタキシャル
成長装置により、基板２０１と窒素を含む活性層２０４
との間にＡｌを含む半導体層を設けた半導体発光素子を
連続的に結晶成長すると、窒素を含む活性層２０４中に
自然にＡｌが取り込まれてしまうことが新たにわかっ
た。
【００５０】図１２に示した同じ素子における、窒素
（Ｎ）濃度と酸素（Ｏ）濃度の深さ方向分布と比較する
と、２重量子井戸活性層中の２つの酸素ピークプロファ
イルは、窒素濃度のピークプロファイルと対応しておら
ず、図１３のＡｌ濃度プロファイルと対応している。こ
のことから、ＧａＩｎＮＡｓ井戸層中の酸素不純物は、
窒素原料と共に取り込まれるというよりも、むしろ井戸
層中に取り込まれたＡｌと結合して一緒に取り込まれる
ことがわかった。すなわち、成長室内に残留したＡｌ原
料、または、Ａｌ反応物、または、Ａｌ化合物、また
は、Ａｌが窒素化合物原料と接触すると、Ａｌと窒素化
合物原料中に含まれる水分またはガスラインや反応室中
に残留する水分などの酸素を含んだ物質とが結合して、
活性層２０４中にＡｌと酸素が取り込まれる。この活性
層２０４に取り込まれた酸素が活性層２０４の発光効率
を低下させることが本願の発明者の実験により初めて明
らかとなった。
（Ｎ）濃度と酸素（Ｏ）濃度の深さ方向分布と比較する
と、２重量子井戸活性層中の２つの酸素ピークプロファ
イルは、窒素濃度のピークプロファイルと対応しておら
ず、図１３のＡｌ濃度プロファイルと対応している。こ
のことから、ＧａＩｎＮＡｓ井戸層中の酸素不純物は、
窒素原料と共に取り込まれるというよりも、むしろ井戸
層中に取り込まれたＡｌと結合して一緒に取り込まれる
ことがわかった。すなわち、成長室内に残留したＡｌ原
料、または、Ａｌ反応物、または、Ａｌ化合物、また
は、Ａｌが窒素化合物原料と接触すると、Ａｌと窒素化
合物原料中に含まれる水分またはガスラインや反応室中
に残留する水分などの酸素を含んだ物質とが結合して、
活性層２０４中にＡｌと酸素が取り込まれる。この活性
層２０４に取り込まれた酸素が活性層２０４の発光効率
を低下させることが本願の発明者の実験により初めて明
らかとなった。
【００５１】よって、これを改善するためには、少なく
とも成長室内の窒素化合物原料または窒素化合物原料中
に含まれる不純物が触れる場所に、Ａｌ原料、または、
Ａｌ反応物、または、Ａｌ化合物、またはＡｌが存在し
ない状態で、窒素を含む活性層を成長することが好まし
いことがわかった。
とも成長室内の窒素化合物原料または窒素化合物原料中
に含まれる不純物が触れる場所に、Ａｌ原料、または、
Ａｌ反応物、または、Ａｌ化合物、またはＡｌが存在し
ない状態で、窒素を含む活性層を成長することが好まし
いことがわかった。
【００５２】この方法として、Ａｌを含んだ半導体層を
成長後、別の反応室に基板を移動させて窒素を含む活性
層を成長させることが好ましい。つまり、Ａｌを含んだ
半導体層を別のＭＯＣＶＤ成長室またはＭＢＥ成長室等
の他の成長室で成長してから窒素を含む活性層をＭＯＣ
ＶＤ成長することが好ましい。この方法によれば、窒素
を含む活性層を成長するため成長室に窒素化合物原料を
供給したときに、反応室に残留したＡｌ原料、または、
Ａｌ反応物、または、Ａｌ化合物、または、Ａｌと、窒
素化合物原料または窒素化合物原料中に含まれる不純物
及び装置内に残留する酸素を含んだ物質とが反応して、
活性層に取り込まれるＡｌ及び酸素不純物の濃度を低減
することができる。
成長後、別の反応室に基板を移動させて窒素を含む活性
層を成長させることが好ましい。つまり、Ａｌを含んだ
半導体層を別のＭＯＣＶＤ成長室またはＭＢＥ成長室等
の他の成長室で成長してから窒素を含む活性層をＭＯＣ
ＶＤ成長することが好ましい。この方法によれば、窒素
を含む活性層を成長するため成長室に窒素化合物原料を
供給したときに、反応室に残留したＡｌ原料、または、
Ａｌ反応物、または、Ａｌ化合物、または、Ａｌと、窒
素化合物原料または窒素化合物原料中に含まれる不純物
及び装置内に残留する酸素を含んだ物質とが反応して、
活性層に取り込まれるＡｌ及び酸素不純物の濃度を低減
することができる。
【００５３】例えば、窒素を含む活性層中のＡｌ濃度を
１×１０19ｃｍ-3以下に低減することにより、室温連続
発振が可能となった。さらに、窒素を含む活性層中のＡ
ｌ濃度を２×１０18ｃｍ-3以下に低減することにより、
Ａｌを含まない半導体層上に形成した場合と同等の発光
特性が得られた。
１×１０19ｃｍ-3以下に低減することにより、室温連続
発振が可能となった。さらに、窒素を含む活性層中のＡ
ｌ濃度を２×１０18ｃｍ-3以下に低減することにより、
Ａｌを含まない半導体層上に形成した場合と同等の発光
特性が得られた。
【００５４】次表（表３）には、ＡｌＧａＡｓをクラッ
ド層（Ａｌを含む層）とし、ＧａＩｎＮＡｓ２重量子井
戸構造（窒素を含む層）を活性層としたブロードストラ
イプレーザを試作して閾電流密度を評価した結果が示さ
れている。
ド層（Ａｌを含む層）とし、ＧａＩｎＮＡｓ２重量子井
戸構造（窒素を含む層）を活性層としたブロードストラ
イプレーザを試作して閾電流密度を評価した結果が示さ
れている。
【００５５】
【表３】
【００５６】Ａｌを構成元素として含む半導体層に、窒
素を含む活性層を連続的に形成した構造においては、活
性層中に２×１０19ｃｍ-3以上のＡｌ及び１×１０18ｃ
ｍ-3以上の酸素が取り込まれており、閾電流密度は１０
ｋＡ／ｃｍ2以上と著しく高い値となった。しかし、活
性層中のＡｌ濃度を１×１０19ｃｍ-3以下に低減するこ
とにより、活性層中の酸素濃度が１×１０18ｃｍ-3以下
に低減され、閾電流密度２〜３ｋＡ／ｃｍ2でブロード
ストライプレーザが発振した。ブロードストライプレー
ザの閾電流密度が数ｋＡ／ｃｍ2以下の活性層品質であ
れば、室温連続発振が可能である。従って、窒素を含む
活性層中のＡｌ濃度を１×１０19ｃｍ-3以下に抑制する
ことにより、室温連続発振可能な半導体レーザを提供す
ることが可能となる。
素を含む活性層を連続的に形成した構造においては、活
性層中に２×１０19ｃｍ-3以上のＡｌ及び１×１０18ｃ
ｍ-3以上の酸素が取り込まれており、閾電流密度は１０
ｋＡ／ｃｍ2以上と著しく高い値となった。しかし、活
性層中のＡｌ濃度を１×１０19ｃｍ-3以下に低減するこ
とにより、活性層中の酸素濃度が１×１０18ｃｍ-3以下
に低減され、閾電流密度２〜３ｋＡ／ｃｍ2でブロード
ストライプレーザが発振した。ブロードストライプレー
ザの閾電流密度が数ｋＡ／ｃｍ2以下の活性層品質であ
れば、室温連続発振が可能である。従って、窒素を含む
活性層中のＡｌ濃度を１×１０19ｃｍ-3以下に抑制する
ことにより、室温連続発振可能な半導体レーザを提供す
ることが可能となる。
【００５７】通常のＭＢＥ法のように、有機金属Ａｌ原
料と窒素化合物原料を用いない結晶成長方法で作製した
場合には、基板と窒素を含む活性層との間にＡｌを含む
半導体層を設けた半導体発光素子における著しい発光効
率低下については特に報告されていない。
料と窒素化合物原料を用いない結晶成長方法で作製した
場合には、基板と窒素を含む活性層との間にＡｌを含む
半導体層を設けた半導体発光素子における著しい発光効
率低下については特に報告されていない。
【００５８】ＭＢＥ法は超減圧（高真空中）で結晶成長
が行われるのに対して、ＭＯＣＶＤ法は、通常数１０Ｔ
ｏｒｒから大気圧程度と、ＭＢＥ法に比べて反応室の圧
力が高いため、平均自由行程が圧倒的に短く、供給され
た原料やキャリアガスがガスラインや反応室等で他と接
触，反応するためと考えられる。よって、ＭＯＣＶＤ法
のように、反応室やガスラインの圧力が高い成長方法の
場合、Ａｌを含んだ半導体層を成長後、窒素を含んだ活
性層を同じ反応室で成長するのではなく、別の反応室に
基板を移動させて成長させることが好ましい。
が行われるのに対して、ＭＯＣＶＤ法は、通常数１０Ｔ
ｏｒｒから大気圧程度と、ＭＢＥ法に比べて反応室の圧
力が高いため、平均自由行程が圧倒的に短く、供給され
た原料やキャリアガスがガスラインや反応室等で他と接
触，反応するためと考えられる。よって、ＭＯＣＶＤ法
のように、反応室やガスラインの圧力が高い成長方法の
場合、Ａｌを含んだ半導体層を成長後、窒素を含んだ活
性層を同じ反応室で成長するのではなく、別の反応室に
基板を移動させて成長させることが好ましい。
【００５９】上記のように本発明は、ＧａＮＡｓ，Ｇａ
ＰＮ， ＧａＮＰＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＩｎＮ
Ｐ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂ等の窒素を含
む活性層の場合に効果があることがわかった。
ＰＮ， ＧａＮＰＡｓ，ＧａＩｎＮＡｓ，ＧａＩｎＮ
Ｐ，ＧａＮＡｓＳｂ，ＧａＩｎＮＡｓＳｂ等の窒素を含
む活性層の場合に効果があることがわかった。
【００６０】これにより量産化に有利なＭＯＣＶＤ法で
良好な品質のＧａＩｎＮＡｓ面発光型半導体レーザ素子
の多層膜構造体を結晶成長できる。
良好な品質のＧａＩｎＮＡｓ面発光型半導体レーザ素子
の多層膜構造体を結晶成長できる。
【００６１】（３）請求項３記載の面発光型半導体レー
ザ素子の製造方法は、半導体基板（２０）上に、レーザ
光を発生する少なくとも１層の活性層（２３）を含んだ
活性領域と、レーザ光を得るために活性層の上部及び下
部に設けられた反射鏡（２１，２５）を含んだ共振器構
造を有する面発光型半導体レーザ素子において、前記活
性層（２３）はＧａ，Ｉｎ，Ｎ，Ａｓを主成分として含
み、前記反射鏡のうち少なくとも一方の反射鏡は、屈折
率が周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する
半導体分布ブラッグ反射鏡を含み、前記活性層（２３）
と前記反射鏡（２１，２５（両方が半導体多層膜反射鏡
の場合））とを、それぞれ別々のＭＯＣＶＤ成長室で成
長させることを特徴としている。
ザ素子の製造方法は、半導体基板（２０）上に、レーザ
光を発生する少なくとも１層の活性層（２３）を含んだ
活性領域と、レーザ光を得るために活性層の上部及び下
部に設けられた反射鏡（２１，２５）を含んだ共振器構
造を有する面発光型半導体レーザ素子において、前記活
性層（２３）はＧａ，Ｉｎ，Ｎ，Ａｓを主成分として含
み、前記反射鏡のうち少なくとも一方の反射鏡は、屈折
率が周期的に変化し入射光を光波干渉によって反射する
半導体分布ブラッグ反射鏡を含み、前記活性層（２３）
と前記反射鏡（２１，２５（両方が半導体多層膜反射鏡
の場合））とを、それぞれ別々のＭＯＣＶＤ成長室で成
長させることを特徴としている。
【００６２】例えば下部及び上部反射鏡の両方が半導体
多層膜反射鏡である場合には、これらを第１のＭＯＣＶ
Ｄ成長室で成長させ、活性層を第２の成長室で成長させ
る。また、下部反射鏡のみが半導体多層膜反射鏡である
場合には、これを第１のＭＯＣＶＤ成長室で成長させ、
活性層を第２の成長室で成長させる。また、上部反射鏡
のみが半導体多層膜反射鏡である場合には、これを第１
のＭＯＣＶＤ成長室で成長させ、活性層を第２の成長室
で成長させる場合が考えられる。
多層膜反射鏡である場合には、これらを第１のＭＯＣＶ
Ｄ成長室で成長させ、活性層を第２の成長室で成長させ
る。また、下部反射鏡のみが半導体多層膜反射鏡である
場合には、これを第１のＭＯＣＶＤ成長室で成長させ、
活性層を第２の成長室で成長させる。また、上部反射鏡
のみが半導体多層膜反射鏡である場合には、これを第１
のＭＯＣＶＤ成長室で成長させ、活性層を第２の成長室
で成長させる場合が考えられる。
【００６３】このように、上記製造方法では、Ａｌを含
んだ材料系からなる多層膜反射鏡と、窒素を含んだ材料
系からなる活性層とを、別々の成長室で成長するので、
窒素を含んだ材料系からなる活性層を成長する反応室に
おいてＡｌを含んだ材料を成長しないようにすることが
可能であり、窒素を含んだ材料系からなる活性層中へＡ
ｌとの反応に関係した酸素が取り込まれるのをを防止す
ることが可能となる。すなわち、酸素の取り込みは活性
