(57)【要約】【課題】  ＰＯＦにおける伝送損失の小さい短波長領域で、酸化を防止して高温高湿環境化での寿命を向上することができ、且つウエハの反りのない共振器型面発光素子、及びそれを用いた光送信器あるいは光トランシーバを提供することを目的とする。【解決手段】  基板１と、前記基板上に形成され、ＡｌｚＧａ1-ｚＡｓ（０≦ｚ≦１）からなり、且つ互いに組成比の異なる層を交互に複数積層した第１導電型の光反射層３と、前記第１導電型の光反射層上に形成された発光層５と、前記発光層上に形成され、Ｉｎｙ（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）1−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなり、且つ互いに組成比の異なる層を交互に複数積層した第２導電型の光反射層７と、を有し、前記第２導電型の光反射層７は前記第１導電型の光反射層３より低い光反射率を有することを特徴とする共振器型面発光素子、及びそれを用いた光送信器あるいは光トランシーバを提供する。【選択図】  図１
2005108880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成され、ＡｌｚＧａ1-ｚＡｓ（０≦ｚ≦１）からなり、且つ互いに組成比の異なる層を交互に複数積層した第１導電型の光反射層と、
前記第１導電型の光反射層上に形成された第１導電型のクラッド層と、
前記第１導電型のクラッド層上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成された第２導電型のクラッド層と、
前記第２導電型のクラッド層上に形成され、Ｉｎｙ（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）1−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなり、且つ互いに組成比の異なる層を交互に複数積層した第２導電型の光反射層と、を有し、
前記第２導電型の光反射層は前記第１導電型の光反射層より低い光反射率を有することを特徴とする共振器型面発光素子。
【請求項２】
前記第２導電型の光反射層は、ＩｎｓＡｌ１−ｓＰ（０≦ｓ≦１）層とＩｎｔＧａ１−ｔＰ（０≦ｔ≦１）層との積層を周期とする、複数周期からなる層であることを特徴とする請求項１に記載の共振器型面発光素子。
【請求項３】
前記第２導電型の光反射層は、０．３％以下の引っ張り歪を有することを特徴とする請求項２に記載の共振器型面発光素子。
【請求項４】
前記第２導電型の光反射層上に形成されたＧａＰあるいはＧａＡｓＰからなるコンタクト層を有することを特徴とする請求項２あるいは請求項３のいずれかに記載の共振器型面発光素子。
【請求項５】
前記基板はＧａＡｓからなることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の共振器型面発光素子。
【請求項６】
前記基板と前記第１導電型の光反射層との間にＧａＡｓからなる第１導電型のバッファ層を有し、
前記活性層はＩｎｕ（Ｇａ１−ｖＡｌｖ）1−ｕＰ（０≦ｕ≦１、０≦ｖ≦１）からなることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の共振器型面発光素子。
【請求項７】
前記第１導電型の光反射層はｐ型であり、前記第２導電型の光反射層はｎ型であることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の共振器型面発光素子。
【請求項８】
前記第２導電型の光反射層は６周期以上１４周期以下であることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の共振器型面発光素子。
【請求項９】
前記第１導電型の光反射層は、炭素がドープされていることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の共振器型面発光素子。
【請求項１０】
共振器型発光ダイオードであることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の共振器型面発光素子。
【請求項１１】
垂直共振器型面発光レーザであることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の共振器型面発光素子。
【請求項１２】
前記第２導電型の光反射層上に形成された第１の電極と、
