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JPH10126005A - Semiconductor light emitting device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor light emitting device and its manufacturing method

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Publication number
JPH10126005A
JPH10126005A JP28342496A JP28342496A JPH10126005A JP H10126005 A JPH10126005 A JP H10126005A JP 28342496 A JP28342496 A JP 28342496A JP 28342496 A JP28342496 A JP 28342496A JP H10126005 A JPH10126005 A JP H10126005A
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JP
Japan
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layer
light emitting
emitting device
semiconductor light
inp
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JP28342496A
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Japanese (ja)
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Shunichi Sato
俊一 佐藤
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/30Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/32Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
    • H01S5/323Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/3235Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers
    • H01S5/32358Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers containing very small amounts, usually less than 1%, of an additional III or V compound to decrease the bandgap strongly in a non-linear way by the bowing effect
    • H01S5/32366(In)GaAs with small amount of N

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  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-performance semiconductor light emitting device with a long wavelength band which can be formed on an InP substrate, and a manufacturing method of the device. SOLUTION: A semiconductor light emitting device 1 has a DH structure where a clad layer 3 as an n-type InP layer, an active layer 4 formed with a mixed crystal semiconductor Gaa In1-a Nb Asc P1-b-c (0<=a<1, 0<b<1, 0<=c<1) layer including at least N, which is lattice-matched to a growth substrate 2 as an InP layer, and which has a wavelength of 1.4μm, a clad layer 5 as a p-type InP layer, and a cap layer 6 as a p<+> type InGaAs layer are sequentially deposited on the growth surface 2. The active layer 4, to which the N is added, has a small grid constant and a long wavelength. Further, as the N has a high electro-negativity, the device has low band cap energy and high band discontinuity of a conductor band. In comparison with a light emitting device using conventional GaInAsP/InP material, the overflow of injection carriers is extremely reduced, and the temperature characteristic is improved.

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、半導体発光素子及
び半導体発光素子の製造方法に関し、詳細には、半導体
レーザーや発光ダイオード等に用いる半導体発光素子及
び半導体発光素子の製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing a semiconductor light emitting device, and more particularly, to a semiconductor light emitting device used for a semiconductor laser or a light emitting diode and a method for manufacturing a semiconductor light emitting device.

【0002】[0002]

【従来の技術】1.3μm帯、1.5μm帯の半導体レ
ーザーの材料としては、従来、InGaAsP/InP
系の材料が用いられている。また、光加入者システムを
普及させるためには、低コスト化が要望されており、半
導体レーザーの温度特性を改善して、電子冷却素子等を
使用せずに、かつ、注入電流を制御してパワーが一定に
なるように制御するAPC(オートパワーコントロー
ル)フリーのシステムの実現が研究されている。ところ
が、InGaAsP/InP系の材料は、材料的に伝導
帯のバンド不連続をあまり大きくできないため、キャリ
アがオーバーフローしやすく、また、その温度依存性が
大きいため、その実現が困難であった。
2. Description of the Related Art As materials for semiconductor lasers in the 1.3 μm band and the 1.5 μm band, conventionally, InGaAsP / InP is used.
System materials are used. In order to spread the optical subscriber system, cost reduction is demanded. By improving the temperature characteristics of the semiconductor laser, controlling the injection current without using an electronic cooling device or the like. The realization of an APC (auto power control) free system for controlling the power to be constant has been studied. However, since the InGaAsP / InP-based material cannot make the conduction band discontinuity so large in terms of material, carriers easily overflow, and its temperature dependence is large, so that it is difficult to realize the material.

【0003】最近、新規半導体材料として、V族にNを
含んだN系混晶半導体材料の研究が行われており、例え
ば、特開平6−334168号公報には、Si基板上に
III−V族混晶半導体素子を作成する手段として格子整
合系材料であるN系混晶半導体をエピタキシャル成長さ
せる技術が記載されている。この公報では、Si基板に
格子整合するGaN0.030.97クラッド層、GaNpと
GaNAsの歪超格子活性層を用いた半導体レーザーや
フォトダイオードが提案されている。
Recently, N-type mixed crystal semiconductor materials containing N in the V group have been studied as a novel semiconductor material. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-334168 discloses that
As a means for producing a group III-V mixed crystal semiconductor device, a technique for epitaxially growing an N-based mixed crystal semiconductor which is a lattice matching material is described. This publication proposes a semiconductor laser and a photodiode using a GaN 0.03 P 0.97 cladding layer lattice-matched to a Si substrate, and a strained superlattice active layer of GaNp and GaNAs.

【0004】この技術を用いると、Si基板上にIII −
V族混晶半導体素子をミスフィット転位を発生させるこ
となくエピタキシャル成長させることが可能となり、S
i電子素子とのモノリシック化も可能性がある。
[0004] Using this technique, III-
It becomes possible to epitaxially grow a group V mixed crystal semiconductor device without generating misfit dislocations,
Monolithic integration with i-electronic devices is also possible.

【0005】また、GaAs、InP及びGaP基板と
格子整合可能なInGaNAs、AlGaNAs、Ga
NAs等の混晶半導体の例も特開平6−037355公
報に記載されている。
Further, InGaNAs, AlGaNAs, and Ga can be lattice-matched with GaAs, InP, and GaP substrates.
Examples of mixed crystal semiconductors such as NAs are also described in JP-A-6-037355.

【0006】従来、GaAs基板に格子整合するIII −
V族半導体の中で、GaAsよりもバンドギャップエネ
ルギーが小さい材料は、存在しなかった。ところが、例
えば、InGaNAsは、GaAs基板に格子整合可能
であり、しかも少ないN組成では、GaAsよりもバン
ドギャップエネルギーが小さい材料が得られ、従来Ga
As基板上には形成が困難であったGaAsの発光波長
より長波長(1.5μm帯など)の発光素子が形成可能
であることが分かってきた。
Conventionally, III- which is lattice-matched to a GaAs substrate
Among the group V semiconductors, there was no material having a band gap energy lower than that of GaAs. However, for example, InGaNAs can be lattice-matched to a GaAs substrate, and with a small N composition, a material having a smaller band gap energy than GaAs can be obtained.
It has been found that a light-emitting element having a longer wavelength (such as a 1.5 μm band) than the emission wavelength of GaAs, which has been difficult to form, can be formed on an As substrate.

【0007】GaAsにInを添加すると、格子定数は
大きくなり、バンドギャップエネルギーは、小さくなる
が、これに対して、Nを添加すると、格子定数が小さく
なり、バンドギャップエネルギーが同様に小さくなる。
すなわち、InxGa1-xAsにN添加すると、バンドギ
ャップエネルギーは、InxGa1-xAsよりも小さくな
り、さらに、格子定数がGaAsと一致する条件が存在
する。
When In is added to GaAs, the lattice constant increases and the band gap energy decreases, whereas when N is added, the lattice constant decreases and the band gap energy similarly decreases.
That is, when N is added to In x Ga 1 -x As, the band gap energy becomes smaller than that of In x Ga 1 -x As, and there is a condition that the lattice constant matches that of GaAs.

【0008】このように、InGaNAs層は、GaA
s基板に格子整合が可能であるので、GaAsのバンド
ギャップエネルギーに対応する約870nm(室温)の
発光波長よりも長波長の発光素子を、従来からあるGa
Asに格子整合せず、GaAsよりも格子定数の大きい
InGaAsを発光層に用いた場合に比べて、容易に高
品質に形成することができる。しかも、1.3μm帯、
1.5μmのより長波長の素子の形成も可能である。
As described above, the InGaNAs layer is made of GaAs.
Since lattice matching is possible with the s substrate, a light emitting element having a longer wavelength than the emission wavelength of about 870 nm (room temperature) corresponding to the band gap energy of GaAs can be used as a conventional Ga
As compared with the case where InGaAs having a lattice constant larger than that of GaAs and having a lattice constant larger than that of GaAs is used for the light emitting layer without forming a lattice match with As, it can be easily formed with high quality. Moreover, the 1.3 μm band,
It is also possible to form a device having a longer wavelength of 1.5 μm.

【0009】そして、積層構造については、Abstracts
of the 1995 International Conference on Solid Stat
e Devicies and Materials 予稿集(p1016〜p1
018)に示されている。これによると、InGaNA
s活性層に対してバンドギャップエネルギーの大きいA
lGaAsをクラッド層とする提案が示されている。こ
の予稿集の中で、InGaNAs活性層とAlGaAs
クラッド層は、直接接した構造となっている。この材料
系では、伝導帯のバンド不連続が大きいので、注入キャ
リアをInGaNAs活性層に効率よく閉じ込めること
ができ、従来のInGaAsP/InP系材料の長波長
レーザーの欠点であった悪い温度特性を著しく改善する
ことができ、また、高出力(ハイパワー)も可能となっ
た。
As for the laminated structure, Abstracts
of the 1995 International Conference on Solid Stat
e Devicies and Materials Proceedings (p1016 ~ p1
018). According to this, InGaNA
A having a large band gap energy with respect to the s active layer
There is a proposal to use lGaAs as a cladding layer. In this proceedings, the InGaNAs active layer and AlGaAs
The clad layer has a direct contact structure. In this material system, since the band discontinuity of the conduction band is large, the injected carriers can be efficiently confined in the InGaNAs active layer, and the bad temperature characteristic which is a disadvantage of the conventional long wavelength laser of the InGaAsP / InP material is remarkably reduced. It was possible to improve, and high output (high power) became possible.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、InG
aNAs/GaAs系材料は、InGaAsに対してN
を添加するので、In組成を大きくし長波長にするほど
その格子定数が、GaAsの格子定数よりも大きくな
り、GaAs基板上に格子緩和しないでInGaNAs
を形成するためには、In組成をあまり大きくできな
い。すなわち、あまり長波長ではないInGaAsに対
してNを添加する必要があり、GaAs基板に格子整合
する材料で、1.3μm以上の発光素子を得ようとする
と、V族中のN組成を4%程度以上にする必要があっ
た。ところが、V族にNを含んだN系混晶半導体材料
は、もともと非混和性の強い混晶系であるので、形成し
難い。例えば、Nは、成長中の基板表面から離脱しやす
く、大きなN組成を得ることが難しく、また、N組成を
大きくするほど、PL(フォトルミネッセンス)強度が
低下する等の結晶性が悪化する。その結果、長波長にな
るほど、良好な結晶を得にくく、InGaNAs/Ga
As系材料による高性能な1.5μm帯等のより長波長
の発光素子は、形成が難しいという問題があった。
However, InG
aNAs / GaAs-based material is NGaAs with respect to InGaAs.
As the In composition is increased and the wavelength is increased, the lattice constant becomes larger than the lattice constant of GaAs, so that InGaN As is not lattice-relaxed on the GaAs substrate.
In order to form, the In composition cannot be so large. That is, it is necessary to add N to InGaAs which is not very long wavelength. If a light emitting element having a lattice matching with the GaAs substrate is to be obtained at 1.3 μm or more, the N composition in the V group is reduced by 4%. Needed to be more than degree. However, an N-based mixed crystal semiconductor material containing N in Group V is difficult to form because it is originally a mixed crystal system having strong immiscibility. For example, N easily separates from the growing substrate surface, and it is difficult to obtain a large N composition. Further, as the N composition is increased, crystallinity such as a decrease in PL (photoluminescence) intensity is deteriorated. As a result, as the wavelength becomes longer, it becomes more difficult to obtain a good crystal, and InGaNAs / Ga
There is a problem that it is difficult to form a high-performance light emitting element such as a 1.5 μm band made of an As-based material having a longer wavelength.

