JP2003218467A - Semiconductor distribution bragg reflecting mirror, manufacturing method therefor, surface light-emitting type semiconductor laser, optical communication module and optical communication system - Google Patents

Semiconductor distribution bragg reflecting mirror, manufacturing method therefor, surface light-emitting type semiconductor laser, optical communication module and optical communication system

Info

Publication number
JP2003218467A
JP2003218467A JP2002018116A JP2002018116A JP2003218467A JP 2003218467 A JP2003218467 A JP 2003218467A JP 2002018116 A JP2002018116 A JP 2002018116A JP 2002018116 A JP2002018116 A JP 2002018116A JP 2003218467 A JP2003218467 A JP 2003218467A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type semiconductor
reflecting mirror
layer
semiconductor laser
optical communication
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002018116A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4321987B2 (en
Inventor
Morimasa Uenishi
盛聖 上西
Shunichi Sato
俊一 佐藤
Naoto Jikutani
直人 軸谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2002018116A priority Critical patent/JP4321987B2/en
Publication of JP2003218467A publication Critical patent/JP2003218467A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4321987B2 publication Critical patent/JP4321987B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor distribution Bragg reflecting mirror, with a characteristic that does not deteriorate, which comprises a contact layer that stably grows even when a contact layer of a p-type semiconductor requiring high doping concentration is contained. <P>SOLUTION: An outermost surface of a p-type semiconductor multilayer film reflecting mirror 7 consists of a GaAs layer that grows after doped with Zn by 1.0 E 10 cm<SP>-3</SP>with the use of, for example, DMZn (dimethyl zinc) as a dopant. The DMZn does not make a growth rate of GaAs significantly vary even when the DMZn is used as a dopant for Zn of higher concentration, and further a surface morphology does not get rough. Since only the outermost surface is doped with the Zn, there is little time for occurring diffusion by heat, so that no problem occurs. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体分布ブラッ
グ反射鏡およびその製造方法および面発光型半導体レー
ザおよび光通信モジュールおよび光通信システムに関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor distributed Bragg reflector, a method for manufacturing the same, a surface emitting semiconductor laser, an optical communication module, and an optical communication system.

【0002】[0002]

【従来の技術】面発光型半導体レーザは、基板に対して
垂直方向に光を出射する半導体レーザであり、光インタ
ーコネクションの光源,光ピックアップ用の光源等に用
いられている。より詳細に、面発光型半導体レーザは、
光を発生する活性層を含んだ活性領域を反射鏡で挟んだ
構造となっており、その反射鏡としては、低屈折率層と
高屈折率層を交互に積層した半導体分布ブラッグ反射鏡
が広く用いられている。半導体分布ブラッグ反射鏡の材
料としては、活性層から発生する光を吸収しない材料
(一般に、活性層よりもワイドバンドギャップの材料)
であって、格子緩和を発生させないために基板に格子整
合する材料が用いられる。
2. Description of the Related Art A surface emitting semiconductor laser is a semiconductor laser that emits light in a direction perpendicular to a substrate and is used as a light source for optical interconnection, a light source for an optical pickup, and the like. More specifically, the surface-emitting type semiconductor laser is
It has a structure in which an active region including an active layer that generates light is sandwiched by reflecting mirrors. As the reflecting mirror, a semiconductor distributed Bragg reflecting mirror in which a low refractive index layer and a high refractive index layer are alternately laminated is widely used. It is used. As a material for the semiconductor distributed Bragg reflector, a material that does not absorb light generated from the active layer (generally, a material having a wider band gap than the active layer)
However, a material that is lattice-matched to the substrate is used in order to prevent lattice relaxation.

【0003】面発光型半導体レーザにおいて、半導体分
布ブラッグ反射鏡の反射率は、99%以上と極めて高く
する必要がある。半導体分布ブラッグ反射鏡の反射率
は、積層数を増やすことによって高くなる。しかし、積
層数が増加すると、半導体分布ブラッグ反射鏡の作製が
困難になってしまう。このため、低屈折率層と高屈折率
層の屈折率差が大きい方が好ましい。AlGaAs系材
料は、AlAsとGaAsが終端物質であり、格子定数
は基板であるGaAsとほぼ同程度であり、屈折率差が
大きく、少ない積層数で高反射率を得ることができるの
で、半導体分布ブラッグ反射鏡に良く用いられている。
In the surface-emitting type semiconductor laser, the reflectance of the semiconductor distributed Bragg reflector must be extremely high at 99% or more. The reflectance of the semiconductor distributed Bragg reflector is increased by increasing the number of stacked layers. However, when the number of stacked layers increases, it becomes difficult to manufacture a semiconductor distributed Bragg reflector. Therefore, it is preferable that the difference in refractive index between the low refractive index layer and the high refractive index layer is large. The AlGaAs-based material has AlAs and GaAs as termination materials, has a lattice constant almost the same as that of GaAs which is a substrate, has a large difference in refractive index, and can obtain high reflectance with a small number of stacked layers. It is often used in Bragg reflectors.

【0004】MOCVD法により成長するAlGaAs
系材料を用いて半導体分布ブラッグ反射鏡を作る際に、
p型の半導体を得るためにドープされる元素としてはZ
n,C(炭素),Mgがある。特にC(炭素)は比較的
高いドーピング濃度を達成できる上に、半導体中での拡
散係数が小さい。AlGaAs系材料を用いた半導体分
布ブラッグ反射鏡においても十分な反射率を得るには数
十層以上の積層が必要とされるため、その成長時間は長
くならざるを得ない。しかし、半導体ブラッグ反射鏡の
成長に際しても、C(炭素)は拡散係数が小さいこと
で、その成長時間中に半導体中のドーピングプロファイ
ルが変化しにくいためp型を成長する際にドープする元
素としては比較的好ましい。これに対して、Znは有機
金属原料を用いることでMOCVDにおいて容易にドー
プすることが可能ではあるが、非常に拡散が起こりやす
い。よってZnをドープした場合、長時間に及ぶ成長を
必要とする半導体分布ブラッグ反射鏡の成長において
は、成長時の温度による拡散でドーピングプロファイル
の変化などが起きることがあり、好ましくない点があ
る。また、活性層に近い位置においてZnがドープされ
ている場合には、活性層へのZnの拡散によって活性層
の発光効率の低下などが起きる場合があることが良く知
られている。特開平11−4044号においては、レー
ザダイオードや発光ダイオードのしきい電流密度が高く
なる原因の1つとしてZnの活性層への拡散を挙げてお
り、その解決方法としてC(炭素)ドープを用いること
を提案している。
AlGaAs grown by MOCVD method
When making a semiconductor distributed Bragg reflector using a system material,
Z is an element doped to obtain a p-type semiconductor.
There are n, C (carbon) and Mg. In particular, C (carbon) can achieve a relatively high doping concentration and has a small diffusion coefficient in the semiconductor. Even in a semiconductor distributed Bragg reflector using an AlGaAs-based material, several tens or more layers are required to obtain a sufficient reflectance, so the growth time is inevitably long. However, even when the semiconductor Bragg reflector is grown, C (carbon) has a small diffusion coefficient, and the doping profile in the semiconductor is unlikely to change during the growth time. Relatively preferred. On the other hand, Zn can be easily doped in MOCVD by using an organic metal raw material, but it is very likely to diffuse. Therefore, when Zn is doped, in the growth of a semiconductor distributed Bragg reflector, which requires long-term growth, a change in the doping profile may occur due to diffusion due to temperature during growth, which is not preferable. It is well known that when Zn is doped at a position near the active layer, the diffusion of Zn into the active layer may cause a decrease in luminous efficiency of the active layer. In JP-A-11-4044, diffusion of Zn into the active layer is mentioned as one of the causes for increasing the threshold current density of a laser diode or a light emitting diode, and C (carbon) doping is used as a solution thereof. Is proposing that.

【0005】以上のような理由によって、AlGaAs
系材料を用いた半導体分布ブラッグ反射鏡をMOCVD
法で成長するにおいては、p型の結晶を成長する際、特
にGaAsを成長する際に、C(炭素)をドープするこ
とが比較的多い。
For the above reasons, AlGaAs
MOCVD of a semiconductor distributed Bragg reflector using a base material
In the case of growing by the method, it is relatively common to dope C (carbon) when growing a p-type crystal, especially when growing GaAs.

