JP2006261589A

JP2006261589A - Optical semiconductor device, manufacturing method thereof, and laser module

Info

Publication number: JP2006261589A
Application number: JP2005080297A
Authority: JP
Inventors: Jiyunji Yoshida; 順自吉田; Jun Nishina; 潤仁科
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2006-09-28

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical semiconductor device having semiconductor structure obtained by multilayering semiconductor microcrystal of a quantum dot to have a high quality, and to provide a laser module and a manufacturing method of the optical semiconductor device. <P>SOLUTION: In the optical semiconductor device, an InAs layer 4b including a quantum dot equal to or smaller than a quantum dot included in an InAs layer 4a is multilayered on the InAs layer 4a through an InGaAs layer 5a. A supply amount of material of the InAs layer 4b is made to be not larger than a half of that of the InAs layer 4a, so that the quantum dots of the InAs layers 4a and 4b are nearly equalized to each other to suppress dislocation etc. to form a high-quality multilayered quantum dot. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、量子ドット、量子ディスク、量子ダッシュ、量子細線などを形成する３次元微結晶の多層化半導体構造を有した光半導体装置、レーザモジュールおよび光半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to an optical semiconductor device, a laser module, and an optical semiconductor device manufacturing method having a multilayer semiconductor structure of three-dimensional microcrystals that form quantum dots, quantum disks, quantum dashes, quantum wires, and the like.

近年、量子ドットを用いた光デバイスの研究が盛んに行われている。量子ドットは、直径２０ｎｍ程度以下の半導体の微結晶を、この微結晶よりもエネルギーギャップが大きい半導体結晶中に多数埋め込んだ構造である。このような構造では、量子サイズ効果が顕著になるため従来のバルク半導体素子には期待できない特性をもった光デバイスの作製が可能になる。たとえば、この量子ドット構造を活性層とする半導体レーザが実現されると、従来よりも小さい閾値電流で発振し、かつ低消費電力で駆動するレーザ光を得ることができる。 In recent years, research on optical devices using quantum dots has been actively conducted. A quantum dot has a structure in which a large number of semiconductor crystallites having a diameter of about 20 nm or less are embedded in a semiconductor crystal having a larger energy gap than the crystallites. In such a structure, since the quantum size effect becomes remarkable, it becomes possible to manufacture an optical device having characteristics that cannot be expected from conventional bulk semiconductor elements. For example, when a semiconductor laser having this quantum dot structure as an active layer is realized, it is possible to obtain a laser beam that oscillates with a threshold current smaller than that of a conventional one and is driven with low power consumption.

K.Shiramine,Y.Horisaki,D.Suzuki,S.Utoh,S.Muto,Y.Nakata and N.Yokoyama,"TEM observation of threading dislocation in InAs self-assembled quantum dot structure,"Journal of Crystal Growth pp.461-466 205(1999)K. Shiramine, Y. Horisaki, D. Suzuki, S. Utoh, S. Muto, Y. Nakata and N. Yokoyama, "TEM observation of threading dislocation in InAs self-assembled quantum dot structure," Journal of Crystal Growth pp. 461-466 205 (1999)

ところで、量子ドットなどの３次元結晶を含む半導体層を、半導体レーザなどの活性層として用いる場合、従来の活性層の量子薄膜構造よりも活性層体積が減少する。このため、活性層における光の閉じ込めを大きくするために、量子ドットの高密度化や多層化を図る必要がある。特に量子ドットの面内密度の高密度化には、限界があるため、多層化を行う必要がある。 By the way, when a semiconductor layer including a three-dimensional crystal such as a quantum dot is used as an active layer such as a semiconductor laser, the active layer volume is reduced as compared with a quantum thin film structure of a conventional active layer. For this reason, in order to increase the light confinement in the active layer, it is necessary to increase the density and the number of layers of the quantum dots. In particular, since there is a limit to increasing the in-plane density of quantum dots, it is necessary to increase the number of layers.