【0011】そこで、請求項1記載の発明は、少なくと
もNを含んむ混晶半導体GaaIn1 -abAsc1-b-c
(0≦a<1、0<b<1、0≦c<1)層を発光層と
して用いた積層構造を有する半導体発光素子であって、
InP基板上に積層構造を形成し、当該積層構造を発光
層と当該発光層よりもバンドギャップエネルギーの大き
い他の層により形成されたヘテロ接合を含むものとする
ことにより、1.3μm帯、1.5μm帯に対応した値
よりわずかに大きいGaInAsPに対してNをわずか
に添加するだけで、1.3μm帯、1.5μm帯等の発
光層となるGaaIn1-abAsc1-b-c (0≦a≦
1、0<b<1、0≦c<1)層を形成することがで
き、従来のInP基板上に形成した材料系に比べて伝導
帯の不連続を飛躍的に大きくして、注入キャリアの閉じ
込め効率を向上させ、温度特性が良好で、簡単、かつ、
容易に製造することのできる高性能の1.3μm帯、
1.5μm帯等の長波長の半導体発光素子を提供するこ
とを目的としている。
[0011] Accordingly, a first aspect of the present invention, at least includes a N-free mixed crystal semiconductor Ga a In 1 -a N b As c P 1-bc
A semiconductor light emitting device having a stacked structure using (0 ≦ a <1, 0 <b <1, 0 ≦ c <1) layers as light emitting layers,
By forming a laminated structure on an InP substrate and including the heterojunction formed by the light-emitting layer and another layer having a larger band gap energy than the light-emitting layer, a 1.3 μm band, 1.5 μm only slightly adding N against slightly than the value corresponding to the bands large GaInAsP, 1.3 .mu.m band, a light-emitting layer of 1.5μm band, or the like Ga a in 1-a N b as c P 1- bc (0 ≦ a ≦
1, 0 <b <1, 0 ≦ c <1) layer, which greatly increases the discontinuity of the conduction band as compared with a conventional material system formed on an InP substrate, and improves the injection carrier. The confinement efficiency is improved, and the temperature characteristics are good, easy, and
1.3 μm high-performance band that can be easily manufactured
It is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device having a long wavelength such as a 1.5 μm band.

【0012】請求項2記載の発明は、発光層を、Gaa
In1-abAsc1-b-c (0≦a≦1、0<b<1、
0≦c<1)層で形成し、ガイド層、バリア層あるいは
クラッド層を、発光層よりもバンドギャップエネルギー
の大きいGadIn1-deAsf1-e-f (0≦d<1、
0≦e<1、0≦f<1)層で形成することにより、格
子定数及びバンドギャップエネルギー等を制御して、発
光層と当該発光層よりもバンドギャップエネルギーの大
きい他の層により形成されたヘテロ接合を含む積層構造
を形成し、温度特性が良好で、容易に製造することので
きる高性能な長波長の半導体発光素子を提供することを
目的としている。
According to a second aspect of the present invention, the light emitting layer is formed of Ga a
In 1-a N b As c P 1-bc (0 ≦ a ≦ 1,0 <b <1,
Formed of 0 ≦ c <1) layer, guide layer, a barrier layer or a cladding layer, than the light emitting layer of the band gap energy larger Ga d In 1-d N e As f P 1-ef (0 ≦ d <1 ,
By forming the layer with 0 ≦ e <1, 0 ≦ f <1), the lattice constant, band gap energy, and the like are controlled to form a light emitting layer and another layer having a band gap energy larger than that of the light emitting layer. It is an object of the present invention to provide a high-performance long-wavelength semiconductor light-emitting device which has a good temperature characteristic and can be easily manufactured by forming a laminated structure including a heterojunction.

【0013】請求項3記載の発明は、発光層を、Gaa
In1-abAsc1-b-c (0≦a≦1、0<b<1、
0≦c<1)層で形成し、バリア層及びガイド層を、G
dIn1-de Asf1-e-f(0≦d≦1、0≦e<
1、0≦f<1)層で形成し、クラッド層を、バリア層
及びガイド層よりもバンドギャップエネルギーの大きい
GaxIn1-xAsy1-y(0≦x<1、0≦y<1)層
で形成することにより、SCH構造や量子井戸構造を形
成して、閾値電流を低減させ、また、出力を向上させる
ことのできる素子性能の良好な半導体発光素子を提供す
ることを目的としている。
According to a third aspect of the present invention, the light emitting layer is made of Ga a
In 1-a N b As c P 1-bc (0 ≦ a ≦ 1,0 <b <1,
0 ≦ c <1) layer, and the barrier layer and the guide layer
a d In 1-d N e As f P 1-ef (0 ≦ d ≦ 1,0 ≦ e <
Formed by 1,0 ≦ f <1) layer, a cladding layer, a barrier layer and of the guide layer of the band gap energy larger Ga x In 1-x As y P 1-y (0 ≦ x <1,0 ≦ It is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device having good device performance, in which a threshold current can be reduced and an output can be improved by forming a SCH structure or a quantum well structure by forming a layer with y <1). The purpose is.

【0014】請求項4記載の発明は、発光層が、ミスフ
ィット転位の発生する臨界歪量以内の格子歪を有してい
るものとすることにより、歪量子井戸構造を形成して、
閾値電流を低減させ、素子性能の良好な半導体発光素子
を提供することを目的としている。
According to a fourth aspect of the present invention, the light emitting layer has a lattice strain within a critical strain amount at which misfit dislocation occurs, thereby forming a strained quantum well structure.
It is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device having good device performance by reducing a threshold current.

【0015】請求項5記載の発明は、発光層が、ミスフ
ィット転位の発生する臨界歪量以内の圧縮格子歪を有
し、バリア層が、ミスフィット転位の発生する臨界歪量
以内の引っ張り格子歪を有しているものとすることによ
り、歪補償型の量子井戸素子を形成し、井戸層(発光
層)の歪を補償して、適切な歪量を有する組成に制御
し、井戸層の組成の自由度を大きくしたり、井戸層の数
を多くして、閾値電流密度を低減し、素子性能の良好な
半導体発光素子を提供することを目的としている。
According to a fifth aspect of the present invention, the light emitting layer has a compressive lattice strain within a critical strain amount at which a misfit dislocation occurs, and the barrier layer has a tensile lattice within a critical strain amount at which a misfit dislocation occurs. By having the strain, a strain-compensated quantum well element is formed, the strain of the well layer (light-emitting layer) is compensated, and the composition is controlled to have an appropriate amount of strain. It is an object of the present invention to provide a semiconductor light-emitting device having good device performance by increasing the degree of freedom of composition and increasing the number of well layers to reduce the threshold current density.

【0016】請求項6記載の発明は、発光層が、ミスフ
ィット転位の発生する臨界歪量以内の引っ張り格子歪を
有し、バリア層が、ミスフィット転位の発生する臨界歪
量以内の圧縮格子歪を有しているものとすることによ
り、歪補償型の量子井戸を形成し、井戸層(発光層)の
歪を補償して、適正な歪量を組成に制御し、井戸層の組
成の自由度を大きくしたり、井戸層の数を多くして、閾
値電流密度を低減し、素子性能の良好な半導体発光素子
を提供することを目的としている。
According to a sixth aspect of the present invention, the light emitting layer has a tensile lattice strain within a critical strain amount at which a misfit dislocation occurs, and the barrier layer has a compression lattice within a critical strain amount at which a misfit dislocation occurs. By having the strain, a strain-compensated quantum well is formed, the strain of the well layer (light emitting layer) is compensated, the appropriate amount of strain is controlled to the composition, and the composition of the well layer is adjusted. It is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device having good device performance by increasing the degree of freedom or increasing the number of well layers to reduce the threshold current density.

【0017】請求項7記載の発明は、Nを含んだGad
In1-deAsf1-e-f (0≦d<1、0≦e<1、
0≦f<1)層からなるクラッド層、ガイド層あるいは
バリア層を、Ga原料の供給の有無あるいはGa原料の
供給量の増減によりヘテロ接合を形成し、そのGa組成
を、GaaIn1-abAsc1-b-c (0≦a<1、0<
b<1、0≦c<1)層で形成された発光層のGa組成
よりも大きく形成することにより、V族原料の供給量に
比較して少ないIII 族原料の供給量を変更するだけで、
供給量の多いNの原料を発光層とバリア層の成長時に被
成長基板上に供給したり、供給を止めたりする必要がな
く、気相成長等の場合に、ガスの流れの乱れを抑えて、
容易に、かつ、再現性良く半導体発光素子を製造するこ
とのできる半導体発光素子の製造方法を提供することを
目的としている。
[0017] According to a seventh aspect, including the N Ga d
In 1-d N e As f P 1-ef (0 ≦ d <1,0 ≦ e <1,
A heterojunction is formed in the clad layer, guide layer, or barrier layer composed of 0 ≦ f <1) layers by the presence or absence of the supply of the Ga material or by increasing or decreasing the supply amount of the Ga material, and the Ga composition is changed to Ga a In 1−. a N b As c P 1- bc (0 ≦ a <1,0 <
b <1, 0 ≦ c <1) By forming the light emitting layer larger than the Ga composition of the light emitting layer, the supply amount of the group III raw material which is smaller than the supply amount of the group V raw material can be changed. ,
There is no need to supply or stop the supply of a large amount of N on the substrate to be grown during the growth of the light-emitting layer and the barrier layer. ,
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor light emitting device that can easily and with good reproducibility.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明の半
導体発光素子は、発光層とクラッド層、発光層とガイド
層とクラッド層、あるいは、発光層とバリア層とガイド
層とクラッド層が積層された積層構造からなる半導体発
光素子において、前記発光層は、少なくともNを含む混
晶半導体GaaIn1-abAsc1-b-c (0≦a<1、
0<b<1、0≦c<1)層で形成され、前記積層構造
は、InP基板上に形成され、かつ、前記発光層と当該
発光層よりもバンドギャップエネルギーの大きい他の層
により形成されたヘテロ接合を含むものとすることによ
り、上記目的を達成している。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor light emitting device comprising a light emitting layer and a cladding layer, a light emitting layer and a guide layer and a cladding layer, or a light emitting layer, a barrier layer, a guide layer and a cladding layer. in the semiconductor light emitting device comprising a laminated multilayer structure, the emission layer, a mixed crystal semiconductor Ga a in 1-a N b As c P 1-bc (0 ≦ a <1 , which contains at least N,
0 <b <1, 0 ≦ c <1), and the laminated structure is formed on an InP substrate, and is formed by the light emitting layer and another layer having a band gap energy larger than that of the light emitting layer. The above object is attained by including the heterojunction thus formed.

【0019】上記構成によれば、少なくともNを含む混
晶半導体GaaIn1-abAsc1- b-c (0≦a<1、
0<b<1、0≦c<1)層を発光層として用いた積層
構造を有する半導体発光素子であって、InP基板上に
積層構造を形成し、当該積層構造を発光層と当該発光層
よりもバンドギャップエネルギーの大きい他の層により
形成されたヘテロ接合を含むものとしているので、1.
3μm帯、1.5μm帯に対応した値よりわずかに大き
いGaInAsPに対してNをわずかに添加するだけ
で、1.3μm帯、1.5μm帯等の発光層となるGa
aIn1-abAsc1-b-c (0≦a<1、0<b<
1、0≦c<1)層を形成することができ、従来のIn
P基板上に形成した材料系に比べて伝導帯の不連続を飛
躍的に大きくして、注入キャリアの閉じ込め効率を向上
させることができる。したがって、半導体発光素子を温
度特性が良好なものとすることができるとともに、高性
能の1.3μm帯、1.5μm帯等の長波長の半導体発
光素子を簡単、かつ、容易に製造することができる。
According to the above configuration, at least a mixed crystal including N semiconductor Ga a In 1-a N b As c P 1- bc (0 ≦ a <1,
0 <b <1, 0 ≦ c <1) A semiconductor light emitting device having a stacked structure using a layer as a light emitting layer, wherein the stacked structure is formed on an InP substrate, and the stacked structure is formed as a light emitting layer and the light emitting layer Since it includes a heterojunction formed by another layer having a higher bandgap energy than
Ga which becomes a light emitting layer in a 1.3 μm band, a 1.5 μm band, or the like by adding a small amount of N to GaInAsP slightly larger than the values corresponding to the 3 μm band and the 1.5 μm band.
a In 1-a N b As c P 1-bc (0 ≦ a <1,0 <b <
1, 0 ≦ c <1) layer can be formed, and the conventional In
The conduction band discontinuity can be greatly increased as compared with the material system formed on the P substrate, and the injection carrier confinement efficiency can be improved. Therefore, the semiconductor light emitting device can have good temperature characteristics, and can easily and easily manufacture a high-performance semiconductor light emitting device having a long wavelength of 1.3 μm band, 1.5 μm band or the like. it can.