【0006】このC(炭素)をMOCVD法においてA
lGaAsやGaAsにドープする際に、ドーパントと
してはハロメタン、特にCBr4が良く用いられ、報告
されている(例えば、文献「 N. I. Buchan et al. J.
CrystalGrowth 110 (1991) 405」を参照)。これは、C
Br4はMOCVD法におけるp型のドーパントとして
用いた場合、ドーピング濃度をコントロールできる範囲
が比較的広いためである。
This C (carbon) is used as A in the MOCVD method.
When doping 1GaAs or GaAs, halomethane, especially CBr 4, is often used as a dopant and reported (for example, the document “NI Buchan et al. J.
See CrystalGrowth 110 (1991) 405). This is C
This is because when Br 4 is used as a p-type dopant in the MOCVD method, the range in which the doping concentration can be controlled is relatively wide.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このC
Br4などのハロメタンをドーパントとして用いた場
合、例えばコンタクト用にGaAsへ高い濃度(1.0
E19cm-3程度)でC(炭素)をドープしようとした
場合、GaAsの成長レートが不安定になり、通常の成
長レートから遅くなってしまうという問題があった。
However, this C
When halomethane such as Br 4 is used as a dopant, for example, a high concentration (1.0
If C (carbon) is attempted to be doped with E19 cm −3 ), there is a problem that the growth rate of GaAs becomes unstable and becomes slower than the normal growth rate.

【0008】また、コンタクト層として用いるような高
濃度のドープを施すためにはハロメタンの供給量をかな
り多くしなければならないが、CBr4等の供給が多く
なるとハロゲン基に由来するエッチング作用によって半
導体膜の表面のモホロジが悪化することもある。
Further, the semiconductor by etching action is to apply a high concentration of doped as used as a contact layer must significantly increase the supply amount of halomethanes, derived from a number comes to a halogen group supply such CBr 4 The morphology on the surface of the membrane may be deteriorated.

【0009】特にp型半導体からなる半導体分布ブラッ
グ反射鏡を面発光型半導体レーザの上側反射鏡として用
い、電流注入のためのp側コンタクト層をレーザ光を取
り出す表面と同じにした場合、反射鏡の最表面の膜の厚
さがコントロールしにくくなるのは好ましくない。反射
鏡の最表面は光学周期の端の位置を決めるものであるた
め、この厚さがずれると反射鏡の反射帯域がずれ、また
反射鏡の最大反射率も低下していくため好ましくない。
さらにレーザ光の取り出し窓となるコンタクト層の表面
モホロジが悪くなるのは好ましくない。
In particular, when a semiconductor distributed Bragg reflector made of a p-type semiconductor is used as an upper reflector of a surface-emitting type semiconductor laser and the p-side contact layer for current injection is the same as the surface from which laser light is taken out, the reflector is It is not preferable that the thickness of the outermost surface film becomes difficult to control. Since the outermost surface of the reflecting mirror determines the position of the end of the optical cycle, if the thickness is deviated, the reflection band of the reflecting mirror is deviated and the maximum reflectance of the reflecting mirror is also decreased, which is not preferable.
Further, it is not preferable that the surface morphology of the contact layer that serves as a window for taking out the laser beam is deteriorated.

【0010】その上、このような高濃度のC(炭素)ド
ープを施すためにCBr4等を大量に供給した場合、ハ
ロメタンは比較的吸着しやすい性質を持っているため、
装置内部の反応管,配管等に残留しやすい。このように
CBr4等が残留した場合、その直後に同じ装置で例え
ば半導体レーザの活性層を成長したりすると、その発光
効率が低下するなどの悪影響を及ぼすことがある。
Furthermore, when a large amount of CBr 4 or the like is supplied to perform such high concentration C (carbon) doping, halomethane has a property of being relatively easily adsorbed.
It easily remains in the reaction tubes and pipes inside the equipment. When CBr 4 or the like remains in this way, when the active layer of a semiconductor laser is grown in the same device immediately after that, the luminous efficiency of the active layer may be deteriorated.

【0011】本発明は、高いドーピング濃度を必要とす
るp型半導体のコンタクト層を含むときにも、安定に成
長できるコンタクト層を有し、かつ特性の悪化の無い半
導体分布ブラッグ反射鏡およびその製造方法および面発
光型半導体レーザおよび光通信モジュールおよび光通信
システムを提供することを目的としている。
The present invention provides a semiconductor distributed Bragg reflector having a contact layer capable of stable growth even when it includes a p-type semiconductor contact layer requiring a high doping concentration, and its characteristics are not deteriorated. A method, a surface emitting semiconductor laser, an optical communication module, and an optical communication system are provided.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、ハロメタンをドーパントと
して用い、炭素(C)をドープしたGaAsまたはAl
GaAsをMOCVD法によって成長し、前記GaAs
またはAlGaAsを含むp型半導体層を積層すること
によって形成する半導体分布ブラッグ反射鏡の製造方法
において、少なくともコンタクト層を含む高濃度のドー
プを施す層のドーパントにZnを含む有機金属化合物を
用いることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 uses halomethane as a dopant and GaAs or Al doped with carbon (C).
GaAs is grown by MOCVD,
Alternatively, in a method of manufacturing a semiconductor distributed Bragg reflector formed by stacking p-type semiconductor layers containing AlGaAs, it is preferable to use an organometallic compound containing Zn as a dopant of a layer to be highly doped including at least a contact layer. It has a feature.

【0013】また、請求項2記載の発明は、請求項1記
載の半導体分布ブラッグ反射鏡の製造方法において、ハ
ロメタンはCBr4であることを特徴としている。
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the method for manufacturing a semiconductor distributed Bragg reflector according to claim 1, halomethane is CBr 4 .

【0014】また、請求項3記載の発明は、請求項1ま
たは請求項2に記載の半導体分布ブラッグ反射鏡の製造
方法によって作製されたことを特徴としている。
The invention according to claim 3 is characterized by being manufactured by the method for manufacturing a semiconductor distributed Bragg reflector according to claim 1 or 2.

【0015】また、請求項4記載の発明は、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を
含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザにおい
て、請求項3に記載の半導体分布ブラッグ反射鏡を上部
反射鏡とし、前記上部反射鏡を構成するp型半導体層の
うち少なくとも活性層側に近接した層は炭素(C)をド
ープしたことを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a surface-emitting type semiconductor laser having a resonator structure including reflecting mirrors provided above and below an active layer for obtaining laser light. The semiconductor distributed Bragg reflector described above is used as an upper reflector, and at least a layer adjacent to the active layer side of the p-type semiconductor layer forming the upper reflector is doped with carbon (C).

【0016】また、請求項5記載の発明は、請求項4記
載の面発光型半導体レーザにおいて、活性層がGaIn
AsあるいはGaInNAsからなることを特徴として
いる。
According to a fifth aspect of the present invention, in the surface emitting semiconductor laser according to the fourth aspect, the active layer is GaIn.
It is characterized by being made of As or GaInNAs.

【0017】また、請求項6記載の発明は、請求項5記
載の面発光型半導体レーザを用いた光通信モジュールで
あることを特徴としている。
According to a sixth aspect of the invention, there is provided an optical communication module using the surface emitting semiconductor laser according to the fifth aspect.

【0018】また、請求項7記載の発明は、請求項6記
載の光通信モジュールを用いた光通信システムであるこ
とを特徴としている。
The invention according to claim 7 is the optical communication system using the optical communication module according to claim 6.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】本発明の半導体分布ブラッグ反射鏡は、ハ
ロメタンをドーパントとして用い、炭素(C)をドープ
したGaAsまたはAlGaAsをMOCVD法によっ
て成長し、前記GaAsまたはAlGaAsを含むp型
半導体層を積層することによって形成され、この際に、
少なくともコンタクト層を含む高濃度のドープを施す層
のドーパントにZnを含む有機金属化合物を用いること
を特徴としている。
In the semiconductor distributed Bragg reflector of the present invention, GaAs or AlGaAs doped with carbon (C) is grown by MOCVD using halomethane as a dopant, and a p-type semiconductor layer containing GaAs or AlGaAs is laminated. Formed by the
It is characterized in that an organometallic compound containing Zn is used as a dopant for a layer to be doped at a high concentration including at least a contact layer.