しかしながら、量子ドットの多層化時には、結晶欠陥が生じ、品質の低いッ量子ドットが形成されてしまい、結果的に品質の低い光デバイスとなってしまうという問題点があった。 However, when quantum dots are multi-layered, crystal defects are generated, and low-quality quantum dots are formed, resulting in a low-quality optical device.

たとえば、非特許文献１によれば、Ｓ−Ｋモードによって形成されるドットにおいて、横方向のサイズが３０〜５０ｎｍで、高さが５〜１０ｎｍ程度のＩｎＡｓドットでは、ミスフィット転位を含んだ成長が生じることや、結合した２つの量子ドットを起点に刃状転位が生じると記載されている。 For example, according to Non-Patent Document 1, in an InAs dot having a horizontal size of 30 to 50 nm and a height of about 5 to 10 nm in a dot formed by the SK mode, growth including misfit dislocations is performed. It is described that edge dislocation occurs starting from two coupled quantum dots.

特に、ＩｎＰ基板上のＩｎＡｓは、格子不整合度が３．２％であり、ＧａＡｓ基板上のＩｎＡｓの格子不整合度７．２％よりも小さく、蓄積される歪みエネルギーが小さいさめ、ＧａＡｓ基板上のＩｎＡｓドットよりも形成されるドットの横方向サイズが大きくなる傾向がある。 In particular, InAs on an InP substrate has a lattice mismatch of 3.2%, which is smaller than the lattice mismatch of InAs on a GaAs substrate of 7.2%, and reduces the accumulated strain energy. There is a tendency that the horizontal size of dots formed is larger than the upper InAs dots.

このことから、ＩｎＰ基板上に形成したＩｎＡｓドットは、ＧａＡｓ基板上に形成したＩｎＡｓドットよりも高品質の結晶性および光学特性をもった量子ドットの形成が困難であり、上述したように多層化時には転位が生じやすいという問題点があった。 Therefore, it is difficult to form quantum dots with high quality crystallinity and optical characteristics for InAs dots formed on InP substrates, as compared with InAs dots formed on GaAs substrates. At times, there was a problem that dislocations were likely to occur.

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、量子ドットなどの半導体微結晶を高品質に多層化した半導体構造をもつ光半導体装置、レーザモジュールおよび光半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and provides an optical semiconductor device, a laser module, and an optical semiconductor device manufacturing method having a semiconductor structure in which semiconductor microcrystals such as quantum dots are multilayered with high quality. With the goal.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる光半導体装置は、第１の半導体層に含まれる第１の３次元微結晶の大きさと等しいかまたは小さい第２の３次元微結晶を含む第２の半導体層が第３の半導体層を介して前記第１の半導体層上に多層化された半導体構造を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an optical semiconductor device according to claim 1 is provided with a second 3 which is equal to or smaller than the size of the first three-dimensional crystallite included in the first semiconductor layer. The second semiconductor layer containing a dimensional microcrystal has a semiconductor structure in which a multilayer is formed on the first semiconductor layer via a third semiconductor layer.

また、請求項２にかかる光半導体装置は、第１の半導体層に含まれる第１の３次元微結晶の歪みエネルギーとほぼ等しいかまたは小さい第２の半導体層が第３の半導体層を介して前記第１の半導体層上に多層化された半導体構造を備えたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the optical semiconductor device, the second semiconductor layer substantially equal to or smaller than the strain energy of the first three-dimensional microcrystal included in the first semiconductor layer is interposed through the third semiconductor layer. A multilayered semiconductor structure is provided on the first semiconductor layer.

また、請求項３にかかる光半導体装置は、上記の発明において、前記第３の半導体層は、前記第１および第２の３次元微結晶の発光波長よりも短い波長の材料で形成され、前記第１および第２の３次元微結晶を被覆することを特徴とする。 The optical semiconductor device according to claim 3 is the above invention, wherein the third semiconductor layer is formed of a material having a wavelength shorter than the emission wavelength of the first and second three-dimensional microcrystals, The first and second three-dimensional crystallites are coated.

