【手続補正書】
【提出日】平成15年10月1日(2003.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法及び光ファイバー通信システム


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光層とクラッド層、あるいは、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、Ｎを含む混晶半導体ＧａａＩｎ１−ａＮｂＡｓｃＰ１−ｂ−ｃ（０≦ａ≦１、０＜ｂ＜１、０≦ｃ＜１）層で形成され、前記発光層と直接接する前記クラッド層、あるいは、前記ガイド層、あるいは、前記バリア層は、ＧａＡｓ以外のＡｌを含まない半導体層で形成されていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
発光層とクラッド層、あるいは、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り、ＧａＡｓ基板上に形成される半導体発光素子において、前記発光層は、Ｎを含む混晶半導体ＧａａＩｎ１−ａＮｂＡｓｃＰ１−ｂ−ｃ（０≦ａ≦１、０＜ｂ＜１、０≦ｃ＜１）層で形成され、前記発光層と直接接する前記クラッド層、あるいは、前記ガイド層、あるいは、前記バリア層は、該発光層よりもバンドギャップエネルギーの大きいＧａｄＩｎ１−ｄＮｅＡｓｆＰ１−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半導体発光素子。
【請求項３】
請求項２記載の半導体発光素子において、前記発光層は、ＧａａＩｎ１−ａＮｂＡｓｃＰ１−ｂ−ｃ（０≦ａ≦１、０＜ｂ＜１、０≦ｃ＜１）層で形成され、前記バリア層及び前記ガイド層は、ＧａｄＩｎ１−ｄＮｅＡｓｆＰ１−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ＧａｖＩｎ１−ｖＡｓｗＰ１−ｗ（０＜ｖ≦１、０≦ｗ≦１）層で形成されていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項４】
請求項２記載の半導体発光素子において、前記発光層は、ＧａａＩｎ１−ａＮｂＡｓｃＰ１−ｂ−ｃ（０≦ａ≦１、０＜ｂ＜１、０≦ｃ＜１）層で形成され、前記バリア層は、ＧａｄＩｎ１−ｄＮｅＡｓｆＰ１−ｅ−ｆ（０≦ｄ≦１、０≦ｅ＜１、０≦ｆ＜１）層で形成され、前記ガイド層は、前記発光層よりもバンドギャップエネルギーの大きいＧａｘＩｎ１−ｘＡｓｙＰ１−ｙ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦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ＡｌｕＧａ１−ｕＡｓ（０＜ｕ≦１）層で形成されていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項５】
請求項２記載の半導体発光素子において、前記発光層は、ＧａａＩｎ１−ａＮｂＡｓｃＰ１−ｂ−ｃ（０≦ａ≦１、０＜ｂ＜１、０≦ｃ＜１）層で形成され、前記バリア層は、ＧａｄＩｎ１−ｄＮｅＡｓｆＰ１−ｅ−ｆ（０≦ｄ≦１、０≦ｅ＜１、０≦ｆ＜１）層で形成され、前記ガイド層は、前記発光層よりもバンドギャップエネルギーの大きいＧａｘＩｎ１−ｘＡｓｙＰ１−ｙ（０＜ｘ≦１、０≦ｙ≦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ＩｎｓＧａｔＡｌ１−ｓ−ｔＰ（０＜ｓ＜１、０≦ｔ＜１）層で形成されていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の半導体発光素子において、前記ＧａａＩｎ１−ａＮｂＡｓｃＰ１−ｂ−ｃ（０≦ａ≦１、０＜ｂ＜１、０≦ｃ＜１）層で形成された前記発光層は、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半導体発光素子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の半導体発光素子において、前記ＧａａＩｎ１−ａＮｂＡｓｃＰ１−ｂ−ｃ（０≦ａ≦１、０＜ｂ＜１、０≦ｃ＜１）層で形成された前記発光層は、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−ｄＮｅＡｓｆＰ１−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半導体発光素子。
【請求項８】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の半導体発光素子において、前記ＧａａＩｎ１−ａＮｂＡｓｃＰ１−ｂ−ｃ（０≦ａ≦１、０＜ｂ＜１、０≦ｃ＜１）層で形成された前記発光層は、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−ｄＮｅＡｓｆＰ１−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半導体発光素子。
【請求項９】
請求項２乃至請求項８のいずれか一項に記載の半導体発光素子において、前記発光層は、Ｎを含む混晶半導体であるＧａａＩｎ１−ａＮｂＡｓｃＰ１−ｂ−ｃ（０＜ｂ＜１）層で形成され、該発光層のＩｎ組成（１−ａ）が、１１％より大きく、格子定数が、ＧａＡｓ基板より大きく、発光波長が、１．３μｍ帯であることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法であって、前記Ｎを含んだＧａｄＩｎ１−ｄＮｅＡｓｆＰ１−ｅ−ｆ（０≦ｄ≦１、０≦ｅ＜１、０≦ｆ＜１）層からなる前記クラッド層、あるいは、前記ガイド層、あるいは、前記バリア層を、Ｐ原料供給の有無あるいはＰ原料の供給量の増減により、そのＰ組成が前記発光層のＰ組成よりも大きい層に形成することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項１１】