【0021】ここで、ハロメタンはCBr4である。Here, the halomethane is CBr 4 .

【0022】本発明では、ハロメタンをドーパントとし
て用い、炭素(C)をドープしたGaAsまたはAlG
aAsをMOCVD法によって成長し、前記GaAsま
たはAlGaAsを含むp型半導体層を積層することに
よって半導体分布ブラッグ反射鏡を形成するときに、少
なくともコンタクト層を含む高濃度のドープを施す層の
ドーパントにZnを含む有機金属化合物を用いるので、
コンタクト層を含む高濃度のドープを施した層を成長す
る際に高濃度のハロメタンの影響でGaAsの成長レー
トの低下が起きたり、モホロジの悪化などが起きたりす
ることを防止することができ、反射鏡の性能の悪化を防
ぎ、安定に良質の半導体分布ブラッグ反射鏡を作製する
ことができる。
In the present invention, halomethane is used as a dopant and GaAs or AlG doped with carbon (C) is used.
When a semiconductor distributed Bragg reflector is formed by growing aAs by the MOCVD method and stacking the p-type semiconductor layers containing GaAs or AlGaAs, Zn is used as a dopant of a layer to be doped at a high concentration including at least a contact layer. Since an organometallic compound containing is used,
It is possible to prevent the growth rate of GaAs from decreasing due to the effect of high-concentration halomethane when growing a highly-doped layer including the contact layer, and preventing the deterioration of morphology. It is possible to prevent deterioration of the performance of the reflecting mirror and stably manufacture a good quality semiconductor distributed Bragg reflecting mirror.

【0023】また、ハロメタンとしてCBr4を用いる
場合には、MOCVD法におけるp型のドーパントとし
てC(炭素)のドーピング濃度をコントロールできる範
囲が比較的広いため、良質の半導体分布ブラッグ反射鏡
を作製できる。
Further, when CBr 4 is used as the halomethane, since a range in which the doping concentration of C (carbon) as the p-type dopant in the MOCVD method can be controlled is relatively wide, a good semiconductor distributed Bragg reflector can be manufactured. .

【0024】また、本発明では、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を含んだ共振
器構造を有する面発光型半導体レーザにおいて、上述の
ように作製された半導体分布ブラッグ反射鏡を上部反射
鏡とし、上部反射鏡を構成するp型半導体層のうち少な
くとも活性層側に近接した層をC(炭素)ドープしたも
のとすることができる。
Further, according to the present invention, in a surface emitting semiconductor laser having a resonator structure including reflecting mirrors provided above and below an active layer for obtaining a laser beam, the semiconductor produced as described above. The distributed Bragg reflector may be the upper reflector, and at least the layer adjacent to the active layer side of the p-type semiconductor layer forming the upper reflector may be C (carbon) -doped.

【0025】このように、上述のように作製された半導
体分布ブラッグ反射鏡を上部反射鏡とし、前記上部反射
鏡を構成するp型半導体層のうち少なくとも活性層側に
近接した層をC(炭素)ドープしたものとする場合に
は、ドープした元素の拡散による活性層の発光効率の低
下などが生じることがなく、かつ、反射鏡の性能の悪化
を防ぎ、安定で良質の半導体分布ブラッグ反射鏡を作製
でき、また、多量のハロメタンの利用に伴うMOCVD
装置内部へのハロメタンの吸着が抑えられるため、連続
的にレーザを成長した際にも残留したハロメタンによる
活性層の劣化を避けることができ、安定で高品質な面発
光型半導体レーザを作製できる。
As described above, the semiconductor distributed Bragg reflector manufactured as described above is used as the upper reflector, and at least the layer close to the active layer side of the p-type semiconductor layer forming the upper reflector is C (carbon). ) In the case of a doped semiconductor, a stable and high-quality semiconductor distributed Bragg reflector that does not cause deterioration of the luminous efficiency of the active layer due to diffusion of the doped element and prevents deterioration of the performance of the reflector Can be produced, and MOCVD with the use of a large amount of halomethane
Since the adsorption of halomethane inside the device is suppressed, deterioration of the active layer due to residual halomethane can be avoided even when the laser is continuously grown, and a stable and high-quality surface-emitting type semiconductor laser can be manufactured.

【0026】ここで、この面発光型半導体レーザにおい
て、活性層はGaInAsあるいはGaInNAsから
なっている。このように、活性層がGaInAsまたは
GaInNAsからなるときには、GaInAsまたは
GaInNAsからなる活性層に対して、熱による劣化
が起きない温度で容易に成長できるp型半導体を用いて
上側の反射鏡を作成した場合でも、ドープした元素の拡
散による活性層の発光効率の低下などが生じることがな
く、かつ、反射鏡の性能の悪化を防ぎ、安定に良質の半
導体分布ブラッグ反射鏡を作製でき、安定で高品質な面
発光型半導体レーザを提供できる。
In this surface-emitting type semiconductor laser, the active layer is made of GaInAs or GaInNAs. As described above, when the active layer is made of GaInAs or GaInNAs, the upper reflecting mirror is formed by using a p-type semiconductor that can be easily grown on the active layer made of GaInAs or GaInNAs at a temperature at which thermal deterioration does not occur. In this case, the luminous efficiency of the active layer does not decrease due to the diffusion of the doped element, the deterioration of the performance of the reflecting mirror is prevented, and a good quality semiconductor distributed Bragg reflecting mirror can be stably manufactured, which is stable and high. A surface-emitting type semiconductor laser of high quality can be provided.

【0027】図1は本発明により作製された半導体分布
ブラッグ反射鏡を含む面発光型半導体レーザの構成例を
示す図である。図1を参照すると、この面発光型半導体
レーザは、n型GaAs基板1上に、n型半導体多層膜
反射鏡2と、GaAs下部スペーサ層3と、GaInN
As/GaAs多重量子井戸活性層4と、GaAs上部
スペーサ層5と、AlAs層6と、p型半導体多層膜反
射鏡7とが順次形成されている。
FIG. 1 is a diagram showing a structural example of a surface emitting semiconductor laser including a semiconductor distributed Bragg reflector manufactured by the present invention. Referring to FIG. 1, this surface-emitting type semiconductor laser includes an n-type GaAs substrate 1, an n-type semiconductor multilayer film reflecting mirror 2, a GaAs lower spacer layer 3, and a GaInN layer.
An As / GaAs multiple quantum well active layer 4, a GaAs upper spacer layer 5, an AlAs layer 6, and a p-type semiconductor multilayer film reflecting mirror 7 are sequentially formed.

【0028】そして、この積層構造は、n型半導体多層
膜反射鏡2に達するまで円筒状にエッチングされて、メ
サ構造が形成されている。メササイズは直径が30μm
となっている。そして、エッチングして表面が露出した
側面からAlAs層6を選択的に酸化させ、AlOx
縁領域を形成することにより、電流狭窄構造が形成され
ている。この場合、電流は、AlOx絶縁領域によって
直径が約5μmの酸化開口領域に集中して活性層4に注
入される。
Then, this laminated structure is cylindrically etched until it reaches the n-type semiconductor multilayer film reflecting mirror 2 to form a mesa structure. Mesa size has a diameter of 30 μm
Has become. Then, the AlAs layer 6 is selectively oxidized from the side surface where the surface is exposed by etching to form an AlO x insulating region, thereby forming a current constriction structure. In this case, the current is concentrated in the oxide opening region having a diameter of about 5 μm by the AlO x insulating region and injected into the active layer 4.

【0029】また、図1の例では、p型半導体多層膜反
射鏡7の表面には(p型GaAsコンタクト層7a上に
は)、リング状のp側電極9が形成され、また、n型G
aAs基板1の裏面には、n側電極10が形成されてい
る。
Further, in the example of FIG. 1, a ring-shaped p-side electrode 9 is formed on the surface of the p-type semiconductor multilayer film reflecting mirror 7 (on the p-type GaAs contact layer 7a), and an n-type is formed. G
An n-side electrode 10 is formed on the back surface of the aAs substrate 1.

【0030】ここで、GaInNAs/GaAs多重量
子井戸活性層4は、バンドギャップ波長が1.3μm帯
となっている。そして、GaAs下部スペーサ層3から
GaAs上部スペーサ層5までは、λ共振器を構成して
いる。
Here, the GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 4 has a bandgap wavelength of 1.3 μm band. The GaAs lower spacer layer 3 to the GaAs upper spacer layer 5 form a λ resonator.