前記基板の素子形成面側と反対の面側に形成された第２の電極と、
を有する請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の前記共振器型面発光素子と、
前記第１の電極に接続された第１のリードと、
前記第２の電極に接続された第２のリードと、
前記共振器型面発光素子を駆動する駆動回路と、
前記第１のリードの一部及び第２のリードの一部と、前記共振器型面発光素子と、前記駆動回路とを封止する外囲器と、
を有することを特徴とする光送信器。
【請求項１３】
前記第２導電型の光反射層上に形成された第１の電極と、
前記基板の素子形成面側と反対の面側に形成された第２の電極と、
を有する請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の前記共振器型面発光素子と、
前記第１の電極に接続された第１のリードと、
前記第２の電極に接続された第２のリードと、
前記共振器型面発光素子を駆動する駆動回路と、
受光素子と、
前記第１のリードの一部及び第２のリードの一部と、前記共振器型面発光素子と、前記駆動回路と、前記受光素子と、を封止する外囲器と、
を有することを特徴とする光トランシーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振器型面発光素子および共振器型面発光素子を有する光送信器あるいは光トランシーバに関し、特に短距離光通信に関する共振器型面発光素子及び光送信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体を利用した発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）が光通信に使用され広く普及してきており、社会のＩＴ化を支えている。
【０００３】
一般に光通信と言えば、石英系光ファイバーを利用した赤外領域の長距離大容量光通信を指すが、ここ数年、可視領域の１０〜１００ｍ程度の短距離光通信も脚光を受けている。これは、ポリマー系光ファイバー（ＰＯＦ）の開発により可視領域での光伝送が可能になったことに起因する。現時点では伝送速度５００Ｍｂｐｓ〜１Ｇｂｐｓの短距離光通信がＬＥＤを使用して実証されつつあり、将来的にはＬＤを採用して１０Ｇｂｐｓの伝送速度に発展する方向にある。
【０００４】
伝送速度５００Ｍｂｐｓ〜１Ｇｂｐｓの短距離光通信の開発は、共振器型面発光素子を用いて行われている。共振器型面発光素子には、共振器型発光ダイオード（ＲＣ−ＬＥＤ：Ｒｅｚｏｎａｎｔ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）や、その発展型といえる垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）がある。応答速度の点から見るとレーザが優位であるが、高価であることや温度特性が悪いことから短距離光通信には発光ダイオードの採用が望ましい。ＲＣ−ＬＥＤは発光ダイオードであるが、高速応答性や出射光の指向性が高く、光送信光源として非常に適している。
【０００５】
図４に従来のＲＣ−ＬＥＤの構造断面図を示す。発光波長は約６６０ｎｍである。従来のＲＣ−ＬＥＤは、ｎ型ＧａＡｓ基板４１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層４２、ｎ型光反射層４３、ｎ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層４４、ＩｎＧａＡｌＰ系ＭＱＷ活性層４５、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層４６、ｐ型光反射層４７、ｐ型ＩｎＧａＰ耐湿層４８を順次積層している。また、発光領域となる活性層中央部分を除いた領域に、選択的にプロトンを注入して、高抵抗領域４９を形成している。ｐ型ＩｎＧａＰ耐湿層４８上には、発光領域直上に開口を有するｐ側電極５０を有し、ＧａＡｓ基板４１裏面にはｎ側電極５１を有している。ｎ型光反射層４３は、高屈折率膜と低屈折率膜との交互積層膜であるＤＢＲ膜（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｂｒａｇｇ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ  膜）からなる。低屈折率膜はＡｌ０．９８Ｇａ０．０２Ａｓ、高屈折率膜はＡｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓであり、高屈折率膜から積層を開始して３０．５周期積層している。ｐ型光反射層４７は、ｎ型光反射層と同様の積層膜を用いて、１０周期積層している。