ＧａＡｓ基板上に形成された、Ｖ族にＮ（窒素）と他のＶ族を含む混晶半導体材料を活性層とする半導体発光素子において、前記活性層と直接接する半導体層のうちの少なくとも一層は、ＧａＡｓ以外のＡｌを含まない半導体層で形成されていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１２】
ＧａＡｓ基板上に形成された、Ｖ族にＮ（窒素）と他のＶ族を含む混晶半導体材料を活性層とする半導体発光素子において、前記活性層と直接接する半導体層のうちの少なくとも一層は、ＧａＡｓ以外のＧａｄＩｎ１−ｄＮｅＡｓｆＰ１−ｅ−ｆ（０≦ｄ≦１、０≦ｅ＜１、０≦ｆ＜１）層からなることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１３】
ＧａＡｓ基板上に形成された、Ｖ族にＮ（窒素）と他のＶ族を含む混晶半導体材料を活性層とする半導体発光素子において、前記活性層と直接接する半導体層のうちの少なくとも一層は、Ｖ族にＮと他のＶ族を含む混晶半導体層からなることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１４】
ＧａＡｓ基板上に形成された、Ｖ族にＮ（窒素）と他のＶ族を含む混晶半導体材料を活性層とする半導体発光素子において、前記活性層と直接接する半導体層のうちの少なくとも一層は、Ｖ族にＮと他のＶ族を含むＧａｄＩｎ１−ｄＮｅＡｓｆＰ１−ｅ−ｆ（０≦ｄ≦１、０＜ｅ＜１、０≦ｆ＜１）混晶半導体層からなることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１５】
請求項１３または請求項１４に記載の半導体発光素子において、前記活性層と直接接する半導体層にさらに直接接する層のうち、活性層とは反対側の半導体層はＡｌを含まない半導体層で形成されていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１６】
請求項１３または請求項１４に記載の半導体発光素子において、前記活性層と直接接する半導体層にさらに直接接する層のうち、活性層とは反対側の半導体層はＧａｖＩｎ１−ｖＡｓｗＰ１−ｗ（０＜ｖ≦１、０≦ｗ≦１）層からなることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１７】
請求項１３または請求項１４に記載の半導体発光素子において、前記活性層と直接接しＶ族にＮと他のＶ族を含む半導体層のＰ組成が、活性層のＰ組成よりも大きいことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１８】
請求項１１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の半導体発光素子において、前記活性層と前記活性層と直接接する半導体層は、いずれかがＧａＡｓ基板に対して圧縮歪を有し、いずれかが引っ張り歪を有することを特徴とする半導体発光素子。
【請求項１９】
請求項１乃至請求項９，請求項１１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法であって、Ｎを含む半導体層は、Ｎの原料として有機系窒素化合物を用いた減圧ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により結晶成長されることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【請求項２０】
請求項１乃至請求項９，請求項１１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の半導体発光素子を用いたことを特徴とする光ファイバー通信システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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及び光ファイバー通信システムに関し、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その製造方法及び光ファイバー通信システムに関する。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＩＩＩ−Ｖ族半導体においては、ＩｎＧａＮＡｓは、成長温度が高いと、Ｎが基板表面から離脱しやすく、Ｎ組成の大きい膜を形成しにくいので、低温成長（例えば、６８０℃以下）する必要があるのに対して、逆に、ＡｌＧａＡｓは、Ａｌが活性であるので、低温成長では、素子特性に悪影響を及ぼすＯ（酸素）不純物が膜中に取り込まれやすく、高温（例えば、７５０℃以上）で成長することが望ましい。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
請求項１０記載の発明は、Ｎを含んだＧａｄＩｎ１−ｄＮｅＡｓｆＰ１−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、Ｐ原料供給の有無あるいはＰ原料の供給量の増減によって、そのＰ組成が発光層のＰ組成よりも大きい層に形成することにより、他のＶ族原料に比べて一般に供給量の多いＮの原料を発光層とバリア層の成長時に供給したり、供給を止めたりする必要がなくなり、例えば、気相成長のような場合には、ガスの流れの乱れが抑えられ、界面の制御を容易に行なうことができ、発光効率が高く、寿命の長い半導体発光素子を容易に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。
請求項１１乃至請求項２０記載の発明は、発光効率が高く、寿命が長い半導体発光素子およびその製造方法および光ファイバー通信システムを提供することを目的としている。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