【0031】活性層4用の材料としてのGaInAsお
よびGaInNAsは、成長後700℃を越えるような
温度でアニールされると、その結晶が劣化し、発光効率
の低下などが起きることが知られている。MOCVD法
で特にAlGaAsを成長した場合、700℃を下回る
ような温度で成長しようとすると、有機金属原料に由来
するC(炭素)がアクセプタとして大量に導入されやす
くなる。そのため、n型半導体多層膜反射鏡をAlGa
As系の材料で成長しようとすると、どうしても高温で
の成長が望まれることとなる。ゆえにGaInAsおよ
びGaInNAs成長後に成長する上側の半導体多層膜
反射鏡7はAlGaAs系材料を用いて作る場合、p型
の方が低温で成長しやすく、好ましい。
It is known that, when GaInAs and GaInNAs as materials for the active layer 4 are annealed at a temperature higher than 700 ° C. after growth, their crystals are deteriorated and the luminous efficiency is lowered. . In particular, when AlGaAs is grown by the MOCVD method, if it is attempted to grow it at a temperature lower than 700 ° C., a large amount of C (carbon) derived from an organometallic raw material is likely to be introduced as an acceptor. Therefore, the n-type semiconductor multilayer film reflecting mirror is set to AlGa
When trying to grow with an As-based material, growth at high temperature is inevitably desired. Therefore, when the upper semiconductor multilayer film reflecting mirror 7 to be grown after the growth of GaInAs and GaInNAs is made of an AlGaAs material, the p-type is preferable because it is easy to grow at a low temperature.

【0032】図1の例では、n型半導体多層膜反射鏡2
は、n型GaAs高屈折率層とn型Al0.8Ga0.2As
低屈折率層とを交互に積層した分布ブラッグ反射鏡で構
成されている。同様に、p型半導体多層膜反射鏡7も、
p型GaAs高屈折率層とp型Al0.8Ga0.2As低屈
折率層とを交互に積層した分布ブラッグ反射鏡で構成さ
れている。
In the example of FIG. 1, the n-type semiconductor multilayer film reflecting mirror 2
Is an n-type GaAs high refractive index layer and n-type Al 0.8 Ga 0.2 As
It is composed of a distributed Bragg reflector in which low refractive index layers are alternately laminated. Similarly, the p-type semiconductor multilayer film reflecting mirror 7
It is composed of a distributed Bragg reflector in which p-type GaAs high refractive index layers and p-type Al 0.8 Ga 0.2 As low refractive index layers are alternately laminated.

【0033】p型GaAs高屈折率層は、ドーパントと
してCBr4を用いて成長されており、p型AlGaA
s低屈折率層と共にC(炭素)ドープとなっている。C
Br 4は、MOCVD法におけるp型のドーパントとし
て用いた場合、C(炭素)ドープの時にドーピング濃度
をコントロールできる範囲が比較的広いため、好適であ
る。
The p-type GaAs high refractive index layer contains a dopant and
Then CBrFourIs grown by using p-type AlGaA
s It is C (carbon) doped together with the low refractive index layer. C
Br FourIs a p-type dopant in the MOCVD method.
When used as C, the doping concentration when C (carbon) is doped
It is suitable because the controllable range is relatively wide.
It

【0034】C(炭素)は、拡散係数が小さいため、p
型半導体多層膜を成長する際にドーピングプロファイル
が変化することも無く、また、活性領域へ拡散してレー
ザの発光特性を低下させることもない。
Since C (carbon) has a small diffusion coefficient, p
The doping profile does not change when the type semiconductor multilayer film is grown, and the emission characteristics of the laser are not deteriorated by diffusion into the active region.

【0035】図1の例では、p型半導体多層膜反射鏡7
の最表面は、例えばDMZn(ジメチル亜鉛)をドーパ
ントとして用い、Znを1.0E19cm-3ドープして
成長したGaAs層からなっている。DMZnは、高濃
度のZn用のドーパントとして用いる場合でも、GaA
sの成長レートを大きく変化させるようなことは無く、
また、表面モホロジが荒れることも無い。Znは、最表
面でのみドープされているため、熱による拡散が起きる
時間もほとんど無いため、問題が起きることは無い。
In the example of FIG. 1, the p-type semiconductor multilayer film reflecting mirror 7 is used.
The outermost surface of is composed of a GaAs layer grown by using, for example, DMZn (dimethylzinc) as a dopant and doping with Zn of 1.0E19 cm -3 . DMZn, even when used as a dopant for high-concentration Zn, has GaA
There is no significant change in the growth rate of s,
Moreover, the surface morphology does not become rough. Since Zn is doped only on the outermost surface, there is almost no time for thermal diffusion to occur, so no problem occurs.

【0036】また、この例では、図2に示すように、p
型半導体多層膜反射鏡7の最表面である1/4λの厚さ
のGaAs層のすべてにZnをドープしてコンタクト層
7aとしているが、本発明は特に1/4λの厚さのGa
As層のすべてにZnをドープすることに限定はされな
い。例えば1.3μm帯においては1/4λに相当する
GaAsの厚さは100nm弱ほどになるが、表面をコ
ンタクト層7aとして利用する場合、例えば図3に示す
ように、表面から50nmの厚さのみをコンタクト層7
aとして機能させるために、表面から50nmの厚さの
GaAs層のみに高濃度でZnドープし、残りのGaA
s層を通常濃度のC(炭素)ドープにしても良い。この
時は、コンタクト層7aは50nm厚であるが、最表面
のGaAs層はコンタクト層7aのZnドープ部分とC
(炭素)ドープ部分とを合わせて1/4λになるように
なっていれば、反射鏡としては特に問題はない。
Further, in this example, as shown in FIG.
The contact layer 7a is formed by doping Zn into the entire GaAs layer having a thickness of 1 / 4.lamda., Which is the outermost surface of the type semiconductor multilayer film reflecting mirror 7, but the present invention is particularly limited to Ga having a thickness of 1 / 4.lamda.
It is not limited to doping all of the As layer with Zn. For example, in the 1.3 μm band, the thickness of GaAs corresponding to ¼λ is slightly less than 100 nm, but when the surface is used as the contact layer 7a, for example, as shown in FIG. The contact layer 7
In order to function as a, only the GaAs layer having a thickness of 50 nm from the surface is highly doped with Zn and the remaining GaA
The s layer may be doped with C (carbon) at a normal concentration. At this time, the contact layer 7a has a thickness of 50 nm, but the outermost GaAs layer has a Zn-doped portion of the contact layer 7a and C.
As long as the combined length with the (carbon) -doped portion is 1 / 4λ, there is no particular problem as a reflecting mirror.

【0037】図1の面発光型半導体レーザでは、GaI
nNAs/GaAs多重量子井戸活性層4で発光した光
は、上下の半導体多層膜反射鏡2,7で反射されて増幅
され、1.3μm帯のレーザ光を基板1と垂直方向に放
射する。
In the surface-emitting type semiconductor laser of FIG. 1, GaI
The light emitted from the nNAs / GaAs multiple quantum well active layer 4 is reflected and amplified by the upper and lower semiconductor multilayer film reflecting mirrors 2 and 7, and emits a 1.3 μm band laser light in a direction perpendicular to the substrate 1.