【０００６】
上記構造の従来のＲＣ−ＬＥＤにおいては、発光領域で発生した光は上下の光反射層間で共振したのち、上側の光反射層を透過して、素子上面の光取り出し面から取り出される。このような面発光を行うために、光反射層は上下で異なる光反射率を有するように設定する。例えば、ｎ型光反射層４３は約９９％、ｐ側光反射層４７は約９０％の光反射率を有する。光反射率の設定は、光反射層の交互積層膜の周期を上下で変えることにより行っている。また、上下の光反射層は発光波長に対して光吸収のないように、ＡｌｘＧａ1-ｘＡｓの組成を決定している。光反射層に用いるＡｌｘＧａ1-ｘＡｓは、全てのＡｌ組成ｘの範囲でＧａＡｓかならる基板とほぼ完全に格子整合するため、格子歪による結晶性劣化のないことが最大の利点である（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１１１０５４（第７頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
短距離光通信に用いる共振器型面発光素子は、安価が必須の民生用機器のキー部品として使用されることから、使用環境は大変厳しい。すなわち、冷却機構のような高価な付帯品を持てない安価なデバイスであるため、高温高湿環境に耐えなければならない。
【０００８】
短距離通信に用いる波長６５０ｎｍ〜６７０ｎｍのＲＣ−ＬＥＤを作る場合、光反射層は発光領域からの光に対して透明である必要があるため、Ａｌ組成を高くしなければならない。しかしながら、従来のＲＣ−ＬＥＤのように高いＡｌ組成を有するＡｌＧａＡｓからなる光反射層は自然酸化されやすく、従って高温高湿環境下では酸化の影響は著しい。特に、下側のｎ型光反射層４３に比べて上側のｐ側光反射層４７の酸化は顕著であり、中でもｐ側電極５０直下のｐ型光反射層４７の部分は電流注入領域となるため非常に酸化されやすい。このようなｐ型光反射層４７の酸化は素子の高抵抗化や失透、性能低下の原因となり、十分な素子寿命を得ることができない。図４に示す従来のＲＣ−ＬＥＤは、光出射側からの吸湿による素子劣化を防ぐために、光反射層４７と素子表面との間にＡｌを含まないＩｎＧａＰ耐湿層４８を設けている。これにより、吸湿が原因で生じるｐ型光反射層４７の酸化は若干防止される。しかしながら、ｐ側電極５０直下のｐ型光反射層４７の部分は依然酸化されやすく、十分な耐酸化性を有しているとはいえなかった。
【０００９】
以上より、従来のＲＣ−ＬＥＤでは高温高湿環境下においてｐ型光反射層４７の酸化が顕著であり、高抵抗化や失透、性能低下を生じ、十分な素子寿命を得ることができなかった。
【００１０】
また、ＰＯＦを用いて光通信を行う場合、ＰＯＦの伝送ロスを最小にするためには、波長６５０ｎｍ付近の素子を用いるのが好ましい。しかしながら、波長を短くするほど、波長に対して透明な光反射層を形成するためにＡｌ組成を更に高くしなければならない。  
【００１１】
従って、光反射層の高屈折率膜と低屈折率膜との屈折率差を確保することができなくなり、光反射層の光反射率が低化してしまう。光反射率の低下を防ぐためには、積層周期を増やせばよいが、積層周期を増やしすぎると素子抵抗の増大につながり、また光強度が下がってしまうという問題があった。
【００１２】
更には、ＧａＡｓ基板４１に結晶成長するＡｌＧａＡｓのｎ型光反射層４３はＧａＡｓ基板よりも大きい格子定数でありその層厚が大きいため、基板に対し圧縮歪を有する。この圧縮歪は、上に凸の反りを生じたり膜割れの原因となる。以上のような問題点はＲＣ−ＬＥＤのみならずＶＣＳＥＬにも共通に言えるものである。
【００１３】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、ＰＯＦにおける伝送損失の小さい短波長領域で酸化を防止して高温高湿環境化での寿命を向上し、且つウエハに反りのない、共振器型面発光素子を提供することにある。また、そのような共振器型面発光素子を封止して形成した光送信器あるいは光トランシーバを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明による共振器型面発光素子は、基板と、前記基板上に形成され、ＡｌｚＧａ1-ｚＡｓ（０≦ｚ≦１）からなり且つ互いに組成比の異なる層を、交互に複数積層した第１導電型の光反射層と、前記第１導電型の光反射層上に形成された