上記構成によれば、Ｎを含んだＧａｄＩｎ１−ｄＮｅＡｓｆＰ１−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、Ｐ原料供給の有無あるいはＰ原料の供給量の増減によって、そのＰ組成が発光層のＰ組成よりも大きい層に形成しているので、他のＶ族原料に比べて一般に供給量の多いＮの原料を発光層とバリア層の成長時に供給したり、供給を止めたりする必要がなくなり、例えば、気相成長のような場合には、ガスの流れの乱れを抑えることができ、界面の制御を容易に行なうことができる。したがって、発光効率が高く、寿命の長い半導体発光素子を容易に製造することができる。
請求項１１記載の発明は、ＧａＡｓ基板上に形成された、Ｖ族にＮ（窒素）と他のＶ族を含む混晶半導体材料を活性層とする半導体発光素子において、前記活性層と直接接する半導体層のうちの少なくとも一層は、ＧａＡｓ以外のＡｌを含まない半導体層で形成されていることを特徴としている。
また、請求項１２記載の発明は、ＧａＡｓ基板上に形成された、Ｖ族にＮ（窒素）と他のＶ族を含む混晶半導体材料を活性層とする半導体発光素子において、前記活性層と直接接する半導体層のうちの少なくとも一層は、ＧａＡｓ以外のＧａｄＩｎ１−ｄＮｅＡｓｆＰ１−ｅ−ｆ（０≦ｄ≦１、０≦ｅ＜１、０≦ｆ＜１）層からなることを特徴としている。
また、請求項１３記載の発明は、ＧａＡｓ基板上に形成された、Ｖ族にＮ（窒素）と他のＶ族を含む混晶半導体材料を活性層とする半導体発光素子において、前記活性層と直接接する半導体層のうちの少なくとも一層は、Ｖ族にＮと他のＶ族を含む混晶半導体層からなることを特徴としている。
また、請求項１４記載の発明は、ＧａＡｓ基板上に形成された、Ｖ族にＮ（窒素）と他のＶ族を含む混晶半導体材料を活性層とする半導体発光素子において、前記活性層と直接接する半導体層のうちの少なくとも一層は、Ｖ族にＮと他のＶ族を含むＧａｄＩｎ１−ｄＮｅＡｓｆＰ１−ｅ−ｆ（０≦ｄ≦１、０＜ｅ＜１、０≦ｆ＜１）混晶半導体層からなることを特徴としている。
また、請求項１５記載の発明は、請求項１３または請求項１４に記載の半導体発光素子において、前記活性層と直接接する半導体層にさらに直接接する層のうち、活性層とは反対側の半導体層はＡｌを含まない半導体層で形成されていることを特徴としている。
また、請求項１６記載の発明は、請求項１３または請求項１４に記載の半導体発光素子において、前記活性層と直接接する半導体層にさらに直接接する層のうち、活性層とは反対側の半導体層はＧａｖＩｎ１−ｖＡｓｗＰ１−ｗ（０＜ｖ≦１、０≦ｗ≦１）層からなることを特徴としている。
また、請求項１７記載の発明は、請求項１３または請求項１４に記載の半導体発光素子において、前記活性層と直接接しＶ族にＮと他のＶ族を含む半導体層のＰ組成が、活性層のＰ組成よりも大きいことを特徴としている。
また、請求項１８記載の発明は、請求項１１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の半導体発光素子において、前記活性層と前記活性層と直接接する半導体層は、いずれかがＧａＡｓ基板に対して圧縮歪を有し、いずれかが引っ張り歪を有することを特徴としている。
また、請求項１９記載の発明は、請求項１乃至請求項９，請求項１１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法であって、Ｎを含む半導体層は、Ｎの原料として有機系窒素化合物を用いた減圧ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により結晶成長されることを特徴としている。
また、請求項２０記載の発明は、請求項１乃至請求項９，請求項１１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の半導体発光素子を用いたことを特徴とする光ファイバー通信システムである。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１３３】
請求項１０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−ｄＮｅＡｓｆＰ１−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、Ｐ原料供給の有無あるいはＰ原料の供給量の増減によって、そのＰ組成が発光層のＰ組成よりも大きい層に形成しているので、他のＶ族原料に比べて一般に供給量の多いＮの原料を発光層とバリア層の成長時に供給したり、供給を止めたりする必要がなくなり、例えば、気相成長のような場合には、ガスの流れの乱れを抑えることができ、界面の制御を容易に行なうことができる。したがって、発光効率が高く、寿命の長い半導体発光素子を容易に製造することができる。
また、請求項１１乃至請求項１８記載の発明によれば、発光効率が高く、寿命が長い半導体発光素子を提供することができる。
また、請求項１９記載の発明によれば、請求項１乃至請求項９，請求項１１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の半導体発光素子の製造方法であって、Ｎを含む半導体層は、Ｎの原料として有機系窒素化合物を用いた減圧ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により結晶成長されるので、発光効率が高く、寿命の長い半導体発光素子を容易に製造することができる。
また、請求項２０記載の発明によれば、請求項１乃至請求項９，請求項１１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の半導体発光素子を用いた光ファイバー通信システムであるので、信頼性の高い光ファイバー通信システムを提供することができる。