【0038】GaAs基板1上での半導体多層膜反射鏡
2,7としては、AlGaAs/GaAs積層型が最も
容易に高性能の反射鏡を作製でき、AlAsの選択酸化
プロセスが利用でき、GaAs基板との格子整合性が良
いため利用しやすい。実際、0.85μm帯および0.
98μm帯の面発光型半導体レーザは、AlGaAs/
GaAs積層型の半導体多層膜反射鏡を用いて実際に製
造販売されており、GaAs基板上の面発光型半導体レ
ーザにおいては、このAlGaAs/GaAs積層型の
半導体多層膜反射鏡は必須ともいえるものである。従来
のように、p型のドーパントとしてCBr4等のハロメ
タンのみを用いた場合には、p型コンタクト層7aを成
長させる際にGaAsの成長レートの低下が起きたり、
表面モホロジの悪化などが起き、半導体分布ブラッグ反
射鏡の性能を低下させることがあった。また、DMZn
等のZnを含む有機金属化合物のみをドーパントとして
用いた場合、Znの熱による拡散でドーピングプロファ
イルの変化が生じたり、活性領域へのZnの拡散による
発光効率の低下などが生じることがあった。しかし、本
発明においては、コンタクト層7aをZnドープ、その
他のp型半導体分布ブラッグ反射鏡7をC(炭素)ドー
プとしたことで、反射鏡の性能の悪化を防ぎ、安定に良
質の反射鏡を作製でき、これを用いて面発光型半導体レ
ーザを作ることができる。
As the semiconductor multilayer film reflecting mirrors 2 and 7 on the GaAs substrate 1, the AlGaAs / GaAs laminated type is the easiest to manufacture a high-performance reflecting mirror, and the selective oxidation process of AlAs can be used, and It is easy to use because it has good lattice matching. In fact, the 0.85 μm band and 0.
The surface-emitting type semiconductor laser of the 98 μm band is AlGaAs /
It is actually manufactured and sold using a GaAs laminated semiconductor multilayer film reflecting mirror, and it can be said that this AlGaAs / GaAs laminated semiconductor multilayer film reflecting mirror is essential for a surface emitting semiconductor laser on a GaAs substrate. is there. When only halomethane such as CBr 4 is used as the p-type dopant as in the conventional case, the growth rate of GaAs is lowered when the p-type contact layer 7a is grown,
Deterioration of the surface morphology and the like sometimes caused the performance of the semiconductor distributed Bragg reflector to deteriorate. Also, DMZn
When only such an organometallic compound containing Zn as a dopant is used as a dopant, the diffusion of Zn due to heat may cause a change in the doping profile, or the diffusion of Zn into the active region may cause a decrease in light emission efficiency. However, in the present invention, since the contact layer 7a is Zn-doped and the other p-type semiconductor distributed Bragg reflector 7 is C (carbon) -doped, deterioration of the performance of the reflector is prevented, and the reflector of good quality is stably provided. Can be manufactured, and using this, a surface emitting semiconductor laser can be manufactured.

【0039】また、活性層用の材料としてGaInAs
およびGaInNAsを用いた場合には、高温による活
性層の劣化を避けるために上部反射鏡としてはn型より
低温で成長しやすいp型半導体多層膜反射鏡を用いるこ
とが多い。よって必然的に光の出射口である最表面のG
aAs等からなる高屈折率層は、通電のためのコンタク
ト層としても用いられるため、高ドープのp型にしなけ
ればならない。図1の例では、p型半導体分布ブラッグ
反射鏡を上部反射鏡として用いる際の問題点を解決して
いるため、このような構成を取らねばならないGaIn
AsおよびGaInNAsを用いた面発光型半導体レー
ザを作製するのに好適である。
As a material for the active layer, GaInAs is used.
In the case of using GaInNAs and GaInNAs, a p-type semiconductor multilayer film reflecting mirror that is easy to grow at a temperature lower than n-type is often used as the upper reflecting mirror in order to avoid deterioration of the active layer due to high temperature. Therefore, inevitably, the outermost surface G, which is the light emission port
The high-refractive-index layer made of aAs or the like is also used as a contact layer for conducting electricity, and thus must be highly doped p-type. The example of FIG. 1 solves the problem when the p-type semiconductor distributed Bragg reflector is used as the upper reflector, so that such a structure must be adopted.
It is suitable for manufacturing a surface emitting semiconductor laser using As and GaInNAs.

【0040】さらに、高濃度のC(炭素)ドープのため
に大量のCBr4等のハロメタンを反応の際に導入して
成長した場合には、装置内部へのCBr4等の吸着が起
き、連続して半導体レーザなどを成長した場合、活性層
の発光効率の低下などが起きることがある。本発明で
は、コンタクト層以外の部分のドーパントとしてのみC
Br4を用いており、コンタクト層以外の部分のC(炭
素)ドープ濃度はコンタクト層のそれに対して1/10
以下の1.0E18cm-3より低い濃度で良いことか
ら、反応の際にCBr4等の導入量を最小限に抑えられ
る。よって、連続的に図1の例のような半導体レーザを
作製した場合においても、装置内の反応管や配管等への
CBr4等の吸着が最小限に抑えられ、活性層4へのC
Br4等による悪影響が最小限に抑えられる。
Further, when a large amount of halomethane such as CBr 4 is introduced during the reaction due to the high concentration of C (carbon) doping and grown, CBr 4 or the like is adsorbed into the inside of the apparatus, and continuous growth occurs. Then, when a semiconductor laser or the like is grown, the luminous efficiency of the active layer may decrease. In the present invention, C is used only as a dopant in a portion other than the contact layer.
Br 4 is used, and the C (carbon) doping concentration of the portion other than the contact layer is 1/10 of that of the contact layer.
Since a concentration lower than 1.0E18 cm −3 below is sufficient, the amount of CBr 4 or the like introduced during the reaction can be minimized. Therefore, even when a semiconductor laser as shown in the example of FIG. 1 is continuously manufactured, adsorption of CBr 4 or the like to the reaction tube or pipe in the apparatus is suppressed to the minimum, and C to the active layer 4 is absorbed.
The adverse effect of Br 4 etc. is minimized.

【0041】図4は本発明により作製された半導体分布
ブラッグ反射鏡を含む面発光型半導体レーザの他の構成
例を示す図である。なお、図4において図1と同様の箇
所には同じ符号を付している。図4を参照すると、この
面発光型半導体レーザは、n型GaAs基板1上に、n
型半導体多層膜反射鏡2と、GaAs下部スペーサ層3
と、GaInNAs/GaAs多重量子井戸活性層4
と、GaAs上部スペーサ層5と、AlAs層6と、p
型半導体多層膜反射鏡17とが順次形成されている。
FIG. 4 is a view showing another structural example of a surface emitting semiconductor laser including a semiconductor distributed Bragg reflector manufactured according to the present invention. In FIG. 4, the same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Referring to FIG. 4, this surface-emitting type semiconductor laser has an n-type GaAs substrate 1 on which n
-Type semiconductor multilayer film reflecting mirror 2 and GaAs lower spacer layer 3
And GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 4
, GaAs upper spacer layer 5, AlAs layer 6, p
The type semiconductor multilayer film reflecting mirror 17 is sequentially formed.

【0042】そして、この積層構造は、n型半導体多層
膜反射鏡2に達するまで円筒状にエッチングされて、メ
サ構造が形成されている。メササイズは直径が30μm
となっている。そして、エッチングして表面が露出した
側面からAlAs層6を選択的に酸化させ、AlOx
縁領域を形成することにより、電流狭窄構造が形成され
ている。この場合、電流は、AlOx絶縁領域によって
直径が約5μmの酸化開口領域に集中して活性層4に注
入される。
Then, this laminated structure is etched into a cylindrical shape until it reaches the n-type semiconductor multilayer film reflecting mirror 2 to form a mesa structure. Mesa size has a diameter of 30 μm
Has become. Then, the AlAs layer 6 is selectively oxidized from the side surface where the surface is exposed by etching to form an AlO x insulating region, thereby forming a current constriction structure. In this case, the current is concentrated in the oxide opening region having a diameter of about 5 μm by the AlO x insulating region and injected into the active layer 4.

【0043】また、図4の例では、p型半導体多層膜反
射鏡17の表面には(p型GaAsコンタクト層17a
上には)、リング状のp側電極9が形成され、n型Ga
As基板1の裏面にはn側電極10が形成されている。
Further, in the example of FIG. 4, the surface of the p-type semiconductor multilayer film reflecting mirror 17 is (p-type GaAs contact layer 17a).
(Above), a ring-shaped p-side electrode 9 is formed, and n-type Ga is formed.
An n-side electrode 10 is formed on the back surface of the As substrate 1.

【0044】ここで、GaInNAs/GaAs多重量
子井戸活性層4は、バンドギャップ波長が1.3μm帯
となっている。そして、GaAs下部スペーサ層3から
GaAs上部スペーサ層5までは、λ共振器を構成して
いる。
Here, the GaInNAs / GaAs multiple quantum well active layer 4 has a bandgap wavelength of 1.3 μm band. The GaAs lower spacer layer 3 to the GaAs upper spacer layer 5 form a λ resonator.