第１導電型のクラッド層と、前記第１導電型のクラッド層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成された第２導電型のクラッド層と、前記第２導電型のクラッド層上に形成され、Ｉｎｙ（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）1−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなり且つ互いに組成比の異なる層を、交互に複数積層した第２導電型の光反射層と、を有し、前記第２導電型の光反射層は前記第１導電型の光反射層より低い光反射率を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明による光送信器は、前記第２導電型の光反射層上に形成された第１の電極と、前記基板の素子形成面側と反対の面側に形成された第２の電極と、を有する請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の前記共振器型面発光素子と、前記第１の電極に接続された第１のリードと、前記第２の電極に接続された第２のリードと、前記共振器型面発光素子を駆動する駆動回路と、前記第１のリードの一部及び第２のリードの一部と、前記共振器型面発光素子と、前記駆動回路とを封止する外囲器とを有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明による光トランシーバは、前記第２導電型の光反射層上に形成された第１の電極と、前記基板の素子形成面側と反対の面側に形成された第２の電極と、を有する請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の前記共振器型面発光素子と、前記第１の電極に接続された第１のリードと、前記第２の電極に接続された第２のリードと、前記共振器型面発光素子を駆動する駆動回路と、受光素子と、前記第１のリードの一部及び第２のリードの一部と、前記共振器型面発光素子と、前記駆動回路と、前記受光素子と、を封止する外囲器とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上詳述したように、本発明によれば、光取り出し面側の光反射層をＩｎｙ（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）1−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなるＤＢＲ層とすることにより、ＰＯＦにおける伝送損失の小さい短波長領域で、酸化を防止して高温高湿環境化での寿命を向上し、且つウエハの反りを防止することができる。また、光強度を落とすことなく光反射率及を所望の値に設定することができ、且つ素子の薄型化と共に素子抵抗の低減を実現することができ、更には素子の放熱特性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例１の共振器型面発光素子、すなわちＲＣ−ＬＥＤの要部構造を表す断面図である。実施例１のＲＣ−ＬＥＤはピーク波長６６５ｎｍで発光を行う。実施例１は、光取り出し側のｎ型光反射層７がＩｎｙ（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）1−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）材料からなることを特徴とし、詳しくは、ＩｎｓＡｌ１−ｓＰ（０≦ｓ≦１）層とＩｎｔＧａ１−ｔＰ（０≦ｔ≦１）層との積層を周期とする、複数周期のＤＢＲからなることを特徴とする。このＲＣ−ＬＥＤの構造は以下のとおりである。
【００２０】
ｐ型ＧａＡｓ基板１上にｐ型ＧａＡｓバッファ層２を有し、その上に、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ高屈折率層とｐ型Ａｌ０．９５Ｇａ０．０５Ａｓ低屈折率層をこの順に４０周期交互積層したＤＢＲ膜からなるｐ型光反射層３を有している。ｐ型光反射層３は、ｐ型化のために炭素を５ｘ１０１８ｃｍ−３以上ドープしており、光反射率は９９．５％以上である。ｐ型光反射層３上には、ｐ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐクラッド層４を有し、クラッド層４上にはＩｎＧａＡｌＰ系からなるＭＱＷ構造の活性層５を有し、活性層５上にはｎ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐクラッド層６を有している。クラッド層６上には、Ｉｎｙ（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）1−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなるｎ型光反射層７、すなわち、ｎ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ高屈