【0020】すなわち、InPの格子定数に近いGaI
nAsPは、もともと0.9〜1.7μmと長波長に対
応したバンドギャップエネルギーを持っているので、格
子定数が、InPよりもわずかに大きく、バンドギャッ
プエネルギーが1.3μm帯、1.5μm帯に対応した
値よりもわずかに大きいGaInAsPに対して、Nを
わずかに添加するだけで、InGaNAs/GaAs系
材料に比べて小さいN組成で、1.3μm帯、1.5μ
m帯等の発光素子の発光層となるGaaIn1-abAsc
1-b-c (0≦a<1、0<b<1、0≦c<1)層を
形成することができ、半導体発光素子を容易に作製する
ことができる。また、Nの添加は、伝導帯のバンドオフ
セット比を大きくする効果があり、本請求項の発明は、
発光層と該発光層よりもバンドギャップエネルギーの大
きい他の層からなるヘテロ接合を含むので、従来のIn
P基板上に形成した材料系に比べて、伝導帯のバンド不
連続を、画期的に大きくすることができ、注入キャリア
の閉じ込め効率を向上させることができる。したがっ
て、温度特性が良好で、高性能な、1.3μm帯、1.
5μm帯等の長波長半導体発光素子を容易に形成するこ
とができる。
That is, GaI close to the lattice constant of InP
Since nAsP originally has a band gap energy corresponding to a long wavelength of 0.9 to 1.7 μm, the lattice constant is slightly larger than that of InP, and the band gap energy is 1.3 μm band and 1.5 μm band. In the case of GaInAsP slightly larger than the value corresponding to the above, the N composition is smaller than that of the InGaNAs / GaAs-based material and the 1.3 μm band, 1.5 μm
a light emitting layer of a light-emitting element of m band, or the like Ga a In 1-a N b As c
A P 1-bc (0 ≦ a <1, 0 <b <1, 0 ≦ c <1) layer can be formed, and a semiconductor light-emitting element can be easily manufactured. Further, the addition of N has the effect of increasing the band offset ratio of the conduction band.
Since a heterojunction composed of a light emitting layer and another layer having a larger band gap energy than the light emitting layer is included, the conventional In
As compared with the material system formed on the P substrate, the band discontinuity of the conduction band can be remarkably increased, and the efficiency of confining injected carriers can be improved. Therefore, the 1.3 μm band, which has good temperature characteristics and high performance,
A long-wavelength semiconductor light emitting device such as a 5 μm band can be easily formed.

【0021】さらに、In組成及びAs組成がそれぞれ
Ga組成及びP組成に比べて大きなGaaIn1-ab
c1-b-c (例えば、a<0.47、1−b−c=
0)を選ぶと、従来のGaInAsP/InP系材料で
はできなかったInP基板に格子整合する1.7μm以
上の長波長半導体発光素子を形成することができる。そ
して、従来、この波長帯は、GaSb基板上のGaIn
AsSbなどSb(アンチモン)を含んだ材料等が用い
られているが、本請求項の発明によれば、安価で高品質
なInP基板を用いて半導体発光素子を作成することが
できる。
Furthermore, large Ga a and In composition and As composition compared to Ga composition and P composition, respectively In 1-a N b A
s c P 1-bc (e.g., a <0.47,1-bc =
If 0) is selected, a long-wavelength semiconductor light-emitting device having a wavelength of 1.7 μm or more that is lattice-matched to an InP substrate, which cannot be formed by a conventional GaInAsP / InP-based material, can be formed. Conventionally, this wavelength band is GaInb on a GaSb substrate.
Although a material containing Sb (antimony) such as AsSb is used, according to the present invention, a semiconductor light emitting device can be manufactured using an inexpensive and high-quality InP substrate.

【0022】請求項2記載の発明の半導体発光素子は、
前記ガイド層、前記バリア層あるいは前記クラッド層
は、前記発光層よりもバンドギャップエネルギーの大き
いGa dIn1-deAsf1-e-f (0≦d<1、0≦e
<1、0≦f<1)層で形成されていることにより、上
記目的を達成している。
The semiconductor light emitting device according to the second aspect of the present invention
The guide layer, the barrier layer or the clad layer
Is larger in band gap energy than the light emitting layer.
Ga dIn1-dNeAsfP1-ef(0 ≦ d <1, 0 ≦ e
<1, 0 ≦ f <1) layer,
Achieved the stated purpose.

【0023】上記構成によれば、発光層を、GaaIn
1-abAsc1-b-c (0≦a≦1、0<b<1、0≦
c<1)層で形成し、ガイド層、バリア層あるいはクラ
ッド層を、発光層よりもバンドギャップエネルギーの大
きいGadIn1-deAsf1- e-f (0≦d<1、0≦
e<1、0≦f<1)層で形成しているので、格子定数
及びバンドギャップエネルギー等を制御して、発光層と
当該発光層よりもバンドギャップエネルギーの大きい他
の層により形成されたヘテロ接合を含む積層構造を形成
することができ、温度特性が良好で、高性能な長波長の
半導体発光素子を容易に製造することができる。
According to the above configuration, the light emitting layer is formed of Ga a In
1-a N b As c P 1-bc (0 ≦ a ≦ 1,0 <b <1,0 ≦
formed of c <1) layer, guide layer, a barrier layer or a cladding layer, a large Ga d In 1-d N of the band gap energy than the emission layer e As f P 1- ef (0 ≦ d <1,0 ≤
e <1, 0 ≦ f <1), the lattice constant, band gap energy and the like are controlled to form the light emitting layer and another layer having a band gap energy larger than that of the light emitting layer. A laminated structure including a heterojunction can be formed, and a high-performance long-wavelength semiconductor light-emitting device having good temperature characteristics and high performance can be easily manufactured.

【0024】請求項3記載の発明の半導体発光素子は、
前記バリア層及び前記ガイド層は、GadIn1-de
f1-e-f(0≦d≦1、0≦e<1、0≦f<1)層
で形成され、前記クラッド層は、前記バリア層及び前記
ガイド層よりもバンドギャップエネルギーの大きいGa
xIn1-xAsy1-y(0≦x<1、0≦y<1)層で形
成されていることにより、上記目的を達成している。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor light emitting device.
The barrier layer and the guide layer, Ga d In 1-d N e A
s f P 1-ef (0 ≦ d ≦ 1, 0 ≦ e <1, 0 ≦ f <1) layers, and the cladding layer has a band gap energy higher than that of the barrier layer and the guide layer.
By being formed in x In 1-x As y P 1-y (0 ≦ x <1,0 ≦ y <1) layer has achieved the above objects.

【0025】上記構成によれば、発光層を、GaaIn
1-abAsc1-b-c (0≦a≦1、0<b<1、0≦
c<1)層で形成し、バリア層及びガイド層を、Gad
In1-de Asf1-e-f(0≦d≦1、0≦e<1、
0≦f<1)層で形成し、クラッド層を、バリア層及び
ガイド層よりもバンドギャップエネルギーの大きいGa
xIn1-xAsy1-y(0≦x<1、0≦y<1)層で形
成しているので、SCH構造や量子井戸構造を形成する
ことができ、閾値電流を低減させ、また、出力を向上さ
せて、半導体発光素子の素子性能を向上させることがで
きる。
According to the above structure, the light emitting layer is formed of Ga a In
1-a N b As c P 1-bc (0 ≦ a ≦ 1,0 <b <1,0 ≦
formed of c <1) layer, the barrier layer and the guide layer, Ga d
In 1-d N e As f P 1-ef (0 ≦ d ≦ 1,0 ≦ e <1,
0 ≦ f <1) layer, and the clad layer is made of Ga having a band gap energy larger than that of the barrier layer and the guide layer.
Since x In 1-x As y P 1-y (0 ≦ x <1,0 ≦ y <1) are formed by layers, it is possible to form a SCH structure or a quantum well structure reduces the threshold current In addition, the output can be improved, and the device performance of the semiconductor light emitting device can be improved.

【0026】請求項4記載の発明の半導体発光素子は、
前記発光層は、ミスフィット転位の発生する臨界歪量以
内の格子歪を有していることにより、上記目的を達成し
ている。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor light emitting device comprising:
The light-emitting layer achieves the above object by having a lattice strain within a critical strain amount at which misfit dislocation occurs.

【0027】上記構成によれば、GaaIn1-abAsc
1-b-c (0≦a<1、0<b<1、0≦c<1)層で
形成された発光層が、ミスフィット転位の発生する臨界
歪量以内の格子歪を有しているので、歪量子井戸構造を
形成することができ、閾値電流を低減させて、半導体発
光素子の素子性能を向上させることができる。
According to the above arrangement, Ga a In 1-a N b As c
A light emitting layer formed of P 1-bc (0 ≦ a <1, 0 <b <1, 0 ≦ c <1) layers has a lattice strain within a critical strain amount at which misfit dislocations occur. Therefore, a strained quantum well structure can be formed, the threshold current can be reduced, and the device performance of the semiconductor light emitting device can be improved.

【0028】請求項5記載の発明の半導体発光素子は、
前記発光層は、ミスフィット転位の発生する臨界歪量以
内の圧縮格子歪を有し、GadIn1-deAsf1-e-f
(0≦d<1、0≦e<1、0≦f<1)層で形成され
た前記バリア層は、ミスフィット転位の発生する臨界歪
量以内の引っ張り格子歪を有していることにより、上記
目的を達成している。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor light emitting device comprising:
The light emitting layer has a compressive lattice strain within the critical strain amount generated of misfit dislocations, Ga d In 1-d N e As f P 1-ef
The barrier layer formed of the (0 ≦ d <1, 0 ≦ e <1, 0 ≦ f <1) layer has a tensile lattice strain within a critical strain amount at which misfit dislocation occurs. Achieves the above objectives.

【0029】上記構成によれば、発光層が、ミスフィッ
ト転位の発生する臨界歪量以内の圧縮格子歪を有し、バ
リア層が、ミスフィット転位の発生する臨界歪量以内の
引っ張り格子歪を有しているので、歪補償型の量子井戸
素子を形成することができ、井戸層(発光層)の歪を補
償して、適切な歪量を有する組成に制御することによ
り、井戸層の組成の自由度を大きくしたり、井戸層の数
を多くして、閾値電流密度を低減することができる。し
たがって、半導体発光素子の素子性能を向上させること
ができる。
According to the above configuration, the light emitting layer has a compressive lattice strain within the critical strain amount at which misfit dislocations occur, and the barrier layer has a tensile lattice strain within the critical strain amount at which misfit dislocations occur. Therefore, a strain-compensated quantum well device can be formed. By compensating for the strain in the well layer (light-emitting layer) and controlling the composition to have an appropriate amount of strain, the composition of the well layer can be improved. And the number of well layers can be increased to reduce the threshold current density. Therefore, the device performance of the semiconductor light emitting device can be improved.

【0030】請求項6記載の発明の半導体発光素子は、
前記発光層は、ミスフィット転位の発生する臨界歪量以
内の引っ張り格子歪を有し、GadIn1-deAsf
1-e-f(0≦d<1、0≦e<1、0≦f<1)層で形
成された前記バリア層は、ミスフィット転位の発生する
臨界歪量以内の圧縮格子歪を有していることにより、上
記目的を達成している。
The semiconductor light emitting device according to the invention of claim 6 is
The light emitting layer has a tensile lattice strain within the critical strain amount generated of misfit dislocations, Ga d In 1-d N e As f P
The barrier layer formed of the 1-ef (0 ≦ d <1, 0 ≦ e <1, 0 ≦ f <1) layer has a compressive lattice strain within a critical strain amount at which misfit dislocation occurs. By doing so, the above objective has been achieved.

【0031】上記構成によれば、発光層が、ミスフィッ
ト転位の発生する臨界歪量以内の引っ張り格子歪を有
し、バリア層が、ミスフィット転位の発生する臨界歪量
以内の圧縮格子歪を有しているので、歪補償型の量子井
戸を形成することができ、井戸層(発光層)の歪を補償
して、適正な歪量を組成に制御することができる。した
がって、井戸層の組成の自由度を大きくしたり、井戸層
の数を多くすることにより、閾値電流密度を低減し、半
導体発光素子の素子性能を向上させることができる。
According to the above structure, the light emitting layer has a tensile lattice strain within the critical strain amount at which misfit dislocations occur, and the barrier layer has a compressive lattice strain within the critical strain amount at which misfit dislocations occur. As a result, a strain-compensated quantum well can be formed, and the strain in the well layer (light-emitting layer) can be compensated to control an appropriate amount of strain to a composition. Therefore, the threshold current density can be reduced and the device performance of the semiconductor light emitting device can be improved by increasing the degree of freedom of the composition of the well layer or increasing the number of well layers.