【0045】このように、図4の基本的な構成は、図1
の構成とほとんど同じであるが、図4の面発光型半導体
レーザでは、図5に示すように、Znドープにした層が
最表面のコンタクト層17aだけでなく、多層膜反射鏡
を構成するGaAs層のうち、表面に近い側の複数の層
にZnをドープし、活性層4に近接した側をC(炭素)
ドープとした点で、図1の面発光型半導体レーザと相違
している。
As described above, the basic configuration of FIG.
In the surface-emitting type semiconductor laser of FIG. 4, the Zn-doped layer is not only the contact layer 17a on the outermost surface but also the GaAs forming the multilayer mirror as shown in FIG. Of the layers, Zn is doped into a plurality of layers close to the surface, and the side close to the active layer 4 is C (carbon).
It is different from the surface emitting semiconductor laser of FIG. 1 in that it is doped.

【0046】すなわち、図4,図5の構成例では、p型
半導体多層膜反射鏡17の中で活性層4に近い下側では
GaAs層のドーパントとしてCBr4を用いて比較的
低濃度でCドープを行い、ドープした元素の拡散による
活性層4への悪影響を避けるようにしている。AlGa
Asは例えばAl原料としてTMA(トリメチルAl)
を用い、成長時の有機金属原料の分解に伴うC(炭素)
の取り込みを利用したC(炭素)のオートドーピングで
C(炭素)を導入している。そして、p型半導体多層膜
反射鏡17の上側では、GaAs層にはDMZnをドー
パントとしてZnがドープされ、AlGaAs層にはオ
ートドープによるC(炭素)ドープがなされている。こ
のような構成により、p型半導体多層膜反射鏡17の活
性層4に近い部分でのドープした元素(特にZn)の拡
散による活性層4への悪影響を避けることができる。
That is, in the configuration examples of FIGS. 4 and 5, CBr 4 is used as a dopant for the GaAs layer on the lower side of the p-type semiconductor multilayer film reflecting mirror 17 close to the active layer 4, and the C concentration is relatively low. Doping is performed so as to avoid adverse effects on the active layer 4 due to diffusion of the doped element. AlGa
As is, for example, TMA (trimethyl Al) as an Al raw material.
(C) accompanying the decomposition of the organometallic raw material during growth
C (carbon) is introduced by the automatic doping of C (carbon) utilizing the incorporation of carbon. On the upper side of the p-type semiconductor multilayer film reflecting mirror 17, the GaAs layer is doped with Zn using DMZn as a dopant, and the AlGaAs layer is C (carbon) -doped by autodoping. With such a configuration, it is possible to avoid the adverse effect on the active layer 4 due to the diffusion of the doped element (particularly Zn) in the portion of the p-type semiconductor multilayer film reflecting mirror 17 near the active layer 4.

【0047】このように、図4,図5の構成では、コン
タクト層においてキャリア濃度を高くしたい場合、ハロ
メタン(特にCBr4)を用いたCドープのみでは前述
の不具合が発生するような高い濃度では、ハロメタンの
代わりにDMZnを用いてZnドープとすることで不具
合無しに高いキャリア濃度が得られる。また、活性層に
近いところではZnを用いていないので、Zn拡散が活
性層に悪影響を及ぼすことがない。
As described above, in the structures shown in FIGS. 4 and 5, when it is desired to increase the carrier concentration in the contact layer, the C-doping using halomethane (particularly CBr 4 ) alone does not cause the above-mentioned problems. By using DMZn instead of halomethane for Zn doping, a high carrier concentration can be obtained without problems. Further, since Zn is not used near the active layer, Zn diffusion does not adversely affect the active layer.

【0048】上述したような本発明の面発光型半導体レ
ーザを用いて光通信モジュールを構成することができ
る。図6は本発明に係る光通信(光送受信)モジュール
の構成例を示す図である。図6の例では、光通信モジュ
ールは、面発光型半導体レーザ素子21と、受信用フォ
トダイオード22と、光ファイバー23とを組み合わせ
て構成されている。
An optical communication module can be constructed using the surface emitting semiconductor laser of the present invention as described above. FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of an optical communication (optical transmission / reception) module according to the present invention. In the example of FIG. 6, the optical communication module is configured by combining a surface emitting semiconductor laser element 21, a receiving photodiode 22 and an optical fiber 23.

【0049】ここで、面発光型半導体レーザ素子21に
は、上述した(図1,図2,図3、または、図4,図5
に示したような)本発明の面発光型半導体レーザ素子
(例えば1.3μm帯の面発光型半導体レーザ素子)が
用いられている。
Here, the surface-emitting type semiconductor laser device 21 has been described above (see FIGS. 1, 2 and 3 or FIGS. 4 and 5).
The surface-emitting type semiconductor laser device of the present invention (for example, the surface-emitting type semiconductor laser device in the 1.3 μm band) is used.

【0050】高歪GaInAsあるいはGaInNAs
を用いた面発光型半導体レーザは、1.2〜1.3μm
帯での発振を得られる素子であり、これらの波長では石
英系の光ファイバに対しての損失が少ないなどの理由に
より、通信用の光源として好適であるとされている。さ
らには、特に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GaInN
Asを活性層に用いた面発光型半導体レーザとを組み合
わせると、ファイバが低コストであること、また、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。また、GaInNAsは、その
優れた温度特性から、強力な冷却用の構成を必要としな
い。そのため、冷却用のコストが削減でき、安価な光通
信モジュールを得られる。
High strain GaInAs or GaInNAs
The surface emitting semiconductor laser using is 1.2 to 1.3 μm.
It is an element that can obtain oscillation in a band, and is said to be suitable as a light source for communication because of its small loss with respect to a silica-based optical fiber at these wavelengths. Furthermore, fluorine-doped POF (plastic fiber) and GaInN, which have low loss particularly in the long wavelength band of 1.3 μm and the like,
When combined with a surface-emitting type semiconductor laser using As as the active layer, the cost of the fiber is low, and since the diameter of the fiber is large and the coupling with the fiber is easy and the mounting cost can be reduced, the cost is extremely low. A cost module can be realized. In addition, GaInNAs does not require a strong cooling structure because of its excellent temperature characteristics. Therefore, the cost for cooling can be reduced and an inexpensive optical communication module can be obtained.

【0051】そして、このような本発明の光通信モジュ
ールを用いて光通信システムを構成することができる。
An optical communication system can be constructed by using the optical communication module of the present invention as described above.

【0052】このように、本発明によれば、上部反射鏡
を高品質のp型半導体多層膜で成長することができるた
め、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AlGaAs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、上述した例のように面発光
型半導体レーザ素子を製造することがより容易に行なえ
るようになり、高性能の通信用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て、
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。
As described above, according to the present invention, since the upper reflecting mirror can be grown with a high quality p-type semiconductor multilayer film, a 0.85 μm surface-emitting type semiconductor laser device using a GaAs substrate can be used. A proven AlGaAs-based semiconductor multilayer film distributed Bragg reflector and a current narrowing structure by selective oxidation of AlAs can be applied, and it becomes easier to manufacture a surface-emitting type semiconductor laser device as in the above-mentioned example. It is possible to realize a high-performance long-wavelength surface-emitting type semiconductor laser device for communication, and by using these devices,
Optical communication systems such as low-cost optical fiber communication systems and optical interconnection systems can be realized.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上に説明したように、請求項1記載の
発明によれば、ハロメタンをドーパントとして用い、炭
素(C)をドープしたGaAsまたはAlGaAsをM
OCVD法によって成長し、前記GaAsまたはAlG
aAsを含むp型半導体層を積層することによって形成
する半導体分布ブラッグ反射鏡の製造方法において、少
なくともコンタクト層を含む高濃度のドープを施す層の
ドーパントにZnを含む有機金属化合物を用いるので、
コンタクト層を含む高濃度のドープを施した層を成長す
る際に高濃度のハロメタンの影響でGaAsの成長レー
トの低下が起きたり、モホロジの悪化などが起きたりす
ることを防止することができ、反射鏡の性能の悪化を防
ぎ、安定に良質の半導体分布ブラッグ反射鏡を作製する
ことができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, halomethane is used as a dopant, and carbon (C) -doped GaAs or AlGaAs is added as M.
GaAs or AlG grown by OCVD method
In a method of manufacturing a semiconductor distributed Bragg reflector formed by stacking p-type semiconductor layers containing aAs, since an organometallic compound containing Zn is used as a dopant of a layer to be highly doped including at least a contact layer,
It is possible to prevent the growth rate of GaAs from decreasing due to the effect of high-concentration halomethane when growing a highly-doped layer including the contact layer, and preventing the deterioration of morphology. It is possible to prevent deterioration of the performance of the reflecting mirror and stably manufacture a good quality semiconductor distributed Bragg reflecting mirror.