層中に深い不純物準位を作り光学特性に悪影響を及ぼす
が（つまり発光効率を落とし、レーザの場合しきい値電
流が大きくなるが）、本発明では、窒素を含んだ材料系
からなる活性層中へＡｌとの反応に関係した酸素が取り
込まれるのをを防止することが可能となるので、これに
より、量産化に有利なＭＯＣＶＤ法で良好な品質のＧａ
ＩｎＮＡｓ面発光型半導体レーザ素子の多層膜構造体を
結晶成長できる。
んだ材料系からなる多層膜反射鏡と、窒素を含んだ材料
系からなる活性層とを、別々の成長室で成長するので、
窒素を含んだ材料系からなる活性層を成長する反応室に
おいてＡｌを含んだ材料を成長しないようにすることが
可能であり、窒素を含んだ材料系からなる活性層中へＡ
ｌとの反応に関係した酸素が取り込まれるのをを防止す
ることが可能となる。すなわち、酸素の取り込みは活性
層中に深い不純物準位を作り光学特性に悪影響を及ぼす
が（つまり発光効率を落とし、レーザの場合しきい値電
流が大きくなるが）、本発明では、窒素を含んだ材料系
からなる活性層中へＡｌとの反応に関係した酸素が取り
込まれるのをを防止することが可能となるので、これに
より、量産化に有利なＭＯＣＶＤ法で良好な品質のＧａ
ＩｎＮＡｓ面発光型半導体レーザ素子の多層膜構造体を
結晶成長できる。
【００６４】（４）請求項４記載の面発光型半導体レー
ザ素子の製造方法は、請求項２または３記載の面発光型
半導体レーザ素子の製造方法において、活性層を成長さ
せる成長室は、Ａｌを含んだ材料を成長しない成長室で
あることを特徴としている。
ザ素子の製造方法は、請求項２または３記載の面発光型
半導体レーザ素子の製造方法において、活性層を成長さ
せる成長室は、Ａｌを含んだ材料を成長しない成長室で
あることを特徴としている。
【００６５】請求項４記載の面発光型半導体レーザ素子
の製造方法では、活性層を成長させる成長室内には、Ａ
ｌ原料、または、Ａｌ反応物、または、Ａｌ化合物、ま
たは、Ａｌが残留していないので、窒素を含んだ活性層
にＡｌとともに酸素が取りこまれることを確実に防止で
き、発光効率の高い、しきい値電流の低い面発光型半導
体レーザ素子を得ることができる。
の製造方法では、活性層を成長させる成長室内には、Ａ
ｌ原料、または、Ａｌ反応物、または、Ａｌ化合物、ま
たは、Ａｌが残留していないので、窒素を含んだ活性層
にＡｌとともに酸素が取りこまれることを確実に防止で
き、発光効率の高い、しきい値電流の低い面発光型半導
体レーザ素子を得ることができる。
【００６６】（５）請求項５記載の面発光型半導体レー
ザ素子の製造方法は、請求項２または３記載の面発光型
半導体レーザ素子の製造方法において、活性層を成長さ
せる成長室は、Ａｌを含んだ材料を成長する場合がある
成長室であり、Ａｌを含んだ材料を成長した後、活性層
を成長するまでの間に、成長室内に残留したＡｌ原料、
または、Ａｌ反応物、または、Ａｌ化合物、または、Ａ
ｌを除去する工程を設けたことを特徴としている。
ザ素子の製造方法は、請求項２または３記載の面発光型
半導体レーザ素子の製造方法において、活性層を成長さ
せる成長室は、Ａｌを含んだ材料を成長する場合がある
成長室であり、Ａｌを含んだ材料を成長した後、活性層
を成長するまでの間に、成長室内に残留したＡｌ原料、
または、Ａｌ反応物、または、Ａｌ化合物、または、Ａ
ｌを除去する工程を設けたことを特徴としている。
【００６７】請求項５記載の面発光型半導体レーザ素子
の製造方法では、窒素を含む活性層を成長させる成長室
で、成長前に、あらかじめ成長室内に残留しているＡｌ
原料、または、Ａｌ反応物、または、Ａｌ化合物、また
は、Ａｌを除去してあるので、活性層を成長させる成長
室内には、Ａｌ原料、または、Ａｌ反応物、または、Ａ
ｌ化合物、または、Ａｌが残留しておらず、窒素を含ん
だ活性層にＡｌとともに酸素が取りこまれることを確実
に防止でき、発光効率の高い、しきい値電流の低い面発
光型半導体レーザ素子を得ることができる。
の製造方法では、窒素を含む活性層を成長させる成長室
で、成長前に、あらかじめ成長室内に残留しているＡｌ
原料、または、Ａｌ反応物、または、Ａｌ化合物、また
は、Ａｌを除去してあるので、活性層を成長させる成長
室内には、Ａｌ原料、または、Ａｌ反応物、または、Ａ
ｌ化合物、または、Ａｌが残留しておらず、窒素を含ん
だ活性層にＡｌとともに酸素が取りこまれることを確実
に防止でき、発光効率の高い、しきい値電流の低い面発
光型半導体レーザ素子を得ることができる。
【００６８】Ａｌ原料、または、Ａｌ反応物、または、
Ａｌ化合物、または、Ａｌを除去する工程は、例えばガ
スラインや成長室の真空引き、またはキャリアガス（例
えば水素ガス）を供給、またはキャリアガス（例えば水
素ガス）を供給しながら成長室内の加熱体を加熱すると
良いが、これに限るものではない。加熱体を加熱する場
合、成長温度より高い温度で行なうのが好ましい。これ
らの工程は、被成長基板を成長室に導入する前に行なう
のが好ましい。
Ａｌ化合物、または、Ａｌを除去する工程は、例えばガ
スラインや成長室の真空引き、またはキャリアガス（例
えば水素ガス）を供給、またはキャリアガス（例えば水
素ガス）を供給しながら成長室内の加熱体を加熱すると
良いが、これに限るものではない。加熱体を加熱する場
合、成長温度より高い温度で行なうのが好ましい。これ
らの工程は、被成長基板を成長室に導入する前に行なう
のが好ましい。
【００６９】（６）請求項６記載の面発光型半導体レー
ザ素子の製造方法は、請求項１または２または３または
４または５記載の面発光型半導体レーザ素子の製造方法
において、活性層を成長する成長室において、活性層を
成長する前にＧａxＩｎ1-xＰ yＡｓ1-y（０＜ｘ≦１，０
＜ｙ≦１）層を成長することを特徴としている。
ザ素子の製造方法は、請求項１または２または３または
４または５記載の面発光型半導体レーザ素子の製造方法
において、活性層を成長する成長室において、活性層を
成長する前にＧａxＩｎ1-xＰ yＡｓ1-y（０＜ｘ≦１，０
＜ｙ≦１）層を成長することを特徴としている。
【００７０】キャリアが注入される活性領域中を再成長
界面とすると、酸化等により非発光再結合が生じ発光効
率を落とす恐れがあるが、請求項４のように成長室移動
後、活性層を成長する前にＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ1-y（０
＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１）層を成長すると、ＧａxＩｎ1-x
ＰyＡｓ1-y（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１）よりナローギャ
ップの材料（例えばＧａＡｓ）で活性領域を形成するこ
とが可能となるので、上記発光効率低下の心配がなくな
り、再成長界面による素子性能への影響をなくすことが
できる。なお、ＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ1-y（０＜ｘ≦１，
０＜ｙ≦１）層にはＡｌが含まれておらず、キャリアが
主に注入される領域よりワイドギャップであれば良く、
ＢＮ、Ｓｂ、等、他のIII-Ｖ族元素が含まれていても良
い。
界面とすると、酸化等により非発光再結合が生じ発光効
率を落とす恐れがあるが、請求項４のように成長室移動
後、活性層を成長する前にＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ1-y（０
＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１）層を成長すると、ＧａxＩｎ1-x
ＰyＡｓ1-y（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１）よりナローギャ
ップの材料（例えばＧａＡｓ）で活性領域を形成するこ
とが可能となるので、上記発光効率低下の心配がなくな
り、再成長界面による素子性能への影響をなくすことが
できる。なお、ＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ1-y（０＜ｘ≦１，
０＜ｙ≦１）層にはＡｌが含まれておらず、キャリアが
主に注入される領域よりワイドギャップであれば良く、
ＢＮ、Ｓｂ、等、他のIII-Ｖ族元素が含まれていても良
い。
【００７１】（７）請求項７記載の面発光型半導体レー
ザ素子の製造方法は、請求項１または２または３または
４または５記載の面発光型半導体レーザ素子の製造方法
において、各成長間の界面である再成長界面を半導体分
布ブラッグ反射鏡部分とすることを特徴としている。
ザ素子の製造方法は、請求項１または２または３または
４または５記載の面発光型半導体レーザ素子の製造方法
において、各成長間の界面である再成長界面を半導体分
布ブラッグ反射鏡部分とすることを特徴としている。
【００７２】キャリアが注入される活性領域中を再成長
界面とすると、酸化等により非発光再結合が生じ発光効
率を落とす恐れがあるが、請求項５のように再成長界面
を反射鏡部分に設けると、成長界面と活性領域との間に
ワイドギャップである低屈折率層が存在するので、上記
恐れがなくなり、再成長界面による素子性能への影響を
なくすことができる。
界面とすると、酸化等により非発光再結合が生じ発光効
率を落とす恐れがあるが、請求項５のように再成長界面
を反射鏡部分に設けると、成長界面と活性領域との間に
ワイドギャップである低屈折率層が存在するので、上記
恐れがなくなり、再成長界面による素子性能への影響を
なくすことができる。
【００７３】（８）請求項８記載の面発光型半導体レー
ザ素子の製造方法は、請求項１または２または３または
４または５記載の面発光半導体レーザ素子の製造方法に
おいて、複数の結晶成長室が真空搬送路等で連結されて
おり、大気中にさらすことなく被成長基板を搬送して結
晶成長することを特徴としている。
ザ素子の製造方法は、請求項１または２または３または
４または５記載の面発光半導体レーザ素子の製造方法に
おいて、複数の結晶成長室が真空搬送路等で連結されて
おり、大気中にさらすことなく被成長基板を搬送して結
晶成長することを特徴としている。
【００７４】請求項８の構成によれば、大気にさらすこ
とがないので、大気にさらしたとき生じる再成長界面で
の酸化膜などの形成を抑制でき、良好な多層膜構造体を
成長できる。
とがないので、大気にさらしたとき生じる再成長界面で
の酸化膜などの形成を抑制でき、良好な多層膜構造体を
成長できる。
【００７５】（９）請求項９記載の結晶成長装置は、Ｍ
ＢＥ成長室とＭＯＣＶＤ成長室とが大気中にさらすこと
なく被成長基板を搬送できる真空搬送路等で連結されて
いることを特徴としている。
ＢＥ成長室とＭＯＣＶＤ成長室とが大気中にさらすこと
なく被成長基板を搬送できる真空搬送路等で連結されて
いることを特徴としている。
【００７６】請求項９の構成によれば、大気にさらすこ
とがないので、大気にさらしたとき生じる再成長界面で
の酸化膜などの形成を抑制できるとともに、ＭＢＥ法、
ＭＯＣＶＤ法のそれぞれの長所を利用した理想的な多層
膜構造体を結晶成長できる。
とがないので、大気にさらしたとき生じる再成長界面で
の酸化膜などの形成を抑制できるとともに、ＭＢＥ法、
ＭＯＣＶＤ法のそれぞれの長所を利用した理想的な多層
膜構造体を結晶成長できる。
【００７７】（１０）請求項１０記載の結晶成長装置
は、第１のＭＯＣＶＤ成長室と第２のＭＯＣＶＤ成長室
とが大気中にさらすことなく被成長基板を搬送できる真
空搬送路等で連結されていることを特徴としている。
は、第１のＭＯＣＶＤ成長室と第２のＭＯＣＶＤ成長室
とが大気中にさらすことなく被成長基板を搬送できる真
空搬送路等で連結されていることを特徴としている。
【００７８】請求項１０の構成によれば、大気にさらす
ことがないので、大気にさらしたときに生じる再成長界
面での酸化膜などの形成を抑制できるとともに、相性の
悪い原料ガス同士を出合わせることなく、それらを別々
に用いた成長層を含んだ多層膜構造体を理想的に結晶成