また、請求項４にかかる光半導体装置は、上記の発明において、前記第３の半導体層は、Ａｌ原子を含むことを特徴とする。 An optical semiconductor device according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in the above invention, the third semiconductor layer contains Al atoms.

また、請求項５にかかる光半導体装置は、上記の発明において、前記第３の半導体層は、Ｓｂ原子を含むことを特徴とする。 An optical semiconductor device according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that, in the above invention, the third semiconductor layer contains Sb atoms.

また、請求項６にかかる光半導体装置は、上記の発明において、前記半導体構造は、前記第３の半導体層が２層以上形成された多層構造であることを特徴とする。 An optical semiconductor device according to a sixth aspect of the present invention is characterized in that, in the above invention, the semiconductor structure is a multilayer structure in which two or more third semiconductor layers are formed.

また、請求項７にかかる光半導体装置は、上記の発明において、前記半導体構造は、傾斜基板上に形成されたことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the optical semiconductor device according to the above invention, wherein the semiconductor structure is formed on an inclined substrate.

また、請求項８にかかる光半導体装置は、上記の発明において、前記半導体構造は、（１００）結晶面から１５度以内の傾斜角度を有する結晶面上に形成されたことを特徴とする。 An optical semiconductor device according to an eighth aspect of the present invention is characterized in that, in the above invention, the semiconductor structure is formed on a crystal plane having an inclination angle within 15 degrees from a (100) crystal plane.

また、請求項９にかかる光半導体装置は、上記の発明において、前記第１および第２の３次元微結晶は、量子ドット、量子ディスク、量子ダッシュ、量子細線であることを特徴とする。 An optical semiconductor device according to a ninth aspect is characterized in that, in the above invention, the first and second three-dimensional crystallites are quantum dots, quantum disks, quantum dashes, and quantum wires.

また、請求項１０にかかる光半導体装置は、上記の発明において、発光スペクトルの半値幅値が８０ｍｅＶ以下であることを特徴とする。 An optical semiconductor device according to claim 10 is characterized in that, in the above invention, the half-value width of the emission spectrum is 80 meV or less.

また、請求項１１にかかる光半導体装置は、上記の発明において、前記半導体構造を活性層として用いることを特徴とする。 An optical semiconductor device according to an eleventh aspect is characterized in that, in the above invention, the semiconductor structure is used as an active layer.

また、請求項１２にかかるレーザモジュールは、請求項１１に記載された活性層を有した半導体レーザと、前記半導体レーザのレーザ光をモニタする受光素子と、前記半導体レーザのレーザ光を出力先に導波する光ファイバと、前記半導体レーザのレーザ光の光束を調整するレンズと、を備えたことを特徴とする。 A laser module according to a twelfth aspect includes a semiconductor laser having an active layer according to the eleventh aspect, a light receiving element that monitors the laser light of the semiconductor laser, and the laser light of the semiconductor laser as an output destination. An optical fiber for guiding and a lens for adjusting a light beam of the laser light of the semiconductor laser are provided.

また、請求項１３にかかるレーザモジュールは、上記の発明において、冷却装置をさらに有したことを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the above invention, the laser module further includes a cooling device.

また、請求項１４にかかる光半導体装置の製造方法は、結晶成長中の自然形成によって第１の３次元微結晶を形成する第１微結晶形成工程と、前記第１の３次元微結晶を被覆する半導体層を形成する半導体層形成工程と、前記第１微結晶形成工程時における前記第１の３次元微結晶の材料の供給量よりも少ない供給量で前記半導体層上に第２の３次元微結晶を形成する第２微結晶形成工程と、を含むことを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical semiconductor device comprising: a first microcrystal forming step of forming a first three-dimensional microcrystal by natural formation during crystal growth; and the first three-dimensional microcrystal is coated. A semiconductor layer forming step of forming a semiconductor layer to be formed, and a second three-dimensional layer on the semiconductor layer with a supply amount smaller than a supply amount of the material of the first three-dimensional microcrystal in the first microcrystal formation step And a second microcrystal forming step of forming microcrystals.