【0032】請求項7記載の発明の半導体発光素子の製
造方法は、前記請求項1から請求項6記載の前記Nを含
んだGaaIn1-abAsc1-b-c (0≦a<1、0<
b<1、0≦c<1)層で形成された前記発光層及びN
を含んだGadIn1-deAsf1-e-f (0≦d<
1、0≦e<1、0≦f<1)層からなる前記クラッド
層、前記ガイド層あるいは前記バリア層を有した半導体
発光素子の製造方法であって、前記クラッド層、前記ガ
イド層あるいは前記バリア層は、Ga原料の供給の有無
あるいはGa原料の供給量の増減によりヘテロ接合が形
成され、そのGa組成が前記発光層のGa組成よりも大
きく形成されていることにより、上記目的を達成してい
る。
The manufacturing method of a semiconductor light-emitting device of the invention according to claim 7, wherein the claim 1 including the N of claim 6, wherein Ga a In 1-a N b As c P 1-bc (0 ≦ a <1, 0 <
b <1, 0 ≦ c <1) The light emitting layer formed of a layer and N
Containing Ga d In 1-d N e As f P 1-ef (0 ≦ d <
1, 0 ≦ e <1, 0 ≦ f <1) a method for manufacturing a semiconductor light emitting device having the clad layer, the guide layer or the barrier layer comprising a layer, wherein the clad layer, the guide layer or the The barrier layer achieves the above object by forming a heterojunction by the presence or absence of the supply of the Ga material or by increasing or decreasing the supply amount of the Ga material, and the Ga composition is formed to be larger than the Ga composition of the light emitting layer. ing.

【0033】上記構成によれば、Nを含んだGadIn
1-deAsf1-e-f (0≦d<1、0≦e<1、0≦
f<1)層からなるクラッド層、ガイド層あるいはバリ
ア層を、Ga原料供給の有無あるいはGa原料の供給量
の増減によりヘテロ接合を形成し、そのGa組成を、G
aIn1-abAsc1-b-c (0≦a<1、0<b<
1、0≦c<1)層で形成された発光層のGa組成より
も大きく形成しているので、V族原料の供給量に比較し
て少ないIII 族原料の供給量を変更するだけで済み、供
給量の多いNの原料を発光層とバリア層の成長時に被成
長基板上に供給したり、供給を止めたりする必要がな
く、気相成長等の場合に、ガスの流れの乱れを抑制する
ことができ、半導体発光素子を容易に、かつ、再現性良
く製造することができる。
According to the above configuration, Ga d In containing N
1-d N e As f P 1-ef (0 ≦ d <1,0 ≦ e <1,0 ≦
A heterojunction is formed in the clad layer, the guide layer, or the barrier layer composed of the f <1) layer by the presence or absence of the supply of the Ga raw material or by increasing or decreasing the supply amount of the Ga raw material.
a a In 1-a N b As c P 1-bc (0 ≦ a <1,0 <b <
1, 0 ≦ c <1) Since the light emitting layer formed of the layer is formed to have a larger Ga composition, it is only necessary to change the supply amount of the group III raw material which is smaller than the supply amount of the group V raw material. There is no need to supply or stop the supply of a large amount of N on the substrate to be grown during the growth of the light-emitting layer and the barrier layer. In the case of vapor-phase growth or the like, the turbulence of the gas flow is suppressed. Thus, the semiconductor light emitting device can be manufactured easily and with good reproducibility.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the embodiments described below are preferred embodiments of the present invention, and therefore, various technically preferable limitations are added. However, the scope of the present invention is not limited to the following description. The embodiments are not limited to these embodiments unless otherwise specified.

【0035】図1及び図2は、本発明の半導体発光素子
及び半導体発光素子の製造方法の第1の実施の形態を示
す図であり、本実施の形態は、請求項1及び請求項2に
対応するものである。
FIGS. 1 and 2 are views showing a first embodiment of a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention. Corresponding.

【0036】図1は、本発明の半導体発光素子及び半導
体発光素子の製造方法の第1の実施の形態を適用した半
導体発光素子1の正面断面図である。
FIG. 1 is a front sectional view of a semiconductor light emitting device 1 to which a first embodiment of a semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the semiconductor light emitting device according to the present invention is applied.

【0037】図1において、半導体発光素子1は、n型
InP層で形成された被成長基板2上に、クラッド層
3、活性層4、クラッド層5及びキャップ層6が順次積
層されており、少なくともNを含んだN系混晶半導体材
料であるGaInNAsP層をInP層である被成長基
板2上に形成したものである。
In FIG. 1, a semiconductor light emitting device 1 has a clad layer 3, an active layer 4, a clad layer 5, and a cap layer 6 sequentially laminated on a growth substrate 2 formed of an n-type InP layer. A GaInNAsP layer that is an N-based mixed crystal semiconductor material containing at least N is formed on a growth substrate 2 that is an InP layer.

【0038】クラッド層3は、InP層である被成長基
板2上に形成され、n型InPにより形成されている。
The cladding layer 3 is formed on the substrate 2 to be grown, which is an InP layer, and is formed of n-type InP.

【0039】活性層4は、n型InP層であるクラッド
層3上に形成され、GaInNAsP層、すなわち、I
nP層である被成長基板2に格子整合し波長1.4μm
の少なくともNを含む混晶半導体GaaIn1-abAsc
1-b-c (0≦a<1、0<b<1、0≦c<1)層で
形成されている。
The active layer 4 is formed on the clad layer 3 which is an n-type InP layer, and is formed of a GaInNAsP layer,
Lattice-matched to the growth substrate 2 which is an nP layer, and the wavelength is 1.4 μm.
At least a mixed crystal containing N semiconductor Ga a In 1-a N b As c of
P 1-bc (0 ≦ a <1, 0 <b <1, 0 ≦ c <1) layers.

【0040】クラッド層5は、活性層4上に形成され、
p型InP層で形成されている。キャップ層6は、p+
型InGaAs層で形成されている。
The cladding layer 5 is formed on the active layer 4,
It is formed of a p-type InP layer. The cap layer 6 is made of p +
It is formed of a type InGaAs layer.

【0041】すなわち、半導体発光素子1は、InP層
である被成長基板2上に、GaInNAsP層で活性層
4を、InP層でクラッド層3、5を形成したDH(Do
ubleHetero Junction)構造となっている。
That is, the semiconductor light emitting device 1 has a DH (Do) in which an active layer 4 is formed of a GaInNAsP layer and cladding layers 3 and 5 are formed of an InP layer on a growth substrate 2 which is an InP layer.
ubleHetero Junction) structure.

【0042】次に、この半導体発光素子1の製造方法に
ついて、図2に基づいて説明する。図2は、MOCVD
(Metal Organic Chemical Vapor Deposition )装置1
0の反応室部分の概略構成図であり、MOCVD装置1
0は、横型炉である。なお、MOCVD装置10として
は、横型炉に限るものではなく、縦型炉であってもよ
い。
Next, a method of manufacturing the semiconductor light emitting device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows MOCVD
(Metal Organic Chemical Vapor Deposition) Equipment 1
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a reaction chamber portion of a MOCVD apparatus 1;
0 is a horizontal furnace. The MOCVD apparatus 10 is not limited to a horizontal furnace, and may be a vertical furnace.

【0043】MOCVD装置10は、内部に反応室11
を有する石英反応管12の周囲に冷却管13が配設され
ており、石英反応管12には、反応室11に原料ガスと
キャリアガスを供給するためのガス供給口14が形成さ
れている。また、石英反応管12には、図示しない排気
装置に接続されて、反応室11内のガスを排気する排気
管15が接続されている。石英反応管12の反応室11
内には、カーボンサセプター16が配設されており、カ
ーボンサセプター16は、高周波加熱コイル17により
加熱される。高周波加熱コイル17により加熱されるカ
ーボンサセプター16の温度は、熱電対18により検出
される。カーボンサセプター16上には、上記被成長基
板2がセットされる。
The MOCVD apparatus 10 has a reaction chamber 11 inside.
A cooling tube 13 is provided around a quartz reaction tube 12 having a gas supply port, and a gas supply port 14 for supplying a raw material gas and a carrier gas to the reaction chamber 11 is formed in the quartz reaction tube 12. Further, an exhaust pipe 15 for exhausting the gas in the reaction chamber 11 is connected to the quartz reaction tube 12 and connected to an exhaust device (not shown). Reaction chamber 11 of quartz reaction tube 12
Inside, a carbon susceptor 16 is provided, and the carbon susceptor 16 is heated by a high-frequency heating coil 17. The temperature of the carbon susceptor 16 heated by the high-frequency heating coil 17 is detected by a thermocouple 18. The substrate 2 to be grown is set on the carbon susceptor 16.

【0044】このMOCVD装置10を使用して半導体
発光素子1を製造するには、カーボンサセプター16に
被成長基板2としてInP基板をセットし、図示しない
排気装置により反応室11内の圧力を1.3×104
aに減圧する。そして、熱電対18により温度検出を行
いつつ、高周波加熱コイル17によりカーボンサセプタ
ー16を加熱して、被成長基板2であるInP基板を所
定温度に加熱制御し、原料ガスとキャリアガスを同時に
ガス供給口14から反応室11内に供給することによ
り、被成長基板2であるInP基板上に順次クラッド層
3、活性層4、クラッド層5及びキャップ層6を積層す
る。
In order to manufacture the semiconductor light emitting device 1 using the MOCVD apparatus 10, an InP substrate is set as the substrate 2 to be grown on the carbon susceptor 16, and the pressure in the reaction chamber 11 is set to 1. 3 × 10 4 P
Reduce the pressure to a. Then, the temperature is detected by the thermocouple 18 and the carbon susceptor 16 is heated by the high-frequency heating coil 17 to control the heating of the InP substrate, which is the growth target substrate 2, to a predetermined temperature, thereby simultaneously supplying the source gas and the carrier gas. The cladding layer 3, the active layer 4, the cladding layer 5, and the cap layer 6 are sequentially laminated on the InP substrate, which is the substrate to be grown 2, by supplying the mixture into the reaction chamber 11 through the port 14.

【0045】まず、上記MOCVD装置10を用いて被
成長基板2であるInP層上にGaInNAsP層を形
成する場合について説明する。
First, a case where a GaInNAsP layer is formed on the InP layer, which is the growth substrate 2, using the MOCVD apparatus 10 will be described.

【0046】原料ガスとしては、III 族原料として、T
MG(トリメチルガリウム)、TEG(トリエチルガリ
ウム)、TMI(トリメチルインジウム)、あるいは、
TEI(トリエチルインジウム)を、Asの原料とし
て、AsH3 (アルシン)を、Pの原料として、PH3
(フォスフィン)を、Nの原料として、有機系窒素化合
物であるDMHy(ヂメチルヒドラジン)、MMHy
(モノメチルヒドラジン)、あるいは、TBA(ターシ
ャリブチルアミン)等を使用し、キャリアガスとして
は、H2 を使用する。
As a raw material gas, as a group III raw material, T
MG (trimethylgallium), TEG (triethylgallium), TMI (trimethylindium), or
TEI (triethylindium) as a raw material for As, AsH 3 (arsine) as a raw material for P, PH 3
(Phosphine) as a raw material for N, DMHy (ヂ methylhydrazine), MMHy
(Monomethylhydrazine) or TBA (tertiary butylamine) or the like, and H 2 is used as a carrier gas.

【0047】上記条件で原料ガスとキャリアガスを同時
にガス供給口14から反応室11内に供給すると、原料
ガスの熱分解とInP層である被成長基板2の表面反応
により、結晶成長し、成膜される。
When the raw material gas and the carrier gas are simultaneously supplied from the gas supply port 14 into the reaction chamber 11 under the above conditions, the crystal is grown by the thermal decomposition of the raw material gas and the surface reaction of the growth substrate 2 which is the InP layer. Filmed.

【0048】上記条件で得られたGaInNAsP層
は、被成長基板2であるInP層に格子整合しており、
PL(フォトルミネッセンス)中心波長は、約1.4μ
mであった。このようなGaInNAsP層の発光波長
は、In、As及びNの組成を大きくすることで、長波
長化することができる。
The GaInNAsP layer obtained under the above conditions is lattice-matched to the InP layer as the substrate 2 to be grown.
PL (photoluminescence) center wavelength is about 1.4 μ
m. The emission wavelength of such a GaInNAsP layer can be increased by increasing the composition of In, As, and N.

【0049】すなわち、一般に、GaInNAsPに数
%程度の少量のNを添加すると、格子定数が小さくな
り、バンドギャップエネルギーが小さくなる傾向にあ
る。そこで、InPより格子定数の大きいGaxIn1-x
Asy1-yにNを添加すると、バンドギャップエネルギ
ーが、GaxIn1-xAsy1-yよりも小さくなり、さら
に、格子定数がInPと一致する条件が存在する。この
ように、GaInNAsP層は、InP層である被成長
基板2に格子整合可能であるので、1.3μm帯、1.
5μm帯の素子を形成すことが可能である。
That is, generally, when a small amount of N of about several% is added to GaInNAsP, the lattice constant tends to be small and the band gap energy tends to be small. Therefore, Ga x In 1-x having a larger lattice constant than InP
When As y P 1-y in the addition of N, the band gap energy becomes smaller than the Ga x In 1-x As y P 1-y, further conditions the lattice constant matches with InP is present. As described above, since the GaInNAsP layer can be lattice-matched to the substrate 2 to be grown, which is an InP layer, the 1.3 μm band, 1.
It is possible to form a 5 μm band device.