長できる。また、それぞれを縦型成長室、横型成長室と
成長室の組合わせなど、それぞれ別々の層に合わせた形
態の成長室にすることもでき、多層膜構造体をより最適
に成長できる。
ことがないので、大気にさらしたときに生じる再成長界
面での酸化膜などの形成を抑制できるとともに、相性の
悪い原料ガス同士を出合わせることなく、それらを別々
に用いた成長層を含んだ多層膜構造体を理想的に結晶成
長できる。また、それぞれを縦型成長室、横型成長室と
成長室の組合わせなど、それぞれ別々の層に合わせた形
態の成長室にすることもでき、多層膜構造体をより最適
に成長できる。
【００７９】（１１）請求項１１記載の面発光型半導体
レーザ素子は、請求項１から８のいずれか一項に記載の
製造方法、または、請求項９あるいは１０の結晶成長装
置を用いて形成されたことを特徴としている。
レーザ素子は、請求項１から８のいずれか一項に記載の
製造方法、または、請求項９あるいは１０の結晶成長装
置を用いて形成されたことを特徴としている。
【００８０】すなわち、ＧａＡｓよりも格子定数が大き
いＧａＩｎＡｓにＮを添加することで、ＧａＩｎＮＡｓ
はＧａＡｓに格子整合させることが可能となるととも
に、そのバンドギャップが小さくなり、１．３μｍ，
１．５５μｍ帯での発光が可能となる。ＧａＡｓ基板格
子整合系なので、ワイドギャップのＡｌＧａＡｓやＧａ
ＩｎＰをクラッド層に用いることができる。
いＧａＩｎＡｓにＮを添加することで、ＧａＩｎＮＡｓ
はＧａＡｓに格子整合させることが可能となるととも
に、そのバンドギャップが小さくなり、１．３μｍ，
１．５５μｍ帯での発光が可能となる。ＧａＡｓ基板格
子整合系なので、ワイドギャップのＡｌＧａＡｓやＧａ
ＩｎＰをクラッド層に用いることができる。
【００８１】さらに、Ｎの添加により上記のようにバン
ドギャップが小さくなるとともに、伝導帯，価電子帯の
エネルギーレベルがともに下がり、ヘテロ接合における
伝導帯のバンド不連続が極めて大きくなる結果、レーザ
の動作電流の温度依存性を極めて小さくできる。
ドギャップが小さくなるとともに、伝導帯，価電子帯の
エネルギーレベルがともに下がり、ヘテロ接合における
伝導帯のバンド不連続が極めて大きくなる結果、レーザ
の動作電流の温度依存性を極めて小さくできる。
【００８２】さらに、面発光型半導体レーザ素子は、小
型，低消費電力及び２次元集積化による並列伝送に有利
である。面発光型半導体レーザ素子は、従来のＧａＩｎ
ＰＡｓ／ＩｎＰ系では実用化に絶え得る性能を得るのは
困難であるが、ＧａＩｎＮＡｓ系材料によるとＧａＡｓ
基板を用いた０．８５μｍ帯面発光型半導体レーザ素子
などで実績のあるＡｌ（Ｇａ）Ａｓ／（Ａｌ）ＧａＡｓ
系半導体多層膜分布ブラッグ反射鏡や、ＡｌＡｓの選択
酸化による電流狭さく構造が適用できるので、実用化が
期待できる。
型，低消費電力及び２次元集積化による並列伝送に有利
である。面発光型半導体レーザ素子は、従来のＧａＩｎ
ＰＡｓ／ＩｎＰ系では実用化に絶え得る性能を得るのは
困難であるが、ＧａＩｎＮＡｓ系材料によるとＧａＡｓ
基板を用いた０．８５μｍ帯面発光型半導体レーザ素子
などで実績のあるＡｌ（Ｇａ）Ａｓ／（Ａｌ）ＧａＡｓ
系半導体多層膜分布ブラッグ反射鏡や、ＡｌＡｓの選択
酸化による電流狭さく構造が適用できるので、実用化が
期待できる。
【００８３】これを実現するためには、ＧａＩｎＮＡｓ
活性層の結晶品質の向上や、多層膜反射鏡の低抵抗化、
面発光型半導体レーザ素子としての多層膜構造体の結晶
品質や制御性の向上が重要であったが、本発明の請求項
１から８による製造方法、請求項９、１０の製造装置の
いずれかまたは複数を用いることで、低抵抗で駆動電圧
が低く、低しきい値電流動作し、温度特性が良い面発光
型半導体レーザ素子を容易に実現できる。
活性層の結晶品質の向上や、多層膜反射鏡の低抵抗化、
面発光型半導体レーザ素子としての多層膜構造体の結晶
品質や制御性の向上が重要であったが、本発明の請求項
１から８による製造方法、請求項９、１０の製造装置の
いずれかまたは複数を用いることで、低抵抗で駆動電圧
が低く、低しきい値電流動作し、温度特性が良い面発光
型半導体レーザ素子を容易に実現できる。
【００８４】（１２）請求項１２記載の光送信モジュー
ルは、請求項１１記載の面発光型半導体レーザ素子を光
源として用いたことを特徴としている。上記の如き低抵
抗で駆動電圧が低く、低しきい値電流動作し、温度特性
が良い面発光型半導体レーザ素子を用いることによっ
て、冷却素子が不要な低コストな光送信モジュールを実
現することができる。
ルは、請求項１１記載の面発光型半導体レーザ素子を光
源として用いたことを特徴としている。上記の如き低抵
抗で駆動電圧が低く、低しきい値電流動作し、温度特性
が良い面発光型半導体レーザ素子を用いることによっ
て、冷却素子が不要な低コストな光送信モジュールを実
現することができる。
【００８５】（１３）請求項１３記載の光送受信モジュ
ールは、請求項１１記載の面発光型半導体レーザ素子を
光源として用いたことを特徴としている。上記の如き低
抵抗で駆動電圧が低く、低しきい値電流動作し、温度特
性が良い面発光型半導体レーザ素子を用いることによっ
て、冷却素子が不要な低コストな光送受信モジュールを
実現することができる。
ールは、請求項１１記載の面発光型半導体レーザ素子を
光源として用いたことを特徴としている。上記の如き低
抵抗で駆動電圧が低く、低しきい値電流動作し、温度特
性が良い面発光型半導体レーザ素子を用いることによっ
て、冷却素子が不要な低コストな光送受信モジュールを
実現することができる。
【００８６】（１４）請求項１４記載の光通信システム
は、請求項１１記載の面発光型半導体レーザ素子を光源
として用いたことを特徴としている。上記の如き低抵抗
で駆動電圧が低く、低しきい値電流動作し、温度特性が
良い面発光型半導体レーザ素子を用いることによって、
冷却素子不要な低コストな光ファイバー通信システム，
光インターコネクションシステムなどの光通信システム
を実現することができる。
は、請求項１１記載の面発光型半導体レーザ素子を光源
として用いたことを特徴としている。上記の如き低抵抗
で駆動電圧が低く、低しきい値電流動作し、温度特性が
良い面発光型半導体レーザ素子を用いることによって、
冷却素子不要な低コストな光ファイバー通信システム，
光インターコネクションシステムなどの光通信システム
を実現することができる。
【００８７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を、図面を
用いて詳細に説明する。
用いて詳細に説明する。
【００８８】（第１の実施例＜請求項１，６，７，８，
９，１１＞）本発明の第１の実施例に係るＧａＩｎＮＡ
ｓ面発光型半導体レーザ素子について説明する。
９，１１＞）本発明の第１の実施例に係るＧａＩｎＮＡ
ｓ面発光型半導体レーザ素子について説明する。
【００８９】図４は、本発明の第１の実施例に係る面発
光型半導体レーザ素子の構造を示す図である。図４に示
すように、本実施例における面発光型半導体レーザ素子
は、２インチの大きさの面方位（１００）のｎ−ＧａＡ
ｓ基板２０上に，それぞれの媒質内における発振波長の
１／４倍の厚さでｎ−ＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘ＝０．９）
とｎ−ＧａＡｓを交互に３５周期積層した周期構造から
なるｎ−半導体分布ブラッグ反射鏡（下部半導体分布ブ
ラッグ反射鏡：単に下部反射鏡ともいう）２１が形成
（図４では詳細は省略）されている。その上にアンドー
プ下部ＧａＡｓスペーサ層２２，３層のＧａxＩｎ1-xＮ
yＡｓ1-y（ｘ、ｙ）井戸層とＧａＡｓバリア層１５ｎｍ
からなる多重量子井戸活性層２３，アンドープ上部Ｇａ
Ａｓスペーサ層２４が形成されている。
光型半導体レーザ素子の構造を示す図である。図４に示
すように、本実施例における面発光型半導体レーザ素子
は、２インチの大きさの面方位（１００）のｎ−ＧａＡ
ｓ基板２０上に，それぞれの媒質内における発振波長の
１／４倍の厚さでｎ−ＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘ＝０．９）
とｎ−ＧａＡｓを交互に３５周期積層した周期構造から
なるｎ−半導体分布ブラッグ反射鏡（下部半導体分布ブ
ラッグ反射鏡：単に下部反射鏡ともいう）２１が形成
（図４では詳細は省略）されている。その上にアンドー
プ下部ＧａＡｓスペーサ層２２，３層のＧａxＩｎ1-xＮ
yＡｓ1-y（ｘ、ｙ）井戸層とＧａＡｓバリア層１５ｎｍ
からなる多重量子井戸活性層２３，アンドープ上部Ｇａ
Ａｓスペーサ層２４が形成されている。
【００９０】その上にｐ−半導体分布ブラッグ反射鏡
（上部半導体分布ブラッグ反射鏡：単に上部反射鏡とも
いう）２５が形成されている。上部反射鏡２５は、被選
択酸化層となるＡｌＡｓをＡｌＧａＡｓで挟んだ３λ／
４厚さの低屈折率層（λ／４−１５ｎｍのＣドープｐ−
ＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘ＝０．９）、３０ｎｍのＣドープ
ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２５１、２λ／４−１５ｎｍ
のＣドープのｐ−ＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘ＝０．９））と
厚さλ／４のＧａＡｓ（１周期）、及びＣドープのｐ−
ＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘ＝０．９）とｐ−ＧａＡｓをそれ
ぞれの媒質内における発振波長の１／４倍の厚さで交互
に積層した周期構造 例えば、２５周期から構成されて
いる（図では詳細は省略）。
（上部半導体分布ブラッグ反射鏡：単に上部反射鏡とも
いう）２５が形成されている。上部反射鏡２５は、被選
択酸化層となるＡｌＡｓをＡｌＧａＡｓで挟んだ３λ／
４厚さの低屈折率層（λ／４−１５ｎｍのＣドープｐ−
ＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘ＝０．９）、３０ｎｍのＣドープ
ｐ−ＡｌＡｓ被選択酸化層２５１、２λ／４−１５ｎｍ
のＣドープのｐ−ＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘ＝０．９））と
厚さλ／４のＧａＡｓ（１周期）、及びＣドープのｐ−
ＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘ＝０．９）とｐ−ＧａＡｓをそれ
ぞれの媒質内における発振波長の１／４倍の厚さで交互
に積層した周期構造 例えば、２５周期から構成されて
いる（図では詳細は省略）。
【００９１】上部反射鏡２５の最上部のＧａＡｓ層２５
２は電極とコンタクトを取るコンタクト層を兼ねてい
る。活性層２３内の井戸層のＩｎ組成ｘは３７％，窒素
組成は０．５％とした。井戸層の厚さは７ｎｍとした。
ＧａＡｓ基板２０に対して約２．５％の圧縮歪（高歪）
を有していた。
２は電極とコンタクトを取るコンタクト層を兼ねてい
る。活性層２３内の井戸層のＩｎ組成ｘは３７％，窒素
組成は０．５％とした。井戸層の厚さは７ｎｍとした。
ＧａＡｓ基板２０に対して約２．５％の圧縮歪（高歪）
を有していた。
【００９２】本実施例における図４の面発光型半導体レ
ーザ素子の各層の結晶成長は、図５に示すような結晶成
長装置で行われる。図５に示すように、本実施例に係る
結晶成長装置においては、ＭＯＣＶＤ成長室３１とＭＢ
Ｅ成長室３２とが真空搬送路を通して結合されており、
反射鏡をＭＯＣＶＤ成長室３１で成長させ、ＧａＩｎＮ
Ａｓ活性層をＭＢＥ成長室３２で成長させるように、Ｇ
ａＡｓスペーサ層の途中でＧａＡｓ基板２０を移動し
た。結晶成長装置におけるＭＯＣＶＤ装置とＭＢＥ装置
とをそれぞれ別々とし、ＧａＡｓ基板２０を一度大気中
に取り出すようにしてもよいが、望ましくは図５のよう
に一体化して大気にさらさないようにした方がよい。再