【0054】また、請求項2記載の発明によれば、請求
項1記載の発明においてハロメタンとしてCBr4を用
いることで、MOCVD法におけるp型のドーパントと
してC(炭素)のドーピング濃度をコントロールできる
範囲が比較的広いため、良質の半導体分布ブラッグ反射
鏡を作製できる。
According to the second aspect of the invention, by using CBr 4 as the halomethane in the first aspect of the invention, the doping concentration of C (carbon) as a p-type dopant in the MOCVD method can be controlled. Is relatively wide, a high-quality semiconductor distributed Bragg reflector can be manufactured.

【0055】また、請求項4記載の発明によれば、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
射鏡を含んだ共振器構造を有する面発光型半導体レーザ
において、請求項1に記載の半導体分布ブラッグ反射鏡
を上部反射鏡とし、前記上部反射鏡を構成するp型半導
体層のうち少なくとも活性層側に近接した層をC(炭
素)ドープしたものとすることで、ドープした元素の拡
散による活性層の発光効率の低下などが生じることがな
く、かつ、反射鏡の性能の悪化を防ぎ、安定で良質の半
導体分布ブラッグ反射鏡を作製でき、また、多量のハロ
メタンの利用に伴うMOCVD装置内部へのハロメタン
の吸着が抑えられるため、連続的にレーザを成長した際
にも残留したハロメタンによる活性層の劣化を避けるこ
とができ、安定で高品質な面発光型半導体レーザを作製
できる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a surface emitting semiconductor laser having a resonator structure including reflecting mirrors provided above and below an active layer for obtaining laser light. The semiconductor distributed Bragg reflector according to 1 is used as an upper reflector, and at least a layer adjacent to the active layer side of the p-type semiconductor layer forming the upper reflector is C (carbon) -doped. The emission efficiency of the active layer does not decrease due to the diffusion of the above-mentioned elements, the deterioration of the performance of the reflector is prevented, and a stable and high-quality semiconductor distributed Bragg reflector can be manufactured, and a large amount of halomethane is used. Since the adsorption of halomethane inside the MOCVD equipment due to the above is suppressed, deterioration of the active layer due to residual halomethane can be avoided even when the laser is continuously grown, and it is stable and high. The quality of the surface-emitting type semiconductor laser can be produced.

【0056】また、請求項5記載の発明によれば、請求
項4記載の面発光型半導体レーザにおいて、活性層をG
aInAsまたはGaInNAsとしたことで、熱によ
る劣化が起きない温度で容易に成長できるp型半導体を
用いて上側の反射鏡を作成した場合でも、ドープした元
素の拡散による活性層の発光効率の低下などが生じるこ
とがなく、かつ、反射鏡の性能の悪化を防ぎ、安定に良
質の半導体分布ブラッグ反射鏡を作製でき、安定で高品
質な面発光型半導体レーザを提供できる。
According to a fifth aspect of the invention, in the surface emitting semiconductor laser of the fourth aspect, the active layer is G
By using aInAs or GaInNAs, even if the upper reflector is made of a p-type semiconductor that can be easily grown at a temperature that does not deteriorate due to heat, the luminous efficiency of the active layer is reduced due to the diffusion of the doped element. It is possible to provide a stable and high-quality surface-emitting type semiconductor laser, in which the deterioration of the performance of the reflecting mirror is prevented, a high-quality semiconductor distributed Bragg reflecting mirror can be stably manufactured.

【0057】また、請求項6記載の発明によれば、光通
信モジュールの光源として請求項5に記載の面発光型半
導体レーザを用いたことにより、AlGaAs系材料を
用いた高品質のp型半導体分布ブラッグ反射鏡を利用し
てGaInAsまたはGaInNAsなどの光ファイバ
ーとマッチングの良い材料を用いた面発光型半導体レー
ザを光源として用いる、低コストで小型の光通信モジュ
ールを提供できる。
According to the invention described in claim 6, since the surface emitting semiconductor laser according to claim 5 is used as the light source of the optical communication module, a high quality p-type semiconductor using an AlGaAs material is used. It is possible to provide a low-cost and small-sized optical communication module using a surface emitting semiconductor laser using a material having good matching with an optical fiber such as GaInAs or GaInNAs by using a distributed Bragg reflector as a light source.

【0058】また、請求項7記載の発明によれば、請求
項6に記載の光通信モジュールを用いることで、低コス
トで小型の光通信システムを提供できる。
According to the invention described in claim 7, by using the optical communication module described in claim 6, it is possible to provide a small-sized optical communication system at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】半導体分布ブラッグ反射鏡を含む面発光型半導
体レーザの構成例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a surface emitting semiconductor laser including a semiconductor distributed Bragg reflector.

【図2】図1の面発光型半導体レーザにおいてp型半導
体多層膜反射鏡の構成例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a p-type semiconductor multilayer film reflecting mirror in the surface-emitting type semiconductor laser of FIG.

【図3】図1の面発光型半導体レーザにおいてp型半導
体多層膜反射鏡の他の構成例を示す図である。
3 is a diagram showing another configuration example of a p-type semiconductor multilayer film reflecting mirror in the surface-emitting type semiconductor laser of FIG.

【図4】半導体分布ブラッグ反射鏡を含む面発光型半導
体レーザの他の構成例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing another configuration example of a surface-emitting type semiconductor laser including a semiconductor distributed Bragg reflector.

【図5】図4の面発光型半導体レーザにおいてp型半導
体多層膜反射鏡の構成例を示す図である。
5 is a diagram showing a configuration example of a p-type semiconductor multilayer film reflecting mirror in the surface-emitting type semiconductor laser of FIG.

【図6】本発明の光通信モジュールの構成例を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of an optical communication module of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型GaAs基板 2 n型半導体多層膜反射鏡 3 GaAs下部スペーサ層 4 活性層 5 GaAs上部スペーサ層 6 AlAs層 7 p型半導体多層膜反射鏡 7a コンタクト層 9 p側電極 10 n側電極 17 p型半導体多層膜反射鏡 17a コンタクト層 21 面発光型半導体レーザ素子 22 受信用フォトダイオード 23 光ファイバー 1 n-type GaAs substrate 2 n-type semiconductor multilayer film reflector 3 GaAs lower spacer layer 4 Active layer 5 GaAs upper spacer layer 6 AlAs layer 7 p-type semiconductor multilayer film reflector 7a Contact layer 9 p-side electrode 10 n side electrode 17 p-type semiconductor multilayer mirror 17a contact layer 21 Surface-emitting type semiconductor laser device 22 Photodiode for reception 23 optical fiber

───────────────────────────────────────────────────── 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 Fターム(参考) 5F073 AA52 AA55 AA74 AA89 AB17 BA01 CA04 CB02 CB14 DA05 EA28    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Naoto Shatani             1-3-3 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo Stocks             Company Ricoh F-term (reference) 5F073 AA52 AA55 AA74 AA89 AB17                       BA01 CA04 CB02 CB14 DA05                       EA28