【0050】そこで、上記MOCVD装置10を使用し
て、InP層である被成長基板2に格子整合しているG
aInNAsP層を用いて、上記図1に示した積層構造
の半導体発光素子1を形成した。
Therefore, using the MOCVD apparatus 10 described above, G is lattice-matched to the substrate 2 to be grown, which is an InP layer.
Using the aInNAsP layer, the semiconductor light emitting device 1 having the laminated structure shown in FIG. 1 was formed.

【0051】上記半導体発光素子1のウエハを用いて、
ストライプ幅が5μmで、素子長が200μmの絶縁膜
ストライプ構造のデバイスを作製した。そして、半導体
発光素子1は、InP層である被成長基板2よりも格子
定数が大きく、波長が1.4μmよりも短い条件のGa
InAsPに対してNを少量添加して、波長と格子定数
を制御している。すなわち、Nを添加することで、格子
定数が小さくなり、波長が長波長になる。また、Nの添
加は、Nの電気陰性度が大きいことに起因して、バンド
キャップエネルギーを小さくするとともに、伝導帯のバ
ンド不連続を大きくする効果があり、同じ波長1.4μ
mに対応するGaInAsPを発光層(活性層)に用い
る場合に比べて、伝導帯のバンド不連続が大きくなる。
Using the semiconductor light emitting device 1 wafer,
A device having an insulating film stripe structure having a stripe width of 5 μm and an element length of 200 μm was manufactured. The semiconductor light emitting element 1 has a lattice constant larger than that of the substrate 2 to be grown, which is an InP layer, and has a wavelength shorter than 1.4 μm.
The wavelength and the lattice constant are controlled by adding a small amount of N to InAsP. That is, by adding N, the lattice constant is reduced and the wavelength becomes longer. Further, the addition of N has the effect of reducing the bandgap energy and increasing the band discontinuity of the conduction band due to the high electronegativity of N, and the same wavelength of 1.4 μm.
The band discontinuity of the conduction band is larger than in the case where GaInAsP corresponding to m is used for the light emitting layer (active layer).

【0052】したがって、従来の材料系であるGaIn
AsP/InP系材料を用いた発光素子に比べて、注入
キャリアのオーバーフローが激減するため、温度特性を
画期的に改善することができる。
Therefore, the conventional material system GaIn
As compared with a light-emitting element using an AsP / InP-based material, overflow of injected carriers is drastically reduced, so that temperature characteristics can be remarkably improved.

【0053】なお、本実施の形態においては、GaIn
NAsP層である活性層4がInP層である被成長基板
2に格子整合している場合について説明したが、GaI
nNAsP層である活性層4は、InP層である被成長
基板2に完全に格子整合していなくてもよく、歪みを持
っていても臨界膜厚以内の厚さであればよい。
In this embodiment, GaIn
The case where the active layer 4 as the NAsP layer is lattice-matched to the substrate 2 to be grown as the InP layer has been described.
The active layer 4, which is an nNAsP layer, does not have to be perfectly lattice-matched to the substrate 2 to be grown, which is an InP layer.

【0054】また、上記実施の形態においては、クラッ
ド層3、5として、InP層を用いているが、クラッド
層3、5としては、InP層に限るものではなく、活性
層4よりもバンドキャップエネルギーが大きければ、I
nP層である被成長基板2に格子整合可能な組成のGa
xIn1-xAsy1-y(0≦x<1、0≦y<1)層であ
ってもよい。
In the above-described embodiment, the InP layers are used as the cladding layers 3 and 5. However, the cladding layers 3 and 5 are not limited to the InP layers, If the energy is large, I
Ga having a composition that can be lattice-matched to the growth substrate 2 which is an nP layer
x In 1-x As y P 1-y may be a (0 ≦ x <1,0 ≦ y <1) layer.

【0055】さらに、In組成及びAs組成が、それぞ
れGa組成及びP組成に比べて、大きなGaaIn1-a
bAsc1-b-c (例えば、a<0.47、1−b−c=
0)を選ぶと、従来のGaInAsP/InP系材料で
はできなかったInP層である被成長基板2に格子整合
する1.7μm以上の長波長の半導体発光素子を形成可
能である。従来、この波長帯は、GaSb基板上のGa
InAsSb等のSb(アンチモン)を含んだ材料等が
用いられているが、本実施の形態によれば、安価で高品
質なInP基板2を用いて作製できる。
[0055] Furthermore, In composition and As composition, as compared to the respective Ga composition and P composition, large Ga a In 1-a N
b As c P 1-bc (e.g., a <0.47,1-bc =
If 0) is selected, it is possible to form a long-wavelength semiconductor light-emitting device having a wavelength of 1.7 μm or more that is lattice-matched to the growth substrate 2 which is an InP layer, which cannot be formed by a conventional GaInAsP / InP-based material. Conventionally, this wavelength band is defined by Ga on a GaSb substrate.
Although a material containing Sb (antimony) such as InAsSb is used, according to the present embodiment, it can be manufactured using a low-cost and high-quality InP substrate 2.

【0056】図3〜図5は、本発明の半導体発光素子及
び半導体発光素子の製造方法の第2の実施の形態を示す
図であり、本実施の形態は、InP基板に格子整合し波
長が1.55μmのGaInNAsP活性層(井戸
層)、InP基板に格子整合し波長が1.3μmである
GaInAsPをバリア層及びガイド層、InPをクラ
ッド層にしたSCH−MQW(Separate Confinement H
etero-Structure-Multi Quantum Well)構造としたもの
で、請求項1〜請求項3に対応するものである。
FIGS. 3 to 5 are views showing a second embodiment of the semiconductor light emitting device and the method for manufacturing the semiconductor light emitting device according to the present invention. An SCH-MQW (Separate Confinement H) having a GaInAsP active layer (well layer) of 1.55 μm, a barrier layer and a guide layer of GaInAsP having a wavelength of 1.3 μm, which is lattice-matched to an InP substrate, and an InP clad layer.
etero-Structure-Multi Quantum Well), and corresponds to claims 1 to 3.

【0057】図3は、半導体発光素子20の積層構造を
示した正面断面図であり、半導体発光素子20は、n型
InP層である被成長基板21上に、n型InP層で形
成されたクラッド層22、GaInAsP層で形成され
たガイド層23、MQW層24、GaInAsP層で形
成されたガイド層25、p型InP層で形成されたクラ
ッド層26及びp+ 型InGaAs層で形成されたキャ
ップ層27が順次積層されている。
FIG. 3 is a front sectional view showing a laminated structure of the semiconductor light emitting device 20. The semiconductor light emitting device 20 is formed of an n-type InP layer on a growth substrate 21 which is an n-type InP layer. Cladding layer 22, guide layer 23 formed of GaInAsP layer, MQW layer 24, guide layer 25 formed of GaInAsP layer, clad layer 26 formed of p-type InP layer, and cap formed of p + -type InGaAs layer The layers 27 are sequentially stacked.

【0058】MQW層24は、InP層である被成長基
板21に格子整合し波長1.55μmのGaInNAs
P層で形成された井戸層と、InP層である被成長基板
21に格子整合し波長が1.3μmであるGaInAs
P層で形成されたバリア層と、で形成され、半導体発光
素子20は、これにGaInAsP層で形成されたガイ
ド層23、25、InP層で形成されたクラッド層2
2、26及びp+ 型InGaAs層で形成されたギャッ
プ層27を備えたSCH−MQW構造となっている。
The MQW layer 24 is made of GaInNAs having a wavelength of 1.55 μm and lattice-matched to the growth substrate 21 which is an InP layer.
GaInAs lattice-matched to a well layer formed of a P layer and a substrate 21 to be grown as an InP layer and having a wavelength of 1.3 μm.
And a barrier layer formed of a P layer. The semiconductor light emitting device 20 includes guide layers 23 and 25 formed of a GaInAsP layer and a cladding layer 2 formed of an InP layer.
2, 26 and a SCH-MQW structure including a gap layer 27 formed of a p + -type InGaAs layer.

【0059】半導体発光素子20は、MQW層24の井
戸層を、InPよりも格子定数が大きく波長が1.55
μmより短い条件のGaInAsPに対してNを少量添
加して、波長と格子定数を制御して、GaInNAsP
層としている。このように、GaInAsPにNを添加
すると、格子定数が小さくなり、波長が長波長になる。
また、GaInAsPにNを添加すると、Nの電気陰性
度が大きいため、バンドギャップエネルギーを小さくす
ることができるとともに、伝導帯のバンド不連続を大き
くすることができ、図4に示す同じ波長1.55μmに
対応するGaInAsPを用いる場合に比較して、図5
に示すように、伝導帯のバンド不連続を大きくすること
ができる。したがって、図4に示すような従来の材料系
であるGaInAsP/InP系材料を用いた半導体レ
ーザーに比較して、注入キャリアのオーバーフローを大
幅に減少させることができ、温度特性を画期的に向上さ
せることができる。
In the semiconductor light emitting device 20, the well layer of the MQW layer 24 has a lattice constant larger than that of InP and a wavelength of 1.55.
A small amount of N is added to GaInAsP under a condition shorter than μm to control the wavelength and the lattice constant.
And layers. As described above, when N is added to GaInAsP, the lattice constant becomes smaller, and the wavelength becomes longer.
When N is added to GaInAsP, the electronegativity of N is large, so that the band gap energy can be reduced and the band discontinuity of the conduction band can be increased. As compared with the case of using GaInAsP corresponding to 55 μm, FIG.
As shown in (1), the band discontinuity of the conduction band can be increased. Therefore, as compared with a semiconductor laser using a GaInAsP / InP-based material, which is a conventional material system as shown in FIG. 4, overflow of injected carriers can be greatly reduced, and temperature characteristics can be dramatically improved. Can be done.

【0060】なお、MQW層24のGaInNAsPで
形成された井戸層の組成比は、MQW層24のGaIn
AsPで形成されたバリア層よりも価電子帯のエネルギ
ーが小さくならない範囲で選ぶことができる。
Note that the composition ratio of the well layer formed of GaInNAsP in the MQW layer 24 is
It can be selected in a range where the energy of the valence band does not become smaller than that of the barrier layer formed of AsP.

【0061】また、クラッド層22、26は、InP層
でなくてもよく、MQW層24のバリア層やガイド層よ
りもバンドギャップエネルギーの大きなGaxIn1-x
y1-y (0≦x<1、0≦y<1)層を用いてもよ
い。
The cladding layers 22 and 26 need not be InP layers, but may be Ga x In 1 -x A having a larger band gap energy than the barrier layers and guide layers of the MQW layer 24.
s y P 1-y (0 ≦ x <1,0 ≦ y <1) layer may be used.

【0062】図6は、本発明の半導体発光素子及び半導
体発光素子の製造方法の第3の実施の形態を示す図であ
り、本実施の形態は、GaInNAsP活性層(井戸
層)がInP基板に完全には格子整合しておらず臨界膜
厚以内の厚さで歪を有しているもので、請求項1〜請求
項4に対応するものである。
FIG. 6 is a view showing a third embodiment of the semiconductor light emitting device and the method for manufacturing the semiconductor light emitting device according to the present invention. In this embodiment, a GaInNAsP active layer (well layer) is formed on an InP substrate. It is not completely lattice-matched and has a strain within a critical film thickness, and corresponds to claims 1 to 4.

【0063】図6は、半導体発光素子30の積層構造を
示した正面断面図であり、半導体発光素子30は、n型
InP層である被成長基板31上に、n型InP層で形
成されたクラッド層32、GaInAsP層で形成され
たガイド層33、MQW層34、GaInAsP層で形
成されたガイド層35、p型InP層で形成されたクラ
ッド層36及びp+ 型InGaAs層で形成されたキャ
ップ層37が順次積層されている。そして、MQW層3
4は、GaInNAsP層で形成された井戸層と、Ga
InAsP層で形成されたバリア層と、を有している。
FIG. 6 is a front sectional view showing a laminated structure of the semiconductor light emitting device 30. The semiconductor light emitting device 30 is formed of an n-type InP layer on a growth substrate 31 which is an n-type InP layer. Cladding layer 32, guide layer 33 formed of GaInAsP layer, MQW layer 34, guide layer 35 formed of GaInAsP layer, clad layer 36 formed of p-type InP layer, and cap formed of p + -type InGaAs layer The layers 37 are sequentially stacked. And MQW layer 3
4 is a well layer formed of a GaInNAsP layer,
A barrier layer formed of an InAsP layer.