成長界面に取り込まれてしまう酸素の濃度を低減できる
からである。
ーザ素子の各層の結晶成長は、図５に示すような結晶成
長装置で行われる。図５に示すように、本実施例に係る
結晶成長装置においては、ＭＯＣＶＤ成長室３１とＭＢ
Ｅ成長室３２とが真空搬送路を通して結合されており、
反射鏡をＭＯＣＶＤ成長室３１で成長させ、ＧａＩｎＮ
Ａｓ活性層をＭＢＥ成長室３２で成長させるように、Ｇ
ａＡｓスペーサ層の途中でＧａＡｓ基板２０を移動し
た。結晶成長装置におけるＭＯＣＶＤ装置とＭＢＥ装置
とをそれぞれ別々とし、ＧａＡｓ基板２０を一度大気中
に取り出すようにしてもよいが、望ましくは図５のよう
に一体化して大気にさらさないようにした方がよい。再
成長界面に取り込まれてしまう酸素の濃度を低減できる
からである。
【００９３】本実施例において、ＭＢＥ法でのＧａＩｎ
ＮＡｓ成長には固体ソースのＧａ，Ｉｎ，Ａｓ，そして
Ｎ2ガスをＲＦラジカルセルで分解した窒素を用いた。
またＭＯＣＶＤ装置によるＡｌＧａＡｓ系成長にはＴＭ
Ｇ（トリメチルガリウム），ＴＭＩ（トリメチルインジ
ウム），ＡｓＨ3（アルシン）を用い、キャリアガスに
はＨ2（水素）を用いた。本実施例の素子の活性層のよ
うに歪が大きい場合は、非平衡となる低温成長が好まし
い。本実施例ではＧａＩｎＮＡｓ層は４３０℃で成長さ
せた。
ＮＡｓ成長には固体ソースのＧａ，Ｉｎ，Ａｓ，そして
Ｎ2ガスをＲＦラジカルセルで分解した窒素を用いた。
またＭＯＣＶＤ装置によるＡｌＧａＡｓ系成長にはＴＭ
Ｇ（トリメチルガリウム），ＴＭＩ（トリメチルインジ
ウム），ＡｓＨ3（アルシン）を用い、キャリアガスに
はＨ2（水素）を用いた。本実施例の素子の活性層のよ
うに歪が大きい場合は、非平衡となる低温成長が好まし
い。本実施例ではＧａＩｎＮＡｓ層は４３０℃で成長さ
せた。
【００９４】所定の大きさのメサを少なくともｐ−Ａｌ
Ａｓ被選択酸化層２５１の側面を露出させて形成し、側
面の現れたＡｌＡｓを水蒸気で側面から酸化してＡｌx
Ｏy電流狭さく層２６を形成した。そして次にポリイミ
ド２７でエッチング部を埋め込んで平坦化し、ｐコンタ
クト層２５２と光出射部２８のある上部反射鏡上のポリ
イミドを除去し、ｐコンタクト層２５２上の光出射部２
８以外にｐ側電極２９を形成し、基板２０の裏面にｎ側
電極３０を形成した。
Ａｓ被選択酸化層２５１の側面を露出させて形成し、側
面の現れたＡｌＡｓを水蒸気で側面から酸化してＡｌx
Ｏy電流狭さく層２６を形成した。そして次にポリイミ
ド２７でエッチング部を埋め込んで平坦化し、ｐコンタ
クト層２５２と光出射部２８のある上部反射鏡上のポリ
イミドを除去し、ｐコンタクト層２５２上の光出射部２
８以外にｐ側電極２９を形成し、基板２０の裏面にｎ側
電極３０を形成した。
【００９５】作製した面発光型半導体レーザ素子の発振
波長は約１．３μｍであった。ＧａＩｎＮＡｓを活性層
に用いたので、ＧａＡｓ基板上に長波長帯の面発光型半
導体レーザ素子を形成できた。また、ＡｌとＡｓを主成
分とした被選択酸化層の選択酸化により電流狭さくを行
ったので、しきい値電流は低かった。被選択酸化層を選
択酸化したＡｌ酸化膜からなる電流狭さく層を用いた電
流狭さく構造によると、電流狭さく層を活性層に近づけ
て形成することで電流の広がりを抑えられ、大気に触れ
ない微小領域に効率良くキャリアを閉じ込めることがで
きる。
波長は約１．３μｍであった。ＧａＩｎＮＡｓを活性層
に用いたので、ＧａＡｓ基板上に長波長帯の面発光型半
導体レーザ素子を形成できた。また、ＡｌとＡｓを主成
分とした被選択酸化層の選択酸化により電流狭さくを行
ったので、しきい値電流は低かった。被選択酸化層を選
択酸化したＡｌ酸化膜からなる電流狭さく層を用いた電
流狭さく構造によると、電流狭さく層を活性層に近づけ
て形成することで電流の広がりを抑えられ、大気に触れ
ない微小領域に効率良くキャリアを閉じ込めることがで
きる。
【００９６】さらに酸化してＡｌ酸化膜となることで屈
折率が小さくなり凸レンズの効果でキャリアの閉じ込め
られた微小領域に効率良く光を閉じ込めることができ、
極めて効率が良くなり、しきい値電流は低減される。ま
た、容易に電流狭さく構造を形成できることから製造コ
ストを低減できる。このように本実施例によれば、低消
費電力で低コストの１．３μｍ帯の面発光型半導体レー
ザ素子を実現できる。なお、移動回数を低減し製造時間
を短縮するために、ｎ側多層膜反射鏡２１と活性層２３
をＭＢＥ成長室で成長し、ｐ側多層膜反射鏡２５のみを
ＭＯＣＶＤ成長室で成長することもできる。
折率が小さくなり凸レンズの効果でキャリアの閉じ込め
られた微小領域に効率良く光を閉じ込めることができ、
極めて効率が良くなり、しきい値電流は低減される。ま
た、容易に電流狭さく構造を形成できることから製造コ
ストを低減できる。このように本実施例によれば、低消
費電力で低コストの１．３μｍ帯の面発光型半導体レー
ザ素子を実現できる。なお、移動回数を低減し製造時間
を短縮するために、ｎ側多層膜反射鏡２１と活性層２３
をＭＢＥ成長室で成長し、ｐ側多層膜反射鏡２５のみを
ＭＯＣＶＤ成長室で成長することもできる。
【００９７】（第２の実施例＜請求項２，３，６，７，
８，１０，１１＞）本発明の第２の実施例に係るＧａＩ
ｎＮＡｓ面発光型半導体レーザ素子について説明する。
本実施例におけるＧａＩｎＮＡｓ面発光型半導体レーザ
素子の構造は、第１の実施例と同様に図４の通りであ
り、第１の実施例と異なる点は結晶成長方法である。本
実施例での結晶成長は、２つのＭＯＣＶＤ成長室を有す
るＭＯＣＶＤ装置で行った。
８，１０，１１＞）本発明の第２の実施例に係るＧａＩ
ｎＮＡｓ面発光型半導体レーザ素子について説明する。
本実施例におけるＧａＩｎＮＡｓ面発光型半導体レーザ
素子の構造は、第１の実施例と同様に図４の通りであ
り、第１の実施例と異なる点は結晶成長方法である。本
実施例での結晶成長は、２つのＭＯＣＶＤ成長室を有す
るＭＯＣＶＤ装置で行った。
【００９８】図６は、本実施例でＧａＩｎＮＡｓ面発光
型半導体レーザ素子の結晶成長を行う２つのＭＯＣＶＤ
成長室４１，４２を有するＭＯＣＶＤ装置の概要図であ
る。
型半導体レーザ素子の結晶成長を行う２つのＭＯＣＶＤ
成長室４１，４２を有するＭＯＣＶＤ装置の概要図であ
る。
【００９９】本実施例では、Ａｌを含んだ層を用いた反
射鏡（図４の下部反射鏡２１と上部反射鏡２５）は第１
のＭＯＣＶＤ成長室４１で成長させ、窒素を含んだ層を
用いたＧａＩｎＮＡｓ活性層（図４のＧａＩｎＮＡｓ活
性層２３）は第２のＭＯＣＶＤ成長室４２で成長させ
た。なお、本実施例では第１のＭＯＣＶＤ成長室４１は
縦型反応管を用い、第２のＭＯＣＶＤ成長室４２は横型
反応管を用いた。ＧａＡｓスペーサ層２２の成長途中で
基板を真空搬送路４３を通して移動して成長させた。
射鏡（図４の下部反射鏡２１と上部反射鏡２５）は第１
のＭＯＣＶＤ成長室４１で成長させ、窒素を含んだ層を
用いたＧａＩｎＮＡｓ活性層（図４のＧａＩｎＮＡｓ活
性層２３）は第２のＭＯＣＶＤ成長室４２で成長させ
た。なお、本実施例では第１のＭＯＣＶＤ成長室４１は
縦型反応管を用い、第２のＭＯＣＶＤ成長室４２は横型
反応管を用いた。ＧａＡｓスペーサ層２２の成長途中で
基板を真空搬送路４３を通して移動して成長させた。
【０１００】ＭＯＣＶＤ法によるＧａＩｎＮＡｓ活性層
２３の原料にはＴＭＧ（トリメチルガリウム），ＴＭＩ
（トリメチルインジウム），ＡｓＨ3（アルシン），そ
して窒素の原料にはＤＭＨｙ（ジメチルヒドラジン）を
用いた。キャリアガスにはＨ 2を用いた。ＤＭＨｙは、
低温で分解するので６００℃以下のような低温成長に適
しており、特に低温成長の必要な歪みの大きい量子井戸
層を成長する場合好ましい原料である。本実施例のＧａ
ＩｎＮＡｓ面発光型半導体レーザ素子の活性層２３のよ
うに歪が大きい場合は、非平衡となる低温成長が好まし
い。本実施例ではＧａＩｎＮＡｓ層２３は５４０℃で成
長させた。また、窒素の原料とＡｌ原料はガスライン中
で出会わないようにした。具体的には、図６に示すＯ
Ｎ，ＯＦＦバルブの開け閉めで出会わないようにしてい
る。
２３の原料にはＴＭＧ（トリメチルガリウム），ＴＭＩ
（トリメチルインジウム），ＡｓＨ3（アルシン），そ
して窒素の原料にはＤＭＨｙ（ジメチルヒドラジン）を
用いた。キャリアガスにはＨ 2を用いた。ＤＭＨｙは、
低温で分解するので６００℃以下のような低温成長に適
しており、特に低温成長の必要な歪みの大きい量子井戸
層を成長する場合好ましい原料である。本実施例のＧａ
ＩｎＮＡｓ面発光型半導体レーザ素子の活性層２３のよ
うに歪が大きい場合は、非平衡となる低温成長が好まし
い。本実施例ではＧａＩｎＮＡｓ層２３は５４０℃で成
長させた。また、窒素の原料とＡｌ原料はガスライン中
で出会わないようにした。具体的には、図６に示すＯ
Ｎ，ＯＦＦバルブの開け閉めで出会わないようにしてい
る。
【０１０１】第１のＭＯＣＶＤ成長室４１に用いた縦型
反応管は均一性に優れており多層膜反射鏡の成長に適し
ている。また、第２のＭＯＣＶＤ成長室４２に用いた横
型反応管は層流を作りやすいという特徴がある。また上
流と下流が存在するので原料ガスの事前分解などもで
き、低温成長化に有利であり、ＧａＩｎＮＡｓの成長に
適している。図６のような縦型反応管と横型反応管の組
み合わせに限らず、例えば複数の形態の違った縦型反応
管の組み合わせ等、複数の成長室を有すると、それぞれ
の成長層に適した成長室形態にすることができ、様々な
多層膜構造体を容易に最適化して成長できるメリットが
ある。
反応管は均一性に優れており多層膜反射鏡の成長に適し
ている。また、第２のＭＯＣＶＤ成長室４２に用いた横
型反応管は層流を作りやすいという特徴がある。また上
流と下流が存在するので原料ガスの事前分解などもで
き、低温成長化に有利であり、ＧａＩｎＮＡｓの成長に
適している。図６のような縦型反応管と横型反応管の組
み合わせに限らず、例えば複数の形態の違った縦型反応
管の組み合わせ等、複数の成長室を有すると、それぞれ
の成長層に適した成長室形態にすることができ、様々な
多層膜構造体を容易に最適化して成長できるメリットが
ある。
【０１０２】本実施例では、全てＭＯＣＶＤ装置を用
い、しかも真空搬送路４３で結合しているので、再成長
界面の悪影響も無く、スループット良くＧａＩｎＮＡｓ
面発光型半導体レーザ素子を製造できた。
い、しかも真空搬送路４３で結合しているので、再成長
界面の悪影響も無く、スループット良くＧａＩｎＮＡｓ
面発光型半導体レーザ素子を製造できた。
【０１０３】また、再成長界面をＧａＡｓスペーサ層の
途中としたが、これに限るものではない（第１の実施例
でも同様である）。キャリアが注入される活性領域中を
再成長界面とすると酸化等により非発光再結合が生じ発
光効率を落とす可能性があるので、反射鏡部分に設ける
とよい。例えば反射鏡を構成する高屈折率層と低屈折率
層を１ペア２ｎｄ成長（活性領域を成長するステップ）
で成長するとよい。
途中としたが、これに限るものではない（第１の実施例
でも同様である）。キャリアが注入される活性領域中を
再成長界面とすると酸化等により非発光再結合が生じ発
光効率を落とす可能性があるので、反射鏡部分に設ける
とよい。例えば反射鏡を構成する高屈折率層と低屈折率
層を１ペア２ｎｄ成長（活性領域を成長するステップ）
で成長するとよい。
【０１０４】この場合、Ａｌを含まない層を再成長界面
とするのが好ましいので（Ａｌを含む層を再成長界面と
すると真空搬送を行っても酸化による悪影響が問題にな
る場合がある）、高屈折率層をＧａＡｓとし、低屈折率
層をＡｌ（Ｇａ）Ａｓとし、ＧａＡｓ層中を再成長界面
とするとよい。特にＭＯＣＶＤ法では、ＧａＩｎＮＡｓ
を成長する反応室でＡｌを含んだ層を成長すると問題が
生じる場合（特に、基板と窒素を含む活性層との間にＡ
ｌを含んだ層を成長する場合）があるので、低屈折率層
にはＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ1-y（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦
１）などＡｌを含まない材料を用いることが好ましい。
とするのが好ましいので（Ａｌを含む層を再成長界面と
すると真空搬送を行っても酸化による悪影響が問題にな
る場合がある）、高屈折率層をＧａＡｓとし、低屈折率
層をＡｌ（Ｇａ）Ａｓとし、ＧａＡｓ層中を再成長界面
とするとよい。特にＭＯＣＶＤ法では、ＧａＩｎＮＡｓ
を成長する反応室でＡｌを含んだ層を成長すると問題が
生じる場合（特に、基板と窒素を含む活性層との間にＡ
ｌを含んだ層を成長する場合）があるので、低屈折率層
にはＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ1-y（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦
１）などＡｌを含まない材料を用いることが好ましい。
【０１０５】この例を図１４に示す。図１４では、活性
領域を成長するステップ（２ｎｄ成長）においてＧａＩ
ｎＮＡｓ活性層を成長する前にＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ1-y
（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１）層を成長している。また、
このＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ1-y（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦
１）層は、下部反射鏡を構成する低屈折率層のうちの１
層となっている。なお、上部反射鏡は図４と同じ構成と
し、下部反射鏡の低屈折率層のみがＧａxＩｎ1-xＰyＡ
ｓ1-y（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１）となっている。活性
領域を成長するステップ（２ｎｄ成長）で上部反射鏡を
構成する低屈折率層部分（被選択酸化層となるＡｌＡｓ
をＡｌＧａＡｓで挟んだ３λ／４厚さの低屈折率層）を
ＡｌＧａＡｓ系材料で構成したが、次回の窒素を含む活
性層成長までに充分時間があるので、その間に装置を真
空引き等でクリーニングすることでＡｌ及び酸素の活性
層への混入を防ぐことができる。なお、このクリーニン
グは通常でも行うので特に製造工程は増加しない。ま
た、クリーニング方法としては、キャリアガスである水
素ガスを供給しながら成長室内の加熱体を加熱すると効
率が良い。加熱体を加熱する場合、成長温度より高い温
度で行なうのが好ましい。望ましくは、活性層を成長さ
せる成長室は、Ａｌを含んだ材料を成長しない、つまり
Ａｌ原料を供給しない成長室であると良い。確実にＡｌ
とともに酸素が窒素を含む活性層に取りこまれるのを防
止できるからである。
領域を成長するステップ（２ｎｄ成長）においてＧａＩ
ｎＮＡｓ活性層を成長する前にＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ1-y
（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１）層を成長している。また、
このＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ1-y（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦
１）層は、下部反射鏡を構成する低屈折率層のうちの１
層となっている。なお、上部反射鏡は図４と同じ構成と
し、下部反射鏡の低屈折率層のみがＧａxＩｎ1-xＰyＡ
ｓ1-y（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１）となっている。活性
領域を成長するステップ（２ｎｄ成長）で上部反射鏡を
構成する低屈折率層部分（被選択酸化層となるＡｌＡｓ
をＡｌＧａＡｓで挟んだ３λ／４厚さの低屈折率層）を
ＡｌＧａＡｓ系材料で構成したが、次回の窒素を含む活
性層成長までに充分時間があるので、その間に装置を真
空引き等でクリーニングすることでＡｌ及び酸素の活性
層への混入を防ぐことができる。なお、このクリーニン
グは通常でも行うので特に製造工程は増加しない。ま
た、クリーニング方法としては、キャリアガスである水
素ガスを供給しながら成長室内の加熱体を加熱すると効
率が良い。加熱体を加熱する場合、成長温度より高い温
度で行なうのが好ましい。望ましくは、活性層を成長さ
せる成長室は、Ａｌを含んだ材料を成長しない、つまり
Ａｌ原料を供給しない成長室であると良い。確実にＡｌ
とともに酸素が窒素を含む活性層に取りこまれるのを防
止できるからである。
【０１０６】（第３の実施例＜請求項１２，１４＞）図
７は、本発明の第３の実施例を示す図で、第１の実施例
に係る面発光型半導体レーザ素子と光ファイバーとを組
み合わせた光送信モジュールの概要図である。本実施例
では１．３μｍ帯ＧａＩｎＮＡｓの面発光型半導体レー
ザ素子５１からのレーザ光５３が石英系光ファイバー５
２に入力され、伝送される。発振波長の異なる複数の面
発光型半導体レーザ素子を１次元または２次元にアレイ
状に配置して、波長多重送信することにより伝送速度を
増大することが可能となる。また、面発光型半導体レー
ザ素子を１次元または２次元にアレイ状に配置し、それ
ぞれに対応する複数の光ファイバー５２からなる光ファ
イバー束とを結合させて伝送速度を増大することもでき
る。
７は、本発明の第３の実施例を示す図で、第１の実施例
に係る面発光型半導体レーザ素子と光ファイバーとを組
み合わせた光送信モジュールの概要図である。本実施例
では１．３μｍ帯ＧａＩｎＮＡｓの面発光型半導体レー
ザ素子５１からのレーザ光５３が石英系光ファイバー５
２に入力され、伝送される。発振波長の異なる複数の面
発光型半導体レーザ素子を１次元または２次元にアレイ
状に配置して、波長多重送信することにより伝送速度を
増大することが可能となる。また、面発光型半導体レー
ザ素子を１次元または２次元にアレイ状に配置し、それ
ぞれに対応する複数の光ファイバー５２からなる光ファ
イバー束とを結合させて伝送速度を増大することもでき
る。
【０１０７】さらに、本発明による面発光型半導体レー
ザ素子を光通信システムに用いると、低コストで信頼性
が高い光送信モジュールを実現できる他、これを用いた
低コスト，高信頼の光通信システムを実現できる。ま
た、ＧａＩｎＮＡｓを用いた面発光型半導体レーザ素子
は温度特性が良いこと、及び低しきい値であることによ
り、発熱が少なく、高温まで冷却なしで使えるシステム
を実現できる。
ザ素子を光通信システムに用いると、低コストで信頼性
が高い光送信モジュールを実現できる他、これを用いた
低コスト，高信頼の光通信システムを実現できる。ま
た、ＧａＩｎＮＡｓを用いた面発光型半導体レーザ素子
は温度特性が良いこと、及び低しきい値であることによ
り、発熱が少なく、高温まで冷却なしで使えるシステム
を実現できる。
【０１０８】（第４の実施例＜請求項１３，１４＞）図
８は、本発明の第４の実施例を示す図で、第２の実施例
の面発光型半導体レーザ素子と、受信用フォトダイオー
ドと、光ファイバーとを組み合わせた光送受信モジュー
ルの概要図である。
８は、本発明の第４の実施例を示す図で、第２の実施例
の面発光型半導体レーザ素子と、受信用フォトダイオー
ドと、光ファイバーとを組み合わせた光送受信モジュー
ルの概要図である。
【０１０９】本発明による面発光型半導体レーザ素子を
光通信システムに用いる場合、面発光型半導体レーザ素
子は低コストであるので、図８に示すように送信用の面
発光型半導体レーザ素子（１．３μｍ帯ＧａＩｎＮＡｓ
面発光型半導体レーザ素子）６１と、受信用フォトダイ
オード６２と、光ファイバー６３とを組み合わせた光送
信モジュールを用いた低コスト高信頼性の光通信システ
ムを実現できる。また、本発明に係るＧａＩｎＮＡｓを
用いた面発光型半導体レーザ素子の場合，温度特性が良
いこと、動作電圧が低いこと、及び、低しきい値である
ことにより、発熱が少なく、高温まで冷却なしで使える
より低コストのシステムを実現できる。
光通信システムに用いる場合、面発光型半導体レーザ素
子は低コストであるので、図８に示すように送信用の面
発光型半導体レーザ素子（１．３μｍ帯ＧａＩｎＮＡｓ
面発光型半導体レーザ素子）６１と、受信用フォトダイ
オード６２と、光ファイバー６３とを組み合わせた光送
信モジュールを用いた低コスト高信頼性の光通信システ
ムを実現できる。また、本発明に係るＧａＩｎＮＡｓを
用いた面発光型半導体レーザ素子の場合，温度特性が良
いこと、動作電圧が低いこと、及び、低しきい値である
ことにより、発熱が少なく、高温まで冷却なしで使える
より低コストのシステムを実現できる。
【０１１０】さらに、１．３μｍ等の長波長帯で低損失
となるフッ素添加ＰＯＦ（プラスチックファイバ）とＧ
ａＩｎＮＡｓを活性層に用いた面発光型レーザとを組み
合わせるとファイバが低コストであること、ファイバの
径が大きくてファイバとのカップリングが容易で実装コ
ストを低減できることから、極めて低コストのモジュー
ルを実現できる。
となるフッ素添加ＰＯＦ（プラスチックファイバ）とＧ
ａＩｎＮＡｓを活性層に用いた面発光型レーザとを組み
合わせるとファイバが低コストであること、ファイバの
径が大きくてファイバとのカップリングが容易で実装コ
ストを低減できることから、極めて低コストのモジュー
ルを実現できる。
【０１１１】本発明に係る面発光型半導体レーザ素子を
用いた光通信システムとしては光ファイバーを用いた長
距離通信に用いることができるのみならず、ＬＡＮ（Lo
calArea Network）などのコンピュータ等の機器間伝
送、さらにはボード間のデータ伝送、ボード内のＬＳＩ
間、ＬＳＩ内の素子間等、光インターコネクションとし
て短距離通信に用いることができる。
用いた光通信システムとしては光ファイバーを用いた長
距離通信に用いることができるのみならず、ＬＡＮ（Lo
calArea Network）などのコンピュータ等の機器間伝
送、さらにはボード間のデータ伝送、ボード内のＬＳＩ
間、ＬＳＩ内の素子間等、光インターコネクションとし
て短距離通信に用いることができる。
【０１１２】近年ＬＳＩ等の処理性能は向上している
が、これらを接続する部分の伝送速度が今後ボトルネッ
クとなる。システム内の信号接続を従来の電気接続から
光インターコネクトに変えると、例えばコンピュータシ
ステムのボード間、ボード内のＬＳＩ間、ＬＳＩ内の素
子間等を本発明に係る光送信モジュールや光送受信モジ
ュールを用いて接続すると、超高速コンピュータシステ
ムが可能となる。
が、これらを接続する部分の伝送速度が今後ボトルネッ
クとなる。システム内の信号接続を従来の電気接続から
光インターコネクトに変えると、例えばコンピュータシ
ステムのボード間、ボード内のＬＳＩ間、ＬＳＩ内の素
子間等を本発明に係る光送信モジュールや光送受信モジ
ュールを用いて接続すると、超高速コンピュータシステ
ムが可能となる。
【０１１３】また、複数のコンピュータシステム等を本
発明に係る光送信モジュールや光送受信モジュールを用
いて接続した場合、超高速ネットワークシステムが構築
できる。特に面発光型半導体レーザ素子は端面発光型レ
ーザに比べて桁違いに低消費電力化でき２次元アレイ化
が容易なので並列伝送型の光通信システムに適してい
る。
発明に係る光送信モジュールや光送受信モジュールを用
いて接続した場合、超高速ネットワークシステムが構築
できる。特に面発光型半導体レーザ素子は端面発光型レ
ーザに比べて桁違いに低消費電力化でき２次元アレイ化
が容易なので並列伝送型の光通信システムに適してい
る。
【０１１４】以上説明したように、ＧａＩｎＮＡｓ系材
料によるとＧａＡｓ基板を用いた０．８５μｍ帯面発光
型半導体レーザ素子などで実績のあるＡｌ（Ｇａ）Ａｓ
／（Ａｌ）ＧａＡｓ系半導体多層膜分布ブラッグ反射鏡
や、ＡｌＡｓの選択酸化による電流狭さく構造が適用で
き、第１の実施例や第２の実施例または後述の第５の実
施例のように面発光型半導体レーザ素子を製造すること