また、請求項１５にかかる光半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記第２の３次元微結晶の材料の供給量は、前記第１の３次元微結晶の材料の供給量の半分以下であることを特徴とする。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an optical semiconductor device according to the above invention, the supply amount of the material of the second three-dimensional microcrystal is half the supply amount of the material of the first three-dimensional microcrystal. It is characterized by the following.

また、請求項１６にかかる光半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記半導体層は、前記第１および第２の３次元微結晶の発光波長よりも短い波長の材料で形成されることを特徴とする。 According to a sixteenth aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing an optical semiconductor device according to the above invention, wherein the semiconductor layer is formed of a material having a wavelength shorter than the emission wavelength of the first and second three-dimensional microcrystals. It is characterized by.

また、請求項１７にかかる光半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記半導体形成工程と前記第２微結晶形成工程とを繰り返し行い、前記第１の３次元微結晶上に、前記半導体層と前記第２の３次元微結晶とを交互に積層した多層化構造を形成することを特徴とする。 According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical semiconductor device according to the above invention, wherein the semiconductor formation step and the second microcrystal formation step are repeated, and the semiconductor is formed on the first three-dimensional microcrystal. A multilayered structure in which layers and the second three-dimensional crystallites are alternately stacked is formed.

また、請求項１８にかかる光半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記第１の微結晶上に形成される多層化構造は、傾斜基板上に形成されたことを特徴とする。 An optical semiconductor device manufacturing method according to claim 18 is characterized in that, in the above invention, the multilayer structure formed on the first microcrystal is formed on an inclined substrate.

また、請求項１９にかかる光半導体装置の製造方法は、上記の発明において、前記第１の微結晶上に形成される多層化構造は、（１００）結晶面から１５度以内の傾斜角度を有する結晶面上に形成されたことを特徴とする。 According to a nineteenth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an optical semiconductor device according to the above invention, the multilayer structure formed on the first microcrystal has an inclination angle within 15 degrees from the (100) crystal plane. It is characterized by being formed on a crystal plane.

また、請求項２０にかかる光半導体装置は、発光スペクトルの半値幅が８０ｍｅＶ以下、より好ましくは７０ｍｅＶ以下を特徴とする（１００）ＩｎＰ基板上に形成された３次元微結晶で構成される活性層を備えたことを特徴とする。 An optical semiconductor device according to claim 20 is an active layer composed of a three-dimensional microcrystal formed on a (100) InP substrate, characterized in that the half-value width of the emission spectrum is 80 meV or less, more preferably 70 meV or less. It is provided with.

この発明にかかる光半導体装置、レーザモジュールでは、多層化された高品質の３次元微結晶を活性層に用いているので、低消費電力の光半導体装置やこれを用いたレーザモジュールを実現することができる。また、この発明にかかる光半導体装置の製造方法では、結晶成長中の自然形成によって第１の３次元微結晶を形成し、前記第１の３次元微結晶を被覆する半導体層を形成し、前記第１微結晶形成工程時における前記第１の３次元微結晶の材料の供給量よりも少ない供給量で前記半導体層上に第２の３次元微結晶を形成することによって第２の３次元微結晶の大きさを第２の３次元微結晶の大きさと等しいかそれ以下にし、転位などの発生を抑止するようにしているので、量子ドットなどの半導体微結晶を高品質に多層化した半導体構造を得ることができる。 In the optical semiconductor device and the laser module according to the present invention, high-quality three-dimensional microcrystals that are multi-layered are used in the active layer, so that an optical semiconductor device with low power consumption and a laser module using the same are realized. Can do. In the method of manufacturing an optical semiconductor device according to the present invention, the first three-dimensional microcrystal is formed by natural formation during crystal growth, the semiconductor layer covering the first three-dimensional microcrystal is formed, By forming the second three-dimensional microcrystal on the semiconductor layer with a supply amount smaller than the supply amount of the material of the first three-dimensional microcrystal in the first microcrystal formation step, the second three-dimensional microcrystal is formed. Since the crystal size is equal to or smaller than the size of the second three-dimensional crystallite to prevent the occurrence of dislocations, etc., a semiconductor structure in which