【0064】MQW層34のGaInNAsP層で形成
された井戸層(活性層)は、InPで形成された被成長
基板31に完全には格子整合しておらず、臨界膜厚以内
の厚さで歪を持っている。すなわち、半導体発光素子3
0は、上記第2の実施の形態のMQW層21と比較し
て、MQW層34のGaInNAsP層で形成された井
戸層(活性層)の格子定数がInP層である被成長基板
31よりも大きく、圧縮歪を有している。
The well layer (active layer) formed of the GaInNAsP layer of the MQW layer 34 is not completely lattice-matched to the growth substrate 31 formed of InP, and has a strain within a critical thickness. have. That is, the semiconductor light emitting element 3
0 indicates that the lattice constant of the well layer (active layer) formed of the GaInNAsP layer of the MQW layer 34 is larger than that of the growth substrate 31 which is the InP layer, as compared with the MQW layer 21 of the second embodiment. , And has a compression strain.

【0065】すなわち、半導体発光素子30は、波長
1.55μmのGaInNAsP層である井戸層とIn
P層である被成長基板31に格子整合し波長が1.3μ
mであるGaInAsP層であるバリア層とで形成され
たMQW層34、ガイド層33、35、InP層である
クラッド層32、36を有したSCH−MQW構造とな
っている。
In other words, the semiconductor light emitting element 30 has a well layer, which is a GaInNAsP layer having a wavelength of 1.55 μm, and an In layer.
The wavelength is 1.3 μm, which is lattice-matched to the growth substrate 31 which is a P layer.
The SCH-MQW structure has an MQW layer 34 formed of a GaInAsP layer, which is a m layer, and guide layers 33, 35, and cladding layers 32, 36, which are InP layers.

【0066】そして、半導体発光素子30は、そのMQ
W層34の井戸層を、InP層よりも格子定数が大きく
波長が1.55μmよりも短い条件のGaInAsPに
対してNを少量添加して、波長と格子定数を制御してい
る。すなわち、上記第2の実施の形態に比較して、格子
定数の大きいGaInAsPに対してNを添加してMQ
W層34の圧縮歪井戸層を形成している。このようにG
aInAsPは、Nを添加することで、格子定数が小さ
くなり、波長が長波長になる。
Then, the semiconductor light emitting element 30 has its MQ
The wavelength and the lattice constant of the well layer of the W layer 34 are controlled by adding a small amount of N to GaInAsP having a lattice constant larger than that of the InP layer and a wavelength shorter than 1.55 μm. That is, compared to the second embodiment, N is added to GaInAsP having a larger lattice
A compression strain well layer of the W layer 34 is formed. Thus G
When N is added to aInAsP, the lattice constant becomes smaller and the wavelength becomes longer.

【0067】また、GaInAsPにNを添加すると、
Nの電気陰性度が大きいために、バンドギャップエネル
ギーを小さくすることができるとともに、伝導帯のバン
ド不連続を大きくすることができる。
When N is added to GaInAsP,
Since the electronegativity of N is large, the band gap energy can be reduced and the band discontinuity of the conduction band can be increased.

【0068】したがって、従来の材料系であるGaIn
AsP/InP系材料を用いた半導体レーザーに比較し
て、注入キャリアのオーバーフローを大幅に減少させる
ことができ、温度特性を画期的に向上させることができ
る。
Therefore, the conventional material system GaIn
Compared to a semiconductor laser using an AsP / InP-based material, the overflow of injected carriers can be significantly reduced, and the temperature characteristics can be dramatically improved.

【0069】そして、MQW層34のGaInNAsP
層である井戸層の組成比は、MQW層34のGaInA
sP層であるバリア層よりも価電子帯のエネルギーが小
さくならない範囲で選ぶことができる。
Then, the GaInNAsP of the MQW layer 34 is formed.
The composition ratio of the well layer, which is a layer, is GaInA of the MQW layer 34.
It can be selected in a range where the energy of the valence band does not become smaller than that of the barrier layer which is the sP layer.

【0070】さらに、半導体発光素子30においては、
歪量子井戸の効果により、閾値電流密度を低下させるこ
とができる。
Further, in the semiconductor light emitting device 30,
The threshold current density can be reduced by the effect of the strained quantum well.

【0071】なお、本実施の形態においては、MQW層
34のGaInNAsPである井戸層(活性層)がIn
P層である被成長基板31よりも格子定数が大きく、圧
縮歪を有している場合について説明したが、MQW層3
4のGaInNAsPである井戸層(活性層)は、In
P層である被成長基板31よりも格子定数が小さく、引
っ張り歪を有しているものであってもよい。
In this embodiment, the well layer (active layer) of GaInNAsP of the MQW layer 34 is formed of In.
The case where the lattice constant is larger than that of the growth substrate 31 which is the P layer and the substrate has the compressive strain has been described.
4 is a GaInNAsP well layer (active layer).
The lattice constant may be smaller than the growth substrate 31 which is the P layer, and the substrate may have tensile strain.

【0072】図7は、本発明の半導体発光素子及び半導
体発光素子の製造方法の第4の実施の形態を示す図であ
り、本実施の形態は、MQW層のGaInNAsPであ
る井戸層(活性層)がInP基板に完全には格子整合し
ておらず、臨界膜厚以内の厚さで歪を有しているもの
で、請求項1〜請求項6に対応するものである。
FIG. 7 is a view showing a fourth embodiment of the semiconductor light emitting device and the method of manufacturing the semiconductor light emitting device according to the present invention. In this embodiment, the well layer (active layer) of GaInNAsP of the MQW layer is used. ) Is not perfectly lattice-matched to the InP substrate, and has a strain within a critical film thickness, and corresponds to claims 1 to 6.

【0073】図7において、半導体発光素子40は、n
型InP層で形成された被成長基板41上に、n型In
P層で形成されたクラッド層42、GaInAsP層で
形成されたガイド層43、MQW層44、GaInAs
P層で形成されたガイド層45、p型InP層で形成さ
れたクラッド層46及びp+ 型InGaAs層で形成さ
れキャップ層47が順次積層されており、MQW層44
は、GaInNAsP層で形成された井戸層(圧縮層)
と、GaInAsP層で形成されたバリア層と、を有し
ている。
In FIG. 7, the semiconductor light emitting device 40 has n
N-type InP is formed on a growth substrate 41 formed of an n-type InP layer.
Cladding layer 42 formed of P layer, guide layer 43 formed of GaInAsP layer, MQW layer 44, GaInAs
A guide layer 45 formed of a P layer, a clad layer 46 formed of a p-type InP layer, and a cap layer 47 formed of a p + -type InGaAs layer are sequentially laminated.
Is a well layer (compression layer) formed of a GaInNAsP layer
And a barrier layer formed of a GaInAsP layer.

【0074】すなわち、半導体発光素子40は、その活
性領域が、歪補償型MQW(多重量子井戸)構造となっ
ており、GaInNAsP層で形成された井戸層(活性
層)の格子定数が、InP層である被成長基板41の格
子定数よりも大きく、圧縮歪を有しているとともに、G
aInAsP層で形成されたバリア層の格子定数が、I
nP層である被成長基板41の格子定数よりも小さく、
引っ張り歪を有している。
That is, the active region of the semiconductor light emitting device 40 has a strain-compensated MQW (multiple quantum well) structure, and the lattice constant of a well layer (active layer) formed of a GaInNAsP layer is an InP layer. Is larger than the lattice constant of the substrate 41 to be grown, has a compressive strain, and
The lattice constant of the barrier layer formed of the aInAsP layer is I
smaller than the lattice constant of the growth substrate 41 which is an nP layer,
It has tensile strain.

【0075】そして、MQW層44の井戸層は、InP
層である被成長基板41よりもその格子定数が大きく、
波長が1.55μmより短い条件のGaInAsPに対
してNを少量添加して、波長と格子定数を制御すること
により、上記第2の実施の形態に比較して、格子定数の
大きいGaInAsPに対してNを添加して、圧縮歪井
戸層に形成されている。
The well layer of the MQW layer 44 is made of InP.
The lattice constant is larger than that of the growth substrate 41 which is a layer,
By adding a small amount of N to GaInAsP having a wavelength shorter than 1.55 μm and controlling the wavelength and the lattice constant, GaInAsP having a larger lattice constant as compared with the second embodiment can be obtained. N is added to form a compressive strain well layer.

【0076】すなわち、GaInAsPにNを添加する
と、格子定数は小さくなり、波長は長波長になる。ま
た、GaInAsPにNを添加すると、Nの電気陰性度
が大きいため、バンドギャップエネルギーを小さくする
ことができるとともに、伝導帯のバンド不連続を大きく
することができ、同じ波長1.55μmに対応するGa
InAsPを用いる場合に比較して、伝導帯のバンド不
連続が大きくなる。したがって、従来の材料系であるG
aInAsP/InP系材料を用いた半導体レーザーに
比較して、注入キャリアのオーバーフローを激減させる
ことができ、温度特性を画期的に改善することができ
る。
That is, when N is added to GaInAsP, the lattice constant becomes smaller and the wavelength becomes longer. Further, when N is added to GaInAsP, the electronegativity of N is large, so that the band gap energy can be reduced and the band discontinuity of the conduction band can be increased, which corresponds to the same wavelength of 1.55 μm. Ga
The band discontinuity of the conduction band becomes larger as compared with the case where InAsP is used. Therefore, the conventional material system G
Compared with a semiconductor laser using aInAsP / InP-based material, the overflow of injected carriers can be drastically reduced, and the temperature characteristics can be dramatically improved.

【0077】また、MQW層44のGaInNAsP層
である井戸層の組成比は、GaInAsP層であるバリ
ア層よりも、価電子帯のエネルギーが小さくならない範
囲で選ぶことができる。
The composition ratio of the well layer, which is the GaInNAsP layer, of the MQW layer 44 can be selected within a range where the energy of the valence band does not become smaller than that of the barrier layer, which is the GaInAsP layer.

【0078】さらに、本実施の形態の半導体発光素子4
0においては、歪量子井戸の効果により、閾値電流密度
を低下させることができる。
Further, the semiconductor light emitting device 4 of the present embodiment
At 0, the threshold current density can be reduced due to the effect of the strained quantum well.

【0079】なお、本実施の形態においては、MQW層
44のGaInNAsP層である井戸層(活性層)を圧
縮歪層、GaInAsP層であるバリア層を引っ張り歪
層としているが、GaInNAsP層である井戸層(活
性層)を引っ張り歪層、GaInAsP層であるバリア
層を圧縮歪層としてもよい。
In the present embodiment, the well layer (active layer) as the GaInNAsP layer of the MQW layer 44 is a compression strain layer, and the barrier layer as a GaInAsP layer is a tensile strain layer. The layer (active layer) may be a tensile strain layer, and the barrier layer, which is a GaInAsP layer, may be a compression strain layer.

【0080】図8は、本発明の半導体発光素子及び半導
体発光素子の製造方法の第5の実施の形態を示す図であ
り、本実施の形態は、InNAsP層を井戸層とし、G
aInNAsP層をバリア層とした歪補償型MQW(多
重量子井戸)構造を有しているもので、請求項1〜請求
項5及び請求項7に対応するものである。
FIG. 8 is a diagram showing a fifth embodiment of the semiconductor light emitting device and the method of manufacturing the semiconductor light emitting device according to the present invention. In this embodiment, the InNAsP layer is used as a well layer,
It has a strain-compensated MQW (Multiple Quantum Well) structure using an aInNAsP layer as a barrier layer, and corresponds to claims 1 to 5 and 7.

【0081】図8において、半導体発光素子50は、n
型InP層で形成された被成長基板51上に、n型In
P層で形成されたクラッド層52、GaInAsP層で
形成されたガイド層53、MQW層54、GaInAs
P層で形成されたガイド層55、p型InP層で形成さ
れたクラッド層56及びp+ 型InGaAsで形成され
たキャップ層57が順次積層されている。
In FIG. 8, the semiconductor light emitting device 50 has n
N-type InP is formed on a growth substrate 51 formed of the n-type InP layer.
Cladding layer 52 formed of P layer, guide layer 53 formed of GaInAsP layer, MQW layer 54, GaInAs
A guide layer 55 formed of a P layer, a cladding layer 56 formed of a p-type InP layer, and a cap layer 57 formed of p + -type InGaAs are sequentially stacked.