により、ＧａＩｎＮＡｓ活性層の結晶品質の向上や、多
層膜反射鏡の低抵抗化、面発光型半導体レーザ素子とし
ての多層膜構造体の結晶品質や制御性の向上ができるの
で、実用レベルの高性能の１．３μｍ帯等の長波長帯面
発光型半導体レーザ素子を実現でき、さらにこれらの素
子を用いると、冷却素子不要で低コストの光ファイバー
通信システム、光インターコネクションシステムなどの
光通信システムを実現することができる。
料によるとＧａＡｓ基板を用いた０．８５μｍ帯面発光
型半導体レーザ素子などで実績のあるＡｌ（Ｇａ）Ａｓ
／（Ａｌ）ＧａＡｓ系半導体多層膜分布ブラッグ反射鏡
や、ＡｌＡｓの選択酸化による電流狭さく構造が適用で
き、第１の実施例や第２の実施例または後述の第５の実
施例のように面発光型半導体レーザ素子を製造すること
により、ＧａＩｎＮＡｓ活性層の結晶品質の向上や、多
層膜反射鏡の低抵抗化、面発光型半導体レーザ素子とし
ての多層膜構造体の結晶品質や制御性の向上ができるの
で、実用レベルの高性能の１．３μｍ帯等の長波長帯面
発光型半導体レーザ素子を実現でき、さらにこれらの素
子を用いると、冷却素子不要で低コストの光ファイバー
通信システム、光インターコネクションシステムなどの
光通信システムを実現することができる。
【０１１５】（第５の実施例＜請求項２，３，６，７，
８，１０，１１＞）図１５は第５の実施例の面発光型半
導体レーザ素子の構成例を示す図である。なお、活性領
域付近の拡大図も示されている。第２の実施例の素子
（図１４）との違いはＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ1-y（０＜ｘ
≦１，０＜ｙ≦１）層（第二スペーサ層）が共振器の中
にあることである。本実施例では共振器部の厚さは１波
長分の厚さとなっている。共振器部は３層からなるＧａ
ＩｎＮＡｓ量子井戸層とＧａＡｓ障壁層とからなる活性
層と、ＧａＡｓを第一スペーサ層、ＧａxＩｎ1-xＰyＡ
ｓ1-y（０＜ｘ≦１，０＜ｙ１）層を第二スペーサ層と
した構造となっている。ＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ1-y（０＜
ｘ≦１，０＜ｙ≦１）層は、ＧａＡｓ層よりバンドギャ
ップが大きいので、キャリアが注入される活性領域は実
質ＧａＡｓ第一スペーサ層までとなり、実施例２の素子
と同様な効果が得られる。
８，１０，１１＞）図１５は第５の実施例の面発光型半
導体レーザ素子の構成例を示す図である。なお、活性領
域付近の拡大図も示されている。第２の実施例の素子
（図１４）との違いはＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ1-y（０＜ｘ
≦１，０＜ｙ≦１）層（第二スペーサ層）が共振器の中
にあることである。本実施例では共振器部の厚さは１波
長分の厚さとなっている。共振器部は３層からなるＧａ
ＩｎＮＡｓ量子井戸層とＧａＡｓ障壁層とからなる活性
層と、ＧａＡｓを第一スペーサ層、ＧａxＩｎ1-xＰyＡ
ｓ1-y（０＜ｘ≦１，０＜ｙ１）層を第二スペーサ層と
した構造となっている。ＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ1-y（０＜
ｘ≦１，０＜ｙ≦１）層は、ＧａＡｓ層よりバンドギャ
ップが大きいので、キャリアが注入される活性領域は実
質ＧａＡｓ第一スペーサ層までとなり、実施例２の素子
と同様な効果が得られる。
【０１１６】なお、成長室を移すための成長中断界面は
ＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ1-y（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１）層
の途中に設けたが、ＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ1-y（０＜ｘ≦
１，０＜ｙ≦１）層とＡｌを含んだ層との間にＧａＡｓ
層を設けてその層の途中などで行うこともできる。
ＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ1-y（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１）層
の途中に設けたが、ＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ1-y（０＜ｘ≦
１，０＜ｙ≦１）層とＡｌを含んだ層との間にＧａＡｓ
層を設けてその層の途中などで行うこともできる。
【０１１７】また成長装置としてはＭＯＣＶＤ反応室と
ＭＢＥ反応室が真空搬送路で結合された装置を用いるこ
ともできる。この場合、ｎ側の下部反射鏡をＭＢＥ反応
室で成長し、窒素を含んだ活性層とｐ側反射鏡は連続し
てＭＯＣＶＤ成長室で成長することができる。このとき
には、基板の成長室間の移動は１回で済むので短時間で
成長できる。この場合でもＭＯＣＶＤ成長による窒素を
含んだ活性層中の酸素の取り込まれを低減できる。また
ｐ側反射鏡の抵抗を低減できる。
ＭＢＥ反応室が真空搬送路で結合された装置を用いるこ
ともできる。この場合、ｎ側の下部反射鏡をＭＢＥ反応
室で成長し、窒素を含んだ活性層とｐ側反射鏡は連続し
てＭＯＣＶＤ成長室で成長することができる。このとき
には、基板の成長室間の移動は１回で済むので短時間で
成長できる。この場合でもＭＯＣＶＤ成長による窒素を
含んだ活性層中の酸素の取り込まれを低減できる。また
ｐ側反射鏡の抵抗を低減できる。
【０１１８】
【発明の効果】本発明によれば、高品質で実用レベルの
ＧａＩｎＮＡｓ面発光型半導体レーザ素子の製造方法
（請求項１〜８）および該製造方法を実現するための結
晶成長装置（請求項９，１０）、ならびにこれらを用い
て形成した面発光型半導体レーザ素子（請求項１１）、
該面発光型半導体レーザ素子を用いた光送信モジュール
（請求項１２）、光送受信モジュール（請求項１３）、
光通信システム（請求項１４）を実現できる。
ＧａＩｎＮＡｓ面発光型半導体レーザ素子の製造方法
（請求項１〜８）および該製造方法を実現するための結
晶成長装置（請求項９，１０）、ならびにこれらを用い
て形成した面発光型半導体レーザ素子（請求項１１）、
該面発光型半導体レーザ素子を用いた光送信モジュール
（請求項１２）、光送受信モジュール（請求項１３）、
光通信システム（請求項１４）を実現できる。
【０１１９】さらに詳しくは、
（１）請求項１記載の面発光型半導体レーザ素子の製造
方法によれば、半導体多層膜反射鏡をＭＯＣＶＤ法で、
ＧａＩｎＮＡｓ活性層を含む活性領域をＭＢＥ法で成長
することにより、容易に低抵抗の多層膜反射鏡を形成で
き、また容易に高品質のＧａＩｎＮＡｓ活性層を形成で
きる。
方法によれば、半導体多層膜反射鏡をＭＯＣＶＤ法で、
ＧａＩｎＮＡｓ活性層を含む活性領域をＭＢＥ法で成長
することにより、容易に低抵抗の多層膜反射鏡を形成で
き、また容易に高品質のＧａＩｎＮＡｓ活性層を形成で
きる。
【０１２０】（２）請求項２記載の面発光型半導体レー
ザ素子の製造方法によれば、活性層をＭＯＣＶＤ成長室
で成長させ、下部反射鏡を別のＭＯＣＶＤ成長室または
ＭＢＥ成長室で成長させることにより、量産化に有利な
ＭＯＣＶＤ法で良好な品質のＧａＩｎＮＡｓ面発光型半
導体レーザ素子の多層膜構造体を結晶成長できる。
ザ素子の製造方法によれば、活性層をＭＯＣＶＤ成長室
で成長させ、下部反射鏡を別のＭＯＣＶＤ成長室または
ＭＢＥ成長室で成長させることにより、量産化に有利な
ＭＯＣＶＤ法で良好な品質のＧａＩｎＮＡｓ面発光型半
導体レーザ素子の多層膜構造体を結晶成長できる。
【０１２１】（３）請求項３記載の面発光型半導体レー
ザ素子の製造方法によれば、活性層と反射鏡とを、それ
ぞれ別々のＭＯＣＶＤ成長室で成長させることにより、
量産化に有利なＭＯＣＶＤ法で良好な品質のＧａＩｎＮ
Ａｓ面発光型半導体レーザ素子の多層膜構造体を結晶成
長できる。
ザ素子の製造方法によれば、活性層と反射鏡とを、それ
ぞれ別々のＭＯＣＶＤ成長室で成長させることにより、
量産化に有利なＭＯＣＶＤ法で良好な品質のＧａＩｎＮ
Ａｓ面発光型半導体レーザ素子の多層膜構造体を結晶成
長できる。
【０１２２】（４）請求項４記載の面発光型半導体レー
ザ素子の製造方法によれば、請求項２または３記載の面
発光型半導体レーザ素子の製造方法において、活性層を
成長させる成長室は、Ａｌを含んだ材料を成長しない成
長室であることにより、活性層を成長させる成長室内に
は、Ａｌ原料、または、Ａｌ反応物、または、Ａｌ化合
物、または、Ａｌが残留していないので、窒素を含んだ
活性層にＡｌとともに酸素が取りこまれることを確実に
防止でき、発光効率の高い、しきい値電流の低い面発光
型半導体レーザ素子を得ることができる。
ザ素子の製造方法によれば、請求項２または３記載の面
発光型半導体レーザ素子の製造方法において、活性層を
成長させる成長室は、Ａｌを含んだ材料を成長しない成
長室であることにより、活性層を成長させる成長室内に
は、Ａｌ原料、または、Ａｌ反応物、または、Ａｌ化合
物、または、Ａｌが残留していないので、窒素を含んだ
活性層にＡｌとともに酸素が取りこまれることを確実に
防止でき、発光効率の高い、しきい値電流の低い面発光
型半導体レーザ素子を得ることができる。
【０１２３】（５）請求項５記載の面発光型半導体レー
ザ素子の製造方法によれば、請求項２または３記載の面
発光型半導体レーザ素子の製造方法において、活性層を
成長させる成長室は、Ａｌを含んだ材料を成長する場合
がある成長室であり、Ａｌを含んだ材料を成長した後、
活性層を成長するまでの間に、成長室内に残留したＡｌ
原料、または、Ａｌ反応物、または、Ａｌ化合物、また
は、Ａｌを除去する工程を設けており、窒素を含む活性
層を成長させる成長室で、成長前に、あらかじめ成長室
内に残留しているＡｌ原料、または、Ａｌ反応物、また
は、Ａｌ化合物、または、Ａｌを除去してあるので、活
性層を成長させる成長室内には、Ａｌ原料、または、Ａ
ｌ反応物、または、Ａｌ化合物、または、Ａｌが残留し
ておらず、窒素を含んだ活性層にＡｌとともに酸素が取
りこまれることを確実に防止でき、発光効率の高い、し
きい値電流の低い面発光型半導体レーザ素子を得ること
ができる。
ザ素子の製造方法によれば、請求項２または３記載の面
発光型半導体レーザ素子の製造方法において、活性層を
成長させる成長室は、Ａｌを含んだ材料を成長する場合
がある成長室であり、Ａｌを含んだ材料を成長した後、
活性層を成長するまでの間に、成長室内に残留したＡｌ
原料、または、Ａｌ反応物、または、Ａｌ化合物、また
は、Ａｌを除去する工程を設けており、窒素を含む活性
層を成長させる成長室で、成長前に、あらかじめ成長室
内に残留しているＡｌ原料、または、Ａｌ反応物、また
は、Ａｌ化合物、または、Ａｌを除去してあるので、活
性層を成長させる成長室内には、Ａｌ原料、または、Ａ
ｌ反応物、または、Ａｌ化合物、または、Ａｌが残留し
ておらず、窒素を含んだ活性層にＡｌとともに酸素が取
りこまれることを確実に防止でき、発光効率の高い、し
きい値電流の低い面発光型半導体レーザ素子を得ること
ができる。
【０１２４】（６）請求項６記載の面発光型半導体レー
ザ素子の製造方法によれば、活性層を成長するステップ
において、活性層を成長する前にＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ
1-y（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１）層を成長することによ
り、再成長界面による素子性能への影響をなくすことが
できる。
ザ素子の製造方法によれば、活性層を成長するステップ
において、活性層を成長する前にＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ
1-y（０＜ｘ≦１，０＜ｙ≦１）層を成長することによ
り、再成長界面による素子性能への影響をなくすことが
できる。
【０１２５】（７）請求項７記載の面発光型半導体レー