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ハロメタンをドーパントとして用い、炭
素(C)をドープしたGaAsまたはAlGaAsをM
OCVD法によって成長し、前記GaAsまたはAlG
aAsを含むp型半導体層を積層することによって形成
する半導体分布ブラッグ反射鏡の製造方法において、少
なくともコンタクト層を含む高濃度のドープを施す層の
ドーパントにZnを含む有機金属化合物を用いることを
特徴とする半導体分布ブラッグ反射鏡の製造方法。
1. GaAs or AlGaAs doped with carbon (C) using halomethane as a dopant is M
GaAs or AlG grown by OCVD method
A method of manufacturing a semiconductor distributed Bragg reflector, which is formed by stacking p-type semiconductor layers containing aAs, characterized in that an organometallic compound containing Zn is used as a dopant of a high-concentration doping layer including at least a contact layer. Of manufacturing a semiconductor distributed Bragg reflector.
【請求項2】 請求項1記載の半導体分布ブラッグ反射
鏡の製造方法において、ハロメタンはCBr4であるこ
とを特徴とする半導体分布ブラッグ反射鏡の製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor distributed Bragg reflector according to claim 1, wherein the halomethane is CBr 4 .
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の半導体
分布ブラッグ反射鏡の製造方法によって作製されたこと
を特徴とする半導体分布ブラッグ反射鏡。
3. A semiconductor distributed Bragg reflector, which is manufactured by the method for manufacturing a semiconductor distributed Bragg reflector according to claim 1 or 2.
【請求項4】 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を含んだ共振器構造を有する面
発光型半導体レーザにおいて、請求項3に記載の半導体
分布ブラッグ反射鏡を上部反射鏡とし、前記上部反射鏡
を構成するp型半導体層のうち少なくとも活性層側に近
接した層は炭素(C)をドープしたことを特徴とする面
発光型半導体レーザ。
4. A surface emitting semiconductor laser having a resonator structure including reflecting mirrors provided above and below an active layer for obtaining a laser beam, wherein the semiconductor distributed Bragg reflecting mirror according to claim 3 is used. A surface-emitting type semiconductor laser comprising an upper reflecting mirror, wherein at least a layer adjacent to the active layer side of the p-type semiconductor layer forming the upper reflecting mirror is doped with carbon (C).
【請求項5】 請求項4記載の面発光型半導体レーザに
おいて、活性層がGaInAsあるいはGaInNAs
からなることを特徴とする面発光型半導体レーザ。
5. The surface emitting semiconductor laser according to claim 4, wherein the active layer is GaInAs or GaInNAs.
1. A surface-emitting type semiconductor laser comprising:
【請求項6】 請求項5記載の面発光型半導体レーザを
用いたことを特徴とする光通信モジュール。
6. An optical communication module using the surface emitting semiconductor laser according to claim 5.
【請求項7】 請求項6記載の光通信モジュールを用い
たことを特徴とする光通信システム。
7. An optical communication system using the optical communication module according to claim 6.
JP2002018116A 2002-01-28 2002-01-28 Semiconductor distributed Bragg reflector, manufacturing method thereof, surface emitting semiconductor laser, optical communication module, and optical communication system Expired - Lifetime JP4321987B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002018116A JP4321987B2 (en) 2002-01-28 2002-01-28 Semiconductor distributed Bragg reflector, manufacturing method thereof, surface emitting semiconductor laser, optical communication module, and optical communication system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002018116A JP4321987B2 (en) 2002-01-28 2002-01-28 Semiconductor distributed Bragg reflector, manufacturing method thereof, surface emitting semiconductor laser, optical communication module, and optical communication system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003218467A true JP2003218467A (en) 2003-07-31
JP4321987B2 JP4321987B2 (en) 2009-08-26

Family

ID=27653578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002018116A Expired - Lifetime JP4321987B2 (en) 2002-01-28 2002-01-28 Semiconductor distributed Bragg reflector, manufacturing method thereof, surface emitting semiconductor laser, optical communication module, and optical communication system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4321987B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006005073A (en) * 2004-06-16 2006-01-05 Hitachi Cable Ltd Laser diode and epitaxial wafer therefor
WO2021166661A1 (en) * 2020-02-18 2021-08-26 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Light-emitting device and method for manufacturing light-emitting device

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07245315A (en) * 1994-03-04 1995-09-19 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device
JPH09219371A (en) * 1996-02-14 1997-08-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Growing method for crystal in compound semiconductor
JPH10256647A (en) * 1997-03-12 1998-09-25 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor laser element and fabrication thereof
JPH11145560A (en) * 1997-11-07 1999-05-28 Hitachi Ltd Surface-emitting semiconductor laser and optical transmitter module and system using the same
JP2001024277A (en) * 1999-07-06 2001-01-26 Fuji Xerox Co Ltd Surface emitting semiconductor laser and its manufacture
JP2001036135A (en) * 1999-07-21 2001-02-09 Showa Denko Kk AlGaInP LIGHT-EMITTING DIODE
JP2001223384A (en) * 2000-02-08 2001-08-17 Toshiba Corp Semiconductor light-emitting element
JP2001320134A (en) * 2000-05-01 2001-11-16 Ricoh Co Ltd Semiconductor light-emitting device, its manufacturing method, optical transmission module, optical transmission /reception module, optical communication system, computer system, and network system

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07245315A (en) * 1994-03-04 1995-09-19 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device
JPH09219371A (en) * 1996-02-14 1997-08-19 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Growing method for crystal in compound semiconductor
JPH10256647A (en) * 1997-03-12 1998-09-25 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor laser element and fabrication thereof
JPH11145560A (en) * 1997-11-07 1999-05-28 Hitachi Ltd Surface-emitting semiconductor laser and optical transmitter module and system using the same
JP2001024277A (en) * 1999-07-06 2001-01-26 Fuji Xerox Co Ltd Surface emitting semiconductor laser and its manufacture
JP2001036135A (en) * 1999-07-21 2001-02-09 Showa Denko Kk AlGaInP LIGHT-EMITTING DIODE
JP2001223384A (en) * 2000-02-08 2001-08-17 Toshiba Corp Semiconductor light-emitting element
JP2001320134A (en) * 2000-05-01 2001-11-16 Ricoh Co Ltd Semiconductor light-emitting device, its manufacturing method, optical transmission module, optical transmission /reception module, optical communication system, computer system, and network system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
赤崎勇, III-V族化合物半導体, vol. 初版, JPN6008013480, 1994, pages 82 - 84, ISSN: 0001007243 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006005073A (en) * 2004-06-16 2006-01-05 Hitachi Cable Ltd Laser diode and epitaxial wafer therefor
JP4534615B2 (en) * 2004-06-16 2010-09-01 日立電線株式会社 Epitaxial wafer for laser diode and laser diode
WO2021166661A1 (en) * 2020-02-18 2021-08-26 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Light-emitting device and method for manufacturing light-emitting device

Also Published As

Publication number Publication date
JP4321987B2 (en) 2009-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7675956B2 (en) Vertical cavity surface emitting laser and method for manufacturing the same
US8385381B2 (en) Vertical cavity surface emitting laser
JP4663964B2 (en) Long wavelength photonics device comprising a GaAsSb quantum well layer
JP4311610B2 (en) Surface emitting laser
JP2002353568A (en) Semiconductor laser, optical module and optical communication system using the same
JP2003133640A (en) Surface light-emitting semiconductor laser element
JP2011238852A (en) Surface-emitting laser element and method of manufacturing the same
JP2004327862A (en) Surface light emitting semiconductor laser and its manufacturing method
JP2004281559A (en) Semiconductor light emitting device
JP4443094B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP2011134967A (en) Semiconductor light emitting element
JP4321987B2 (en) Semiconductor distributed Bragg reflector, manufacturing method thereof, surface emitting semiconductor laser, optical communication module, and optical communication system
JP4725128B2 (en) Semiconductor light emitting device, manufacturing method thereof, and optical module
JP2004179640A (en) Semiconductor laser, module for optical transmission, and optical communication system
JP4322020B2 (en) Semiconductor light emitting device, optical transmission module, and optical communication system
JP2001257430A (en) Manufacturing method for semiconductor element, semiconductor manufactured thereby, and optical system using same
JP2006286870A (en) Semiconductor laser and optical communication system using the same
JP2002252418A (en) Optical communications system
JP2007299949A (en) Semiconductor light emitting element
JP2005332881A (en) Semiconductor light emitting element, method of manufacturing the same and optical module
JP2004200647A (en) Semiconductor light-emitting device, optical transmitter module, optical transmitter/receiver module, optical communication system, and method of manufacturing semiconductor light-emitting device
JP2003347232A (en) Method of manufacturing semiconductor and semiconductor element formed by the same
JP2002252416A (en) Optical communications system
JP2002261398A (en) Optical communication system
JP2002359433A (en) Semiconductor distributed bragg reflector, surface emission laser element, surface emission laser array, optical interconnection system and optical communication system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041022

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070816

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070821

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071019

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080401

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080530

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080930

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081127

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090602

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090602

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4321987

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120612

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130612

Year of fee payment: 4

EXPY Cancellation because of completion of term