【0082】MQW層54は、InNAsP層で形成さ
れた井戸層と、GaInNAsP層で形成されたバリア
層と、を有した歪補償型MQW(多重量子井戸)構造に
形成されており、InNAsP層で形成されている井戸
層の格子定数が、InP層で形成されている被成長基板
51の格子定数よりも大きく、圧縮歪を有しているとと
もに、GaInNAsP層で形成されているバリア層の
格子定数が、InP層である被成長基板51の格子定数
よりも小さく、引っ張り歪を有している。
The MQW layer 54 is formed in a strain-compensated MQW (multiple quantum well) structure having a well layer formed of an InNAsP layer and a barrier layer formed of a GaInNAsP layer. The lattice constant of the formed well layer is larger than the lattice constant of the growth substrate 51 formed of the InP layer, has a compressive strain, and has a lattice constant of the barrier layer formed of the GaInNAsP layer. Are smaller than the lattice constant of the substrate to be grown 51, which is an InP layer, and have tensile strain.

【0083】そして、MQW層54の井戸層は、InP
層である被成長基板51よりも格子定数が大きく、波長
が1.55μmよりも短い条件のInAsPに対してN
を少量添加して、波長と格子定数を制御することにより
形成されている。
The well layer of the MQW layer 54 is made of InP.
The lattice constant of InAsP is larger than that of the substrate 51 to be grown, and the wavelength is shorter than 1.55 μm.
Is added to control the wavelength and the lattice constant.

【0084】したがって、本実施の形態の半導体発光素
子50により、歪補償型MQW(多重量子井戸)を用い
た効果を得ることができる。
Therefore, with the semiconductor light emitting device 50 of the present embodiment, an effect using a strain-compensated MQW (multiple quantum well) can be obtained.

【0085】なお、本実施の形態においては、MQW層
54のGaInNAsP層であるバリア層の成長条件
は、InNAsP層である井戸層の成長条件に対して、
Gaの原料(本実施の形態では、TMG)を添加したも
のであり、また、In、N、As及びPの原料の供給量
は、同じである。
In the present embodiment, the growth condition of the barrier layer that is the GaInNAsP layer of the MQW layer 54 is different from the growth condition of the well layer that is the InNAsP layer.
The raw material of Ga (TMG in this embodiment) is added, and the supply amounts of the raw materials of In, N, As, and P are the same.

【0086】このように、InNAsP層である井戸層
の格子定数が、InP層である被成長基板51よりも大
きいと、Gaの添加量を制御することにより、GaIn
NAsP層であるバリア層の格子定数を、InP層であ
る被成長基板51に格子整合させたり、InP層である
被成長基板51よりも小さくすることができる。
As described above, when the lattice constant of the well layer as the InNAsP layer is larger than that of the growth substrate 51 as the InP layer, GaIn is controlled by controlling the amount of Ga to be added.
The lattice constant of the barrier layer, which is an NAsP layer, can be lattice-matched to the growth substrate 51, which is an InP layer, or can be smaller than that of the growth substrate 51, which is an InP layer.

【0087】また、MQW層54の井戸層とバリア層の
両方にNを含んでいるので、供給量の大きいNの原料を
井戸層とバリア層の成長時に反応室11に供給したり、
供給を止めたりする必要がなくなり、特に、MOCVD
法においては、ガスの流れの乱れを抑制することがで
き、容易に、かつ、再現性よく良好な界面を形成するこ
とができる。
Further, since N is contained in both the well layer and the barrier layer of the MQW layer 54, a large amount of N is supplied to the reaction chamber 11 during the growth of the well layer and the barrier layer.
There is no need to stop supply, especially for MOCVD
In the method, the turbulence of the gas flow can be suppressed, and a good interface can be easily formed with good reproducibility.

【0088】なお、本実施の形態においては、In、
N、As及びPの原料の供給量は、変えないで作成した
が、変えても同様に適用することができる。
In this embodiment, In,
Although the supply amounts of the N, As, and P raw materials were prepared without changing, the same can be applied even if the supply amounts were changed.

【0089】また、本実施の形態のMQW層54の井戸
層は、Gaを含んでいない場合について説明したが、バ
リア層のGa組成をさらに大きくする等によりバリア層
のバンドギャップエネルギーの方を大きくすると、Ga
を含んでいてもよい。
Although the case where the well layer of the MQW layer 54 of the present embodiment does not contain Ga has been described, the band gap energy of the barrier layer is increased by increasing the Ga composition of the barrier layer. Then, Ga
May be included.

【0090】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the preferred embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. It goes without saying that it is possible.

【0091】[0091]

【発明の効果】請求項1記載の発明の半導体発光素子に
よれば、少なくともNを含む混晶半導体GaaIn1-a
bAsc1-b-c (0≦a<1、0<b<1、0≦c<
1)層を発光層として用いた積層構造を有する半導体発
光素子であって、InP基板上に積層構造を形成し、当
該積層構造を発光層と当該発光層よりもバンドギャップ
エネルギーの大きい他の層により形成されたヘテロ接合
を含むものとしているので、1.3μm帯、1.5μm
帯に対応した値よりわずかに大きいGaInAsPに対
してNをわずかに添加するだけで、1.3μm帯、1.
5μm帯等の発光層となるGaaIn1-abAsc
1-b-c (0≦a<1、0<b<1、0≦c<1)層を形
成することができ、従来のInP基板上に形成した材料
系に比べて伝導帯のバンド不連続を飛躍的に大きくし
て、注入キャリアの閉じ込め効率を向上させることがで
きる。したがって、半導体発光素子を温度特性が良好な
ものとすることができるとともに、高性能の1.3μm
帯、1.5μm帯等の長波長の半導体発光素子を簡単、
かつ、容易に製造することができる。
According to the semiconductor light emitting device of the first aspect of the present invention, the mixed crystal semiconductor Ga a In 1-a N containing at least N is provided.
b As c P 1-bc ( 0 ≦ a <1,0 <b <1,0 ≦ c <
1) A semiconductor light-emitting element having a stacked structure in which a layer is used as a light-emitting layer, wherein the stacked structure is formed on an InP substrate, and the stacked structure includes the light-emitting layer and another layer having higher band gap energy than the light-emitting layer. And 1.3 μm band, 1.5 μm
With a slight addition of N to GaInAsP, which is slightly larger than the value corresponding to the band, the 1.3 μm band, 1.
A light emitting layer of 5μm band such as Ga a In 1-a N b As c P
1-bc (0 ≦ a <1, 0 <b <1, 0 ≦ c <1) layers can be formed, and the conduction band discontinuity can be reduced as compared with a conventional material system formed on an InP substrate. By dramatically increasing the size, the efficiency of confining injected carriers can be improved. Therefore, the temperature characteristics of the semiconductor light emitting device can be improved, and the high performance of 1.3 μm can be obtained.
Band, 1.5μm band and other long wavelength semiconductor light emitting devices
And it can be easily manufactured.

【0092】請求項2記載の発明の半導体発光素子によ
れば、発光層を、GaaIn1-abAsc1-b-c (0
≦a≦1、0<b<1、0≦c<1)層で形成し、ガイ
ド層、バリア層あるいはクラッド層を、発光層よりもバ
ンドギャップエネルギーの大きいGadIn1-deAsf
1-e-f (0≦d<1、0≦e<1、0≦f<1)層で
形成しているので、格子定数及びバンドギャップエネル
ギー等を制御して、発光層と当該発光層よりもバンドギ
ャップエネルギーの大きい他の層により形成されたヘテ
ロ接合を含む積層構造を形成することができ、温度特性
が良好で、高性能な長波長の半導体発光素子を容易に製
造することができる。
[0092] According to the semiconductor light-emitting device of the second aspect of the present invention, the light-emitting layer, Ga a In 1-a N b As c P 1-bc (0
≦ a ≦ 1, 0 <b <1, 0 ≦ c <1) layers, and the guide layer, the barrier layer or the clad layer is formed of Ga d In 1-d Ne As having a band gap energy larger than that of the light emitting layer. f
Since it is formed of P 1-ef (0 ≦ d <1, 0 ≦ e <1, 0 ≦ f <1) layers, the lattice constant, band gap energy, and the like are controlled so that the light emitting layer and the light emitting layer Also, a laminated structure including a heterojunction formed by another layer having a large band gap energy can be formed, and a high-performance long-wavelength semiconductor light-emitting device having good temperature characteristics and high performance can be easily manufactured.

【0093】請求項3記載の発明の半導体発光素子によ
れば、発光層を、GaaIn1-abAsc1-b-c (0≦
a≦1、0<b<1、0≦c<1)層で形成し、バリア
層及びガイド層を、GadIn1-de Asf1-e-f(0
≦d≦1、0≦e<1、0≦f<1)層で形成し、クラ
ッド層を、バリア層及びガイド層よりもバンドギャップ
エネルギーの大きいGaxIn1-xAsy1-y(0≦x<
1、0≦y<1)層で形成しているので、SCH構造や
量子井戸構造を形成することができ、閾値電流を低減さ
せ、また、出力を向上させて、半導体発光素子の素子性
能を向上させることができる。
[0093] According to the semiconductor light-emitting device of the third aspect of the present invention, the light-emitting layer, Ga a In 1-a N b As c P 1-bc (0 ≦
a ≦ 1,0 <b <formed by 1,0 ≦ c <1) layer, the barrier layer and the guide layer, Ga d In 1-d N e As f P 1-ef (0
≦ d ≦ 1,0 ≦ e <1,0 ≦ f <1) is formed by layer, the cladding layer than the barrier layer and the guide layer of the band gap energy larger Ga x In 1-x As y P 1-y (0 ≦ x <
1, 0 ≦ y <1), the SCH structure and the quantum well structure can be formed, the threshold current can be reduced, the output can be improved, and the device performance of the semiconductor light emitting device can be improved. Can be improved.

【0094】請求項4記載の発明の半導体発光素子によ
れば、GaaIn1-abAsc1-b- c (0≦a<1、0
<b<1、0≦c<1)層で形成された発光層が、ミス
フィット転位の発生する臨界歪量以内の格子歪を有して
いるので、歪量子井戸構造を形成することができ、閾値
電流を低減させて、半導体発光素子の素子性能を向上さ
せることができる。
[0094] According to the semiconductor light-emitting device of the fourth aspect of the present invention, Ga a In 1-a N b As c P 1-b- c (0 ≦ a <1,0
Since the light emitting layer formed of the <b <1, 0 ≦ c <1) layers has a lattice strain within a critical strain amount at which misfit dislocation occurs, a strained quantum well structure can be formed. By reducing the threshold current, the device performance of the semiconductor light emitting device can be improved.

【0095】請求項5記載の発明の半導体発光素子によ
れば、発光層が、ミスフィット転位の発生する臨界歪量
以内の圧縮格子歪を有し、バリア層が、ミスフィット転
位の発生する臨界歪量以内の引っ張り格子歪を有してい
るので、歪補償型の量子井戸素子を形成することがで
き、井戸層(発光層)の歪を補償して、適切な歪量を有
する組成に制御することにより、井戸層の組成の自由度
を大きくしたり、井戸層の数を多くして、閾値電流密度
を低減することができる。したがって、半導体発光素子
の素子性能を向上させることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the light emitting layer has a compression lattice strain within a critical strain amount at which misfit dislocations occur, and the barrier layer has a critical lattice strain at which misfit dislocations occur. Since it has a tensile lattice strain within the strain amount, a strain-compensated quantum well device can be formed, and the composition of the well layer (light-emitting layer) is controlled to have an appropriate strain amount by compensating for the strain. By doing so, it is possible to increase the degree of freedom of the composition of the well layer or increase the number of well layers, thereby reducing the threshold current density. Therefore, the device performance of the semiconductor light emitting device can be improved.

【0096】請求項6記載の発明の半導体発光素子によ
れば、発光層が、ミスフィット転位の発生する臨界歪量
以内の引っ張り格子歪を有し、バリア層が、ミスフィッ
ト転位の発生する臨界歪量以内の圧縮格子歪を有してい
るので、歪補償型の量子井戸を形成することができ、井
戸層(発光層)の歪を補償して、適正な歪量を組成に制
御することができる。したがって、井戸層の組成の自由
度を大きくしたり、井戸層の数を多くすることにより、
閾値電流密度を低減し、半導体発光素子の素子性能を向
上させることができる。
According to the semiconductor light emitting device of the present invention, the light emitting layer has a tensile lattice strain within a critical strain amount at which misfit dislocation occurs, and the barrier layer has a critical strain at which misfit dislocation occurs. Since it has a compression lattice strain within the strain amount, it is possible to form a strain compensation type quantum well, and to compensate for the strain in the well layer (light emitting layer) and control the appropriate strain amount to the composition. Can be. Therefore, by increasing the degree of freedom of the composition of the well layer or increasing the number of well layers,
The threshold current density can be reduced, and the device performance of the semiconductor light emitting device can be improved.