ザ素子の製造方法によれば、各成長間の界面である再成
長界面を半導体分布ブラッグ反射鏡部分とすることによ
り、再成長界面による素子性能への影響をなくすことが
できる。
ザ素子の製造方法によれば、各成長間の界面である再成
長界面を半導体分布ブラッグ反射鏡部分とすることによ
り、再成長界面による素子性能への影響をなくすことが
できる。
【０１２６】（８）請求項８記載の面発光型半導体レー
ザ素子の製造方法によれば、複数の結晶成長室が真空搬
送路等で連結されており、大気中にさらすことなく被成
長基板を搬送して結晶成長するようにしたことにより、
大気にさらしたときに生じる再成長界面での酸化膜など
の形成を抑制でき、良好な多層膜構造体を成長できる。
ザ素子の製造方法によれば、複数の結晶成長室が真空搬
送路等で連結されており、大気中にさらすことなく被成
長基板を搬送して結晶成長するようにしたことにより、
大気にさらしたときに生じる再成長界面での酸化膜など
の形成を抑制でき、良好な多層膜構造体を成長できる。
【０１２７】（９）請求項９記載の結晶成長装置によれ
ば、ＭＢＥ成長室とＭＯＣＶＤ成長室とを大気中にさら
すことなく被成長基板を搬送できる真空搬送路等で連結
したことにより、大気にさらすことがなくなり、大気に
さらしたときに生じる再成長界面での酸化膜などの形成
を抑制できるとともに、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法のそれ
ぞれの長所を利用した理想的な多層膜構造体を結晶成長
できる。
ば、ＭＢＥ成長室とＭＯＣＶＤ成長室とを大気中にさら
すことなく被成長基板を搬送できる真空搬送路等で連結
したことにより、大気にさらすことがなくなり、大気に
さらしたときに生じる再成長界面での酸化膜などの形成
を抑制できるとともに、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法のそれ
ぞれの長所を利用した理想的な多層膜構造体を結晶成長
できる。
【０１２８】（１０）請求項１０記載の結晶成長装置に
よれば、第１のＭＯＣＶＤ成長室と第２のＭＯＣＶＤ成
長室とを大気中にさらすことなく被成長基板を搬送でき
る真空搬送路等で連結したことにより、大気にさらすこ
とがなくなり、大気にさらしたときに生じる再成長界面
での酸化膜などの形成を抑制できるとともに、相性の悪
い原料ガス同士を出合わせることなく、それらを別々に
用いた成長層を含んだ多層膜構造体を理想的に結晶成長
できる。また、それぞれを縦型成長室，横型成長室と成
長室の組合わせなど、それぞれ別々の層に合わせた形態
の成長室にすることもでき、多層膜構造体をより最適に
成長できる。
よれば、第１のＭＯＣＶＤ成長室と第２のＭＯＣＶＤ成
長室とを大気中にさらすことなく被成長基板を搬送でき
る真空搬送路等で連結したことにより、大気にさらすこ
とがなくなり、大気にさらしたときに生じる再成長界面
での酸化膜などの形成を抑制できるとともに、相性の悪
い原料ガス同士を出合わせることなく、それらを別々に
用いた成長層を含んだ多層膜構造体を理想的に結晶成長
できる。また、それぞれを縦型成長室，横型成長室と成
長室の組合わせなど、それぞれ別々の層に合わせた形態
の成長室にすることもでき、多層膜構造体をより最適に
成長できる。
【０１２９】（１１）請求項１１記載の面発光半導体レ
ーザ素子は、請求項１から８のいずれか一項に記載の製
造方法、または、請求項９あるいは１０の結晶成長装置
を用いて形成されたものであり、低抵抗で駆動電圧が低
く、低しきい値電流で動作し、温度特性が良い面発光型
半導体レーザ素子を容易に実現できる。
ーザ素子は、請求項１から８のいずれか一項に記載の製
造方法、または、請求項９あるいは１０の結晶成長装置
を用いて形成されたものであり、低抵抗で駆動電圧が低
く、低しきい値電流で動作し、温度特性が良い面発光型
半導体レーザ素子を容易に実現できる。
【０１３０】（１２）請求項１２記載の光送信モジュー
ルは、請求項１１記載の面発光型半導体レーザ素子を光
源として用いたものであり、冷却素子が不要な低コスト
な光送信モジュールを実現することができる。
ルは、請求項１１記載の面発光型半導体レーザ素子を光
源として用いたものであり、冷却素子が不要な低コスト
な光送信モジュールを実現することができる。
【０１３１】（１３）請求項１３記載の光送受信モジュ
ールは、請求項１１記載の面発光型半導体レーザ素子を
光源として用いたものであり、冷却素子が不要な低コス
トな光送受信モジュールを実現することができる。
ールは、請求項１１記載の面発光型半導体レーザ素子を
光源として用いたものであり、冷却素子が不要な低コス
トな光送受信モジュールを実現することができる。
【０１３２】（１４）請求項１４記載の光通信システム
は、請求項１１記載の面発光型半導体レーザ素子を光源
として用いたものであり、冷却素子不要な低コストな光
ファイバー通信システム，光インターコネクションシス
テムなどの光通信システムを実現することができる。
は、請求項１１記載の面発光型半導体レーザ素子を光源
として用いたものであり、冷却素子不要な低コストな光
ファイバー通信システム，光インターコネクションシス
テムなどの光通信システムを実現することができる。
【図１】ＭＯＣＶＤ装置の概略図である。
【図２】ＭＢＥ装置の概略図である。
【図３】Ａｌ組成２０％のＡｌＧａＩｎＮＰとＧａＩｎ
ＮＰを成長したときのＶ族原料に対する窒素原料である
[DMHy]/([PH3]+[DMHy])と窒素取りこまれ量の関係を示
す図である。
ＮＰを成長したときのＶ族原料に対する窒素原料である
[DMHy]/([PH3]+[DMHy])と窒素取りこまれ量の関係を示
す図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係る面発光型半導体レ
ーザ素子の構造を示す図である。
ーザ素子の構造を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施例に係る結晶成長装置の概
念図である。
念図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係る２つのＭＯＣＶＤ
成長室を有するＭＯＣＶＤ装置の概要図である。
成長室を有するＭＯＣＶＤ装置の概要図である。
【図７】本発明の第３の実施例に係る、面発光型半導体
レーザ素子とファイバーとを組み合わせた光送信モジュ
ールの概要図である。
レーザ素子とファイバーとを組み合わせた光送信モジュ
ールの概要図である。
【図８】本発明の第４の実施例に係る、面発光型半導体
レーザ素子と受信用フォトダイオードと光ファイバーと
を組み合わせた光送受信モジュールの概要図である。
レーザ素子と受信用フォトダイオードと光ファイバーと
を組み合わせた光送受信モジュールの概要図である。
【図９】しきい値電流密度の窒素組成依存性を示す図で
ある。
ある。
【図１０】本願の発明者のＭＯＣＶＤ装置で作製したＧ
ａＩｎＮＡｓ量子井戸層とＧａＡｓバリア層とからなる
ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ ２重量子井戸構造からなる
活性層からの室温フォトルミネッセンススペクトルを示
す図である。
ａＩｎＮＡｓ量子井戸層とＧａＡｓバリア層とからなる
ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ ２重量子井戸構造からなる
活性層からの室温フォトルミネッセンススペクトルを示
す図である。
【図１１】半導体発光素子の試料構造を示す図である。
【図１２】図１１に示した半導体発光素子の一例とし
て、クラッド層をＡｌＧａＡｓとし、中間層をＧａＡｓ
とし、活性層をＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ２重量子井戸
構造として構成した素子を１台のエピタキシャル成長装
置（ＭＯＣＶＤ装置）を用いて形成したときの、窒素
（Ｎ）濃度と酸素（Ｏ）濃度の深さ方向分布を示す図で
ある。
て、クラッド層をＡｌＧａＡｓとし、中間層をＧａＡｓ
とし、活性層をＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ２重量子井戸
構造として構成した素子を１台のエピタキシャル成長装
置（ＭＯＣＶＤ装置）を用いて形成したときの、窒素
（Ｎ）濃度と酸素（Ｏ）濃度の深さ方向分布を示す図で
ある。
【図１３】図１２と同じ試料のＡｌ濃度の深さ方向分布
を示す図である。
を示す図である。
【図１４】第２の実施例の面発光型半導体レーザの構造
を示す図である。
を示す図である。
【図１５】第５の実施例の面発光型半導体レーザの構造
を示す図である。
を示す図である。
１１ 基板出し入れ口
１２ 成長室（反応室）
１３ 水素精製機
１４ 液体、固体バブラー
１５ ガスシリンダー
１６ バルブ
Ａ 原料ガス供給部
Ｂ 加熱部
Ｃ 排気部
２０ ｎ−ＧａＡｓ基板
２１ ｎ−半導体分布ブラッグ反射鏡（下部半導体
分布ブラッグ反射鏡） ２２ 下部ＧａＡｓスペーサ層 ２３ 多重量子井戸活性層 ２４ 上部ＧａＡｓスペーサ層 ２５ ｐ−半導体分布ブラッグ反射鏡（上部半導体
分布ブラッグ反射鏡） ２５１ 被選択酸化層 ２５２ ｐ−ＧａＡｓ層（コンタクト層） ２６ ＡｌxＯy電流狭さく部 ２７ ポリイミド ２８ 光出射部 ２９ ｐ側電極 ３０ ｎ側電極 ３１ ＭＯＣＶＤ成長室 ３２ ＭＢＥ成長室 ４１ 第１のＭＯＣＶＤ成長室 ４２ 第２のＭＯＣＶＤ成長室 ４３ 真空搬送路 ４４ 基板出し入れ室 ４５ ガス供給部 ５１ １．３μｍ帯ＧａＩｎＮＡｓの面発光型半導
体レーザ素子 ５２ 石英系光光ファイバー ５３，６４ レーザ光 ６１ １．３μｍ帯ＧａＩｎＮＡｓ面発光型半導体
レーザ素子 ６２ 受信用フォトダイオード ６３ 光ファイバー ２０１ ＧａＡｓ基板 ２０２ 下部クラッド層 ２０３ 中間層 ２０４ 活性層 ２０５ 上部クラッド層
分布ブラッグ反射鏡） ２２ 下部ＧａＡｓスペーサ層 ２３ 多重量子井戸活性層 ２４ 上部ＧａＡｓスペーサ層 ２５ ｐ−半導体分布ブラッグ反射鏡（上部半導体
分布ブラッグ反射鏡） ２５１ 被選択酸化層 ２５２ ｐ−ＧａＡｓ層（コンタクト層） ２６ ＡｌxＯy電流狭さく部 ２７ ポリイミド ２８ 光出射部 ２９ ｐ側電極 ３０ ｎ側電極 ３１ ＭＯＣＶＤ成長室 ３２ ＭＢＥ成長室 ４１ 第１のＭＯＣＶＤ成長室 ４２ 第２のＭＯＣＶＤ成長室 ４３ 真空搬送路 ４４ 基板出し入れ室 ４５ ガス供給部 ５１ １．３μｍ帯ＧａＩｎＮＡｓの面発光型半導
体レーザ素子 ５２ 石英系光光ファイバー ５３，６４ レーザ光 ６１ １．３μｍ帯ＧａＩｎＮＡｓ面発光型半導体
レーザ素子 ６２ 受信用フォトダイオード ６３ 光ファイバー ２０１ ＧａＡｓ基板 ２０２ 下部クラッド層 ２０３ 中間層 ２０４ 活性層 ２０５ 上部クラッド層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 軸谷 直人
東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式
会社リコー内
(72)発明者 伊藤 彰浩
東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式
会社リコー内
(72)発明者 上西 盛聖
東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式
会社リコー内
Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE47 BE48 DA05 DB08
EF01 EG29 EG30 HA02
5F045 AA05 AB18 AC01 AC08 AC09
AD08 AD09 CA12 DA55 HA24
5F073 AA07 AA11 AA22 AA51 AA65
AA74 AB17 BA02 CA17 CB02
DA05 DA06 EA23 EA28