折率層とｎ型Ｉｎ０．５Ａｌ０．５Ｐ低屈折率層とを８周期交互積層したＤＢＲ膜からなるｎ型光反射層７を有している。ｎ型光反射層７の反射率は約９５％である。ｎ型光反射層７上に、厚さ２００Åのｎ型ＧａＡｓコンタクト層８を有しており、コンタクト層８からｐ型光反射層３上部にかけて、発光領域となる中央部分を除いた部分に、プロトン注入により形成された電流狭窄層８を有している。電流狭窄層８上からコンタクト層８上にかけて、発光領域直上に開口を有するｎ電極１０を有している。また、基板１の裏面にｐ電極１１を有している。上記ｐ型光反射層３及びｎ型光反射層７を構成する高屈折率層と低屈折率層の層厚は、発光ピーク波長の１ ／４ｎ（ｎは屈折率）程度となるように決定されている。また、発光部のサイズは５０μｍΦである。
【００２１】
実施例１のＲＣ−ＬＥＤの各半導体層はＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により形成している。各半導体を構成する元素の原料については、Ｉｎ原料はトリメチルインジウム（ＴＭＩ）、Ｇａ原料はトリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、Ａｌ原料はトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、ヒ素原料はアルシン（Ａｓ３）、リン原料はフォスフィン（ＰＨ３）、窒素原料はジメチルヒドラジンを使用している。ｎ型のドーピングにはシラン（ＳｉＨ４）、ｐ型にはジメチル亜鉛（ＤＭＺ）と４臭化炭素（CBｒ４）を用いている。
【００２２】
上記構造からなるＲＣ−ＬＥＤは電流注入により活性層５で発光を生じるが、この光がｐ型光反射層３とｎ型光反射層７との間を共振し、その後、ｎ型光反射層７を透過して上方へ放射される。
【００２３】
実施例１のＲＣ−ＬＥＤは、従来の素子とほぼ同じ光出力の約１．２ｍＷを示した。また、５００Ｍｐｓでの伝送動作実験に成功した。また、温度６０℃で湿度９０％の高温高湿環境下での通電試験において、１０００Ｈｒで約０．３ｄＢの光出力低下にとどまり、想定される最も厳しいスペックをクリアすることができた。また、素子抵抗１０Ω、容量２ｐＦと、従来にない小さいＲＣ積を得ることができた。
【００２４】
この実施例１のＲＣ−ＬＥＤの特徴は、ｎ型光反射層７に、リン化物のＩｎｙ（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）1−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなるＤＢＲ層を用いていることである。一般に上側のｎ型光反射層７は高温高湿環境化で酸化されやすい。そこで、上側のｎ型光反射層７のみを化学的安定性に優れたリン化物とすることで、耐酸化性を改善することができる。また、ｎ型光反射層７の構造は、詳しくはＩｎｓＡｌ１−ｓＰ（０≦ｓ≦１）の低屈折率層とＩｎｔＧａ１−ｔＰ（０≦ｔ≦１）の高屈折率層との積層を周期とする複数周期からなるＤＢＲ層である。この場合、ｎ型光反射層７の中でＡｌ組成の占める割合は半分以下である。したがって酸化されやすいＡｌ組成の割合を下げて酸化を防ぐことができる。
【００２５】
更に、低屈折率層のＡｌ組成を自由に設定することができる為、両層間で十分な屈折率差を得ることができ、光反射率を所望の値に設定することができる。これに対し、従来の素子では、ピーク波長が６６５ｎｍと短くなると、光吸収を防ぐために両屈折率層のＡｌ組成を高くする必要がある。Ａｌ組成を高くすると酸化を生じてしまう。また、高屈折率層と低屈折率層との屈折率差がなくなり、光反射率を所望の値に設定することができなくなる。実施例１の構造は、このよう従来の素子の問題点をすべて解決することができる。実施例１の他の特徴は、ｐ型光反射層３をｐ型にし、ＩｎＧａＡｌＰからなるｎ型光反射層７をｎ型に設計したことである。ｎ型のＩｎＧａＡｌＰはキャリアの移動度が高くｎ型不純物をドープしやすいため、ｐ型のＩｎＧａＡｌＰに比べて低い抵抗を有する。そこで、ＩｎＧａＡｌＰからなるｎ型光反射層７をｎ型として用いることで低抵抗化を実現している。また、ＡｌＧａＡｓからなるｐ型光反射層３は、ｐ型不純物である炭素をドープしやすいという特徴を有する。したがってｐ型光反射層３をｐ型にすることで、炭素を高濃度にドープして、ｐ型光反射層３の低抵抗化を実現している。また、ＡｌＧａＡｓはＩｎ
ＧａＡｌＰより低い熱抵抗を有するため、マウント面に近いｐ型光反射層３をＡｌＧａＡｓとすることは放熱性の点から好ましい。
【００２６】
以上により実施例１のＲＣ−ＬＥＤは、ＰＯＦにおける伝送損失の小さい短波長領域で、酸化を防止して高温高湿環境化での寿命を向上することができる。
【００２７】
なお、上記実施の形態では、高屈折率層と低屈折率層との積層周期を８周期としたが、６周期以上１４周期以下であれば、所望の光強度及び光反射率を得ることができ、且つｎ型光反射層７の薄膜化と共に素子抵抗の低減を実現することができる。６周期より少ないと、所望の光反射率を得ることができず、かつスペクトル幅も拡大してしまう。また１４周期より大きくなると光強度が落ちてしまう。その他、発光素子の構造や材料、組成等は、上記効果を逸しない範囲で適宜変更可能である。
【００２８】
次に本発明の実施例１の変形例について説明する。図２は本発明の実施例１の変形例を示す断面図である。実施例１では、コンタクト層にＧａＡｓを用いていたが、本変形例では、コンタクト層に層厚１００ÅのＧａＰを用いる点に特徴を有する。図２において、コンタクト層１２以外の構造は実施例１と同じであるため、同一の部分には同一の符号を付すと共に説明を省略する。
【００２９】
リン化物であるＧａＰは実施例１で述べたように、化学的安定性が極めて高く、水分による酸化を生じない。したがって、素子寿命を向上することができる。
【００３０】
また、ＧａＰはＧａＡｓに比べ大きいバンドギャップを有するため、発光波長に対してほぼ完全に透明である。したがって、従来の素子においてＧａＡｓコンタクト層で吸収されていたおよそ４％の光を透過することができ、光取り出し効率を向上することができる。加えて、ＧａＰはＧａＡｓに比べ空気との屈折率差が小さい。このことも光取り出し効率の向上につながっている。
【００３１】
ところで、ＧａＡｓ基板１に格子整合した層上に、ＧａＰからなるコンタクト層１２を形成することは、ＧａＡｓとＧａＰとの格子定数差により容易ではない。しかし本変形例では、ＧａＰコンタクト層１２の層厚を薄くすることにより、ｐｓｕｅｄｏｍｏｒｐｈｉｃな成長、すなわち、ＧａＰコンタクト層１２を強制的にＧａＡｓ基板１の格子定数で成長させることにより、結晶性の低下を防ぐことができる。
【００３２】
本変形例では、ＧａＰコンタクト層の層厚を１００Åとしているが、これはＧａＰがＧａＡｓ基板１に良質な結晶として成長可能な最大厚さと一致している。したがって１００Å以下で、電極とのコンタクトが取れるだけの層厚以上を有していれば上記と同様な効果を得ることができる。
【００３３】
コンタクト層１２の材料として、ＧａＡｓＰを用いることも可能である。ＧａＡｓＰはＧａＰに組成が近いため、耐湿性に強く、ＧａＰと同様に寿命を向上することができる。また、Ａｓを有しているため、基板と格子整合しやすいという利点がある。しかしながら、ＧａＡｓＰ中のＡｓの割合が高いと、耐湿性が下がり、透過性が低くなり、光取り出し効率が下がってしまう。したがってＡｓの組成比は１０％以下が好ましい。
【実施例２】
【００３４】
実施例２の共振器型面発光素子は、ピーク波長６５０ｎｍで発振するＲＣ−ＬＥＤである。実施例１に比べてピーク波長を更に短くして、ＰＯＦでの光伝送損失を更に低減している。
【００３５】
図３は本発明の実施例２のＲＣ−ＬＥＤを示す断面図である。実施例２は、ｎ型光反射層２７が引っ張り歪を有していることを特徴とする。その他の構造については、実施例１とほぼ同じであるので、同一部分には同一符号を付すとともに説明を省略する。
【００３６】
実施例２のＲＣ−ＬＥＤでは、ｐ型光反射層２３の組成は実施例１と同じであるが、高屈折率層と低屈折率層との周期は５０周期としており、光反射率は９９．５％以上である。また活性層５はＩｎＧａＡｌＰからなるが、ピーク波長を６５０ｎｍとするために、実施例１に比べて高いＡｌ組成を有している。実施例２の特徴であるｎ型光反射層２７は、Ｉｎｙ（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）1−ｙＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなり、高屈折率層はＩｎ０．４７Ｇａ０．５３Ｐ、低屈折率層はＩｎ０．４９Ａｌ０．５１Ｐである。実施例１と同様に６周期以上１４周期以下であり、光反射率は約９５％である。ｎ型光反射２７は、高屈折率層と低屈折率層のＩｎ組成をＧａＡｓ基板１と格子整合する約０．５のＩｎ組成より低い値とし、且つ歪を形成するに十分な厚みを有することで、全体で平均して０．２％の引っ張り歪を有している。
【００３７】
実施例２では、ｎ型光反射層２７が０．２％の引っ張り歪を有することにより、ｎ型光反射層２７の光吸収端は６５０ｎｍ未満に短波長化する。したがって、活性層５から放射されるピーク波長６５０ｎｍの光吸収を防いで、光取り出し効率を高めることができる。また、ｎ型光反射層２７の引っ張り歪によりｐ型光反射層２３の圧縮歪を緩和することができ、ウエハの反りや膜割れを防止することができる。本実施の形態では、引っ張り歪は約０．２％であるが、ウエハの反りや割れを生じない程度に引っ張り歪量を適宜設計することができる。引っ張り歪が０．３％より大きくなるとｐ型光反射層２３の圧縮歪より大きな歪を生じて上に凹の反りを生じたり、エピ膜に割れを生じたりするため、引っ張り歪量は０．３％以下がよく、０．１以上０．２が更に好ましい。
【００３８】
その他、実施例２のＲＣ−ＬＥＤは、実施例１と同様の効果を有する。すなわち、ＰＯＦにおける伝送損失の小さい短波長領域で、高温高湿環境下での耐酸化性を高め、素子の寿命を向上することができる。また、ウエハの反りを防止することができる。更に、光強度を落とすことなく光反射率及を所望の値に設定することができ、且つ素子の薄型化と共に素子抵抗の低減を実現することができ、更には素子の放熱特性を向上することができる。
【００３９】
引っ張り歪の導入による効果は、実施例１の素子、すなわちピーク波長６６５ｎｍの素子の場合も効果を奏する。発明者らは、ピーク波長６６５ｎｍの素子において、引っ張り歪を加えた場合と、引っ張り歪を加えない場合とで光出力の測定を行った。温度６０℃、湿度９０％の高温高湿環境下で、１０００Ｈｒの通電試験の結果、引っ張り歪を加えた素子では０．１ｄＢの出力低下を生じ、引っ張り歪を加えない素子では０．２ｄＢの出力低下を示した。これにより、引っ張り歪を加えた方が光出力特性が良いことが分かる。
【００４０】
以上に示した実施例１乃至実施例２のＲＣ−ＬＥＤは、上記の構造に限るものではなく、その構造は上記の効果を逸しない範囲で各々変更可能である。また、実施例１の変形例を、実施例２と組み合わせてもよい。
【００４１】
以上、実施例１乃至実施例２はＲＣ−ＬＥＤについて述べたが、ＲＣ−ＬＥＤとほぼ同じ構造であるＶＣＳＥＬについても、上記のような構造を用いることが可能である。ＶＣＳＥＬの場合は、ＲＣ−ＬＥＤに比べて発光サイズが１０μｍΦ以下と小さく、光反射層の周期が若干異なるが、その他の構造はほぼ同じである。上記実施例のような構造とすることで、ＶＣＳＥＬの場合も同様に、高温高湿環境下での耐酸化性を高め、素子の寿命を向上することができる。また、ウエハの反りを防止することができる。更に、光強度を落とすことなく光反射率及を所望の値に設定することができ、且つ素子の薄型化と共に素子
抵抗の低減を実現することができ、更には素子の放熱特性を向上することができる。
【００４２】
また、以上に記載した共振器型面発光素子を用いて、共振器型面発光素子と、前記共振型発光素子を駆動する駆動回路と、前記共振型発光素子の電極に各々接続したリードとを有し、これらを樹脂からなる外囲器で封止した光送信器を形成することができる。あるいは、受光素子も封止して、送信および受信を行う光トランシーバを形成することができる。これらの光送信器あるいは光トランシーバは、小型で安価なものを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例１による共振器型面発光素子の断面図。
【図２】本発明の実施例１の変形例の断面図。
【図３】本発明の実施例２の共振器型面発光素子の断面図。
【図４】従来の共振器型面発光素子の断面図。
【符号の説明】
【００４４】
１  ＧａＡｓ基板
２  ＧａＡｓバッファ層
３、２３  ｐ型ＡｌＧａＡｓ光反射層
４  ｐ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層
５  活性層
６  ｎ型ＩｎＧａＡｌＰクラッド層
７、２７  ｎ型ＩｎＧａＡｌＰ光反射層
８  ＧａＡｓコンタクト層
９  電流狭窄層
１０ ｎ電極
１１ ｐ電極
１２  ＧａＰコンタクト層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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