【0097】請求項7記載の発明の半導体発光素子の製
造方法によれば、Nを含んだGadIn1-deAsf
1-e-f (0≦d<1、0≦e<1、0≦f<1)層か
らなるクラッド層、ガイド層あるいはバリア層を、Ga
原料供給の有無あるいはGa原料の供給量の増減により
ヘテロ接合を形成し、そのGa組成を、GaaIn1-a
bAsc1-b-c (0≦a<1、0<b<1、0≦c<
1)層で形成された発光層のGa組成よりも大きく形成
しているので、V族原料の供給量に比較して少ないIII
族原料の供給量を変更するだけでで済み、供給量の多い
Nの原料を発光層とバリア層の成長時に被成長基板上に
供給したり、供給を止めたりする必要がなく、気相成長
等の場合に、ガスの流れの乱れを抑制することができ、
半導体発光素子を容易に、かつ、再現性良く製造するこ
とができる。
[0097] According to the manufacturing method of the semiconductor light emitting device of the present invention according to claim 7, including the N Ga d In 1-d N e As f P
A 1-ef (0 ≦ d <1, 0 ≦ e <1, 0 ≦ f <1) cladding layer, guide layer or barrier layer is formed of Ga
A heterojunction is formed by the presence or absence of a raw material supply or an increase or decrease in the supply amount of a Ga raw material, and the Ga composition is changed to Ga a In 1- aN
b As c P 1-bc ( 0 ≦ a <1,0 <b <1,0 ≦ c <
1) Since the light-emitting layer formed of the layer is formed to have a Ga composition larger than that of the light-emitting layer, the light-emitting layer III is smaller than the supply amount of the group V raw material.
It is only necessary to change the supply amount of the group material, and it is not necessary to supply or stop the supply of the N material having a large supply amount onto the substrate to be grown during the growth of the light emitting layer and the barrier layer. In such a case, the turbulence of the gas flow can be suppressed,
A semiconductor light emitting device can be manufactured easily and with good reproducibility.

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

【図1】本発明の半導体発光素子及び半導体発光素子の
製造方法の第1の実施の形態を適用した半導体発光素子
の層構造の正面断面図。
FIG. 1 is a front sectional view of a layer structure of a semiconductor light emitting device to which a first embodiment of a semiconductor light emitting device and a method of manufacturing the semiconductor light emitting device according to the present invention is applied.

【図2】図1の半導体発光素子を製造するためのMOC
VD装置の反応室部分の概略構成図。
FIG. 2 is an MOC for manufacturing the semiconductor light emitting device of FIG.
The schematic block diagram of the reaction chamber part of a VD apparatus.

【図3】本発明の半導体発光素子及び半導体発光素子の
製造方法の第2の実施の形態を適用した半導体発光素子
の層構造の正面断面図。
FIG. 3 is a front sectional view of a layer structure of a semiconductor light emitting device to which a second embodiment of the semiconductor light emitting device and the method for manufacturing the semiconductor light emitting device according to the present invention is applied.

【図4】GaInAsPにNを添加する前のGaInA
sP井戸層とGaInAsPバリア層及びガイド層の伝
導帯側のバンドギャップエネルギーを示す図。
FIG. 4 shows GaInA before adding N to GaInAsP.
The figure which shows the band gap energy of the conduction band side of a sP well layer, a GaInAsP barrier layer, and a guide layer.

【図5】GaInAsPにNを添加したGaInNAs
P井戸層とGaInAsPバリア層及びガイド層の伝導
帯側のバンドギャップエネルギーを示す図。
FIG. 5 shows GaInNAs obtained by adding N to GaInAsP.
The figure which shows the band gap energy of the conduction band side of P well layer, GaInAsP barrier layer, and guide layer.

【図6】本発明の半導体発光素子及び半導体発光素子の
製造方法の第3の実施の形態を適用した半導体発光素子
の層構造の正面断面図。
FIG. 6 is a front sectional view of a layer structure of a semiconductor light emitting device to which a third embodiment of the semiconductor light emitting device and the method of manufacturing the semiconductor light emitting device according to the present invention is applied.

【図7】本発明の半導体発光素子及び半導体発光素子の
製造方法の第4の実施の形態を適用した半導体発光素子
の層構造の正面断面図。
FIG. 7 is a front sectional view of a layer structure of a semiconductor light emitting device to which a fourth embodiment of the semiconductor light emitting device and the method for manufacturing the semiconductor light emitting device according to the present invention is applied.

【図8】本発明の半導体発光素子及び半導体発光素子の
製造方法の第5の実施の形態を適用した半導体発光素子
の層構造の正面断面図。
FIG. 8 is a front sectional view of a layer structure of a semiconductor light emitting device to which a fifth embodiment of the semiconductor light emitting device and the method of manufacturing the semiconductor light emitting device according to the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体発光素子 2 被成長基板 3 クラッド層 4 活性層 5 クラッド層 6 キャップ層 10 MOCVD装置 11 反応室 12 石英反応管 13 冷却管 14 ガス供給口 15 排気管 16 カーボンサセプター 17 高周波加熱コイル 18 熱電対 20、30、40、50 半導体発光素子 21、31、41、51 被成長基板 22、32、42、52 クラッド層 23、33、43、53 ガイド層 24、34、44、54 MQW層 25、35、45、55 ガイド層 26、36、46、56 クラッド層 27、37、47、57 キャップ層 Reference Signs List 1 semiconductor light emitting element 2 substrate to be grown 3 clad layer 4 active layer 5 clad layer 6 cap layer 10 MOCVD apparatus 11 reaction chamber 12 quartz reaction tube 13 cooling pipe 14 gas supply port 15 exhaust pipe 16 carbon susceptor 17 high frequency heating coil 18 thermocouple 20, 30, 40, 50 Semiconductor light emitting device 21, 31, 41, 51 Substrate to be grown 22, 32, 42, 52 Cladding layer 23, 33, 43, 53 Guide layer 24, 34, 44, 54 MQW layer 25, 35 , 45, 55 Guide layers 26, 36, 46, 56 Cladding layers 27, 37, 47, 57 Cap layers

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】発光層とクラッド層、発光層とガイド層と
クラッド層、あるいは、発光層とバリア層とガイド層と
クラッド層が積層された積層構造からなる半導体発光素
子において、前記発光層は、少なくともNを含む混晶半
導体GaaIn1-abAsc1-b-c (0≦a<1、0<
b<1、0≦c<1)層で形成され、前記積層構造は、
InP基板上に形成され、かつ、前記発光層と当該発光
層よりもバンドギャップエネルギーの大きい他の層によ
り形成されたヘテロ接合を含むことを特徴とする半導体
発光素子。
1. A semiconductor light emitting device having a laminated structure in which a light emitting layer and a clad layer, a light emitting layer, a guide layer, and a clad layer, or a light emitting layer, a barrier layer, a guide layer, and a clad layer are stacked. at least mixed crystal semiconductor containing N Ga a In 1-a N b As c P 1-bc (0 ≦ a <1,0 <
b <1, 0 ≦ c <1) layers, wherein the laminated structure is
A semiconductor light-emitting device comprising: a heterojunction formed on an InP substrate and formed by the light-emitting layer and another layer having a band gap energy larger than that of the light-emitting layer.
【請求項2】前記ガイド層、前記バリア層あるいは前記
クラッド層は、前記発光層よりもバンドギャップエネル
ギーの大きいGadIn1-deAsf1-e-f (0≦d<
1、0≦e<1、0≦f<1)層で形成されていること
を特徴とする請求項1記載の半導体発光素子。
Wherein said guide layer, the barrier layer or the cladding layer is larger Ga d In 1-d N e As f P 1-ef (0 ≦ d bandgap energy than the light emitting layer <
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting device is formed of 1,0≤e <1,0≤f <1) layers.
【請求項3】前記バリア層及び前記ガイド層は、Gad
In1-de Asf1-e-f(0≦d≦1、0≦e<1、
0≦f<1)層で形成され、前記クラッド層は、前記バ
リア層及び前記ガイド層よりもバンドギャップエネルギ
ーの大きいGaxIn1-xAsy1-y(0≦x<1、0≦
y<1)層で形成されていることを特徴とする請求項1
記載の半導体発光素子。
3. The method according to claim 1, wherein the barrier layer and the guide layer are formed of Ga d
In 1-d N e As f P 1-ef (0 ≦ d ≦ 1,0 ≦ e <1,
Formed by 0 ≦ f <1) layer, the cladding layer is larger Ga x In 1-x As y P 1-y (0 ≦ x bandgap energy than the barrier layer and the guide layer <1,0 ≤
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein y <1) is formed.
The semiconductor light-emitting device according to claim 1.
【請求項4】前記発光層は、ミスフィット転位の発生す
る臨界歪量以内の格子歪を有していることを特徴とする
請求項1から請求項3のいずれかに記載の半導体発光素
子。
4. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said light emitting layer has a lattice strain within a critical strain amount at which misfit dislocation occurs.
【請求項5】前記発光層は、ミスフィット転位の発生す
る臨界歪量以内の圧縮格子歪を有し、GadIn1-de
Asf1-e-f (0≦d<1、0≦e<1、0≦f<
1)層で形成された前記バリア層は、ミスフィット転位
の発生する臨界歪量以内の引っ張り格子歪を有している
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記
載の半導体発光素子。
Wherein said light emitting layer has a compressive lattice strain within the critical strain amount generated of misfit dislocations, Ga d In 1-d N e
As f P 1-ef (0 ≦ d <1, 0 ≦ e <1, 0 ≦ f <
4. The semiconductor according to claim 1, wherein the barrier layer formed of 1) a layer has a tensile lattice strain within a critical strain amount at which misfit dislocation occurs. 5. Light emitting element.
【請求項6】前記発光層は、ミスフィット転位の発生す
る臨界歪量以内の引っ張り格子歪を有し、GadIn1-d
eAsf1-e-f (0≦d<1、0≦e<1、0≦f<
1)層で形成された前記バリア層は、ミスフィット転位
の発生する臨界歪量以内の圧縮格子歪を有していること
を特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の
半導体発光素子。
6. The light emitting layer has a tensile lattice strain within a critical strain amount at which misfit dislocations are generated, and comprises Ga d In 1 -d.
N e As f P 1-ef (0 ≦ d <1,0 ≦ e <1,0 ≦ f <
The semiconductor according to any one of claims 1 to 3, wherein the barrier layer formed of (1) a layer has a compressive lattice strain within a critical strain amount at which misfit dislocation occurs. Light emitting element.
【請求項7】前記請求項1から請求項6記載の前記Nを
含んだGaaIn1-abAsc1-b- c (0≦a<1、0
<b<1、0≦c<1)層で形成された前記発光層及び
Nを含んだGadIn1-deAsf1-e-f (0≦d<
1、0≦e<1、0≦f<1)層からなる前記クラッド
層、前記ガイド層あるいは前記バリア層を有した半導体
発光素子の製造方法であって、前記クラッド層、前記ガ
イド層あるいは前記バリア層は、Ga原料の供給の有無
あるいはGa原料の供給量の増減によりヘテロ接合が形
成され、そのGa組成が前記発光層のGa組成よりも大
きく形成されていることを特徴とする半導体発光素子の
製造方法。
7. including the N of claim 6, wherein the said claim 1 Ga a In 1-a N b As c P 1-b- c (0 ≦ a <1,0
<B <1,0 ≦ c <1 ) including the light emitting layer and N formed by the layer Ga d In 1-d N e As f P 1-ef (0 ≦ d <
1, 0 ≦ e <1, 0 ≦ f <1) a method for manufacturing a semiconductor light emitting device having the clad layer, the guide layer or the barrier layer comprising a layer, wherein the clad layer, the guide layer or the A semiconductor light emitting device, wherein a heterojunction is formed in the barrier layer by the presence / absence of the supply of a Ga source or by an increase / decrease in the supply amount of the Ga source, and the Ga composition is formed larger than the Ga composition of the light emitting layer. Manufacturing method.
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