(54)【発明の名称】 面発光型半導体レーザ素子の製造方法および結晶成長装置、ならびにこれらを用いて形成した面
発光型半導体レーザ素子、該面発光型半導体レーザ素子を用いた光送信モジュール、光送受信モ
ジュール、光通信システム
Claims (14)
- 【請求項１】 半導体基板上に、レーザ光を発生する少
なくとも１層の活性層を含んだ活性領域と、レーザ光を
得るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射
鏡を含んだ共振器構造を有し、前記活性層の上部及び下
部に設けられた反射鏡のうちの１つがｐ側半導体の反射
鏡である面発光型半導体レーザ素子の製造方法であっ
て、前記活性層は、Ｇａ，Ｉｎ，Ｎ，Ａｓを主成分とし
て含み、前記反射鏡のうち少なくともｐ側半導体の反射
鏡は、屈折率が周期的に変化し入射光を光波干渉によっ
て反射する半導体分布ブラッグ反射鏡を含み、前記活性
層は、ＭＢＥ法で成長され、前記反射鏡のうち少なくと
もｐ側半導体の反射鏡はＭＯＣＶＤ法で成長されること
を特徴とする面発光型半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項２】 半導体基板上に、レーザ光を発生する少
なくとも１層の活性層を含んだ活性領域と、レーザ光を
得るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射
鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素
子の製造方法であって、前記活性層は、Ｇａ，Ｉｎ，
Ｎ，Ａｓを主成分として含み、前記反射鏡のうち少なく
とも下部反射鏡は、屈折率が周期的に変化し入射光を光
波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡を含
み、前記活性層をＭＯＣＶＤ成長室で成長させ、前記下
部反射鏡を、別のＭＯＣＶＤ成長室またはＭＢＥ成長室
で成長させることを特徴とする面発光型半導体レーザ素
子の製造方法。 - 【請求項３】 半導体基板上に、レーザ光を発生する少
なくとも１層の活性層を含んだ活性領域と、レーザ光を
得るために前記活性層の上部及び下部に設けられた反射
鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ素
子の製造方法であって、前記活性層は、Ｇａ，Ｉｎ，
Ｎ，Ａｓを主成分として含み、前記反射鏡のうち少なく
とも一方の反射鏡は、屈折率が周期的に変化し入射光を
光波干渉によって反射する半導体分布ブラッグ反射鏡を
含み、前記活性層と前記反射鏡とを、それぞれ別々のＭ
ＯＣＶＤ成長室で成長させることを特徴とする面発光型
半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項４】 活性層を成長させる成長室は、Ａｌを含
んだ材料を成長しない成長室であることを特徴とする請
求項２または３記載の面発光型半導体レーザ素子の製造
方法。 - 【請求項５】 活性層を成長させる成長室は、Ａｌを含
んだ材料を成長する場合がある成長室であり、Ａｌを含
んだ材料を成長した後、活性層を成長するまでの間に成
長室内に残留したＡｌ原料、または、Ａｌ反応物、また
は、Ａｌ化合物、または、Ａｌを除去する工程を設けた
ことを特徴とする請求項２または３記載の面発光型半導
体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項６】 活性層を成長する成長室において、活性
層を成長する前にＧａxＩｎ1-xＰyＡｓ1-y（０＜ｘ≦
１，０＜ｙ≦１）層を成長することを特徴とする請求項
１または２または３または４または５記載の面発光型半
導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項７】 各成長間の界面である再成長界面を半導
体分布ブラッグ反射鏡部分とすることを特徴とする請求
項１または２または３または４または５記載の面発光型
半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項８】 複数の結晶成長室が真空搬送路等で連結
されており、大気中にさらすことなく被成長基板を搬送
して結晶成長することを特徴とする請求項１または２ま
たは３または４または５記載の面発光型半導体レーザ素
子の製造方法。 - 【請求項９】 ＭＢＥ成長室とＭＯＣＶＤ成長室とが大
気中にさらすことなく被成長基板を搬送できる真空搬送
路等で連結されていることを特徴とする結晶成長装置。 - 【請求項１０】 第１のＭＯＣＶＤ成長室と第２のＭＯ
ＣＶＤ成長室とが大気中にさらすことなく被成長基板を
搬送できる真空搬送路等で連結されていることを特徴と
する結晶成長装置。 - 【請求項１１】 請求項１から８のいずれか一項に記載
の面発光型半導体レーザ素子の製造方法、または、請求
項９あるいは１０記載の結晶成長装置を用いて形成され
たことを特徴とする面発光型半導体レーザ素子。 - 【請求項１２】 請求項１１記載の面発光型半導体レー
ザ素子を光源として用いたことを特徴とする光送信モジ
ュール。 - 【請求項１３】 請求項１１記載の面発光型半導体レー
ザ素子を光源として用いたことを特徴とする光送受信モ
ジュール。 - 【請求項１４】 請求項１１記載の面発光型半導体レー
ザ素子を光源として用いたことを特徴とする光通信シス
テム。
Priority Applications (8)
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|---|---|---|---|
| JP2002029822A JP4084575B2 (ja) | 2001-03-27 | 2002-02-06 | 面発光型半導体レーザ素子の製造方法、該面発光型半導体レーザ素子の製造方法を用いて形成した面発光型半導体レーザ素子、該面発光型半導体レーザ素子を用いた光送信モジュール、光送受信モジュール、光通信システム |
| US10/105,800 US6765232B2 (en) | 2001-03-27 | 2002-03-26 | Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system |
| US10/788,086 US7180100B2 (en) | 2001-03-27 | 2004-02-27 | Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system |
| US10/878,282 US7067846B2 (en) | 2001-03-27 | 2004-06-29 | Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system |
| US11/404,876 US7453096B2 (en) | 2001-03-27 | 2006-04-17 | Method of fabricating a semiconductor light-emitting device |
| US11/647,270 US7518161B2 (en) | 2001-03-27 | 2006-12-29 | Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system |
| US12/408,362 US7968362B2 (en) | 2001-03-27 | 2009-03-20 | Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system |
| US13/165,027 US8293555B2 (en) | 2001-03-27 | 2011-06-21 | Semiconductor light-emitting device, surface-emission laser diode, and production apparatus thereof, production method, optical module and optical telecommunication system |
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|---|---|---|---|
| JP2001089068 | 2001-03-27 | ||
| JP2001-89068 | 2001-03-27 | ||
| JP2001252537 | 2001-08-23 | ||
| JP2001-252537 | 2001-08-23 | ||
| JP2002029822A JP4084575B2 (ja) | 2001-03-27 | 2002-02-06 | 面発光型半導体レーザ素子の製造方法、該面発光型半導体レーザ素子の製造方法を用いて形成した面発光型半導体レーザ素子、該面発光型半導体レーザ素子を用いた光送信モジュール、光送受信モジュール、光通信システム |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003142776A true JP2003142776A (ja) | 2003-05-16 |
| JP4084575B2 JP4084575B2 (ja) | 2008-04-30 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006165069A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-06-22 | Ulvac Japan Ltd | 化合物半導体の成長方法及び装置 |
| JP2007214209A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｉｉｉ−ｖ化合物半導体を形成する方法およびｉｉｉ−ｖ化合物半導体装置を作製する方法 |
| JP2008085182A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 垂直共振型面発光素子 |
| JP2008283078A (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｉｉｉ−ｖ化合物半導体光装置を作製する方法、及びｉｉｉ−ｖ化合物半導体を形成する方法 |
-
2002
- 2002-02-06 JP JP2002029822A patent/JP4084575B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006165069A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-06-22 | Ulvac Japan Ltd | 化合物半導体の成長方法及び装置 |
| JP2007214209A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｉｉｉ−ｖ化合物半導体を形成する方法およびｉｉｉ−ｖ化合物半導体装置を作製する方法 |
| JP2008085182A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 垂直共振型面発光素子 |
| JP4508174B2 (ja) * | 2006-09-28 | 2010-07-21 | 住友電気工業株式会社 | 垂直共振型面発光素子 |
| JP2008283078A (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Ｉｉｉ−ｖ化合物半導体光装置を作製する方法、及びｉｉｉ−ｖ化合物半導体を形成する方法 |
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| JP4084575B2 (ja) | 2008-04-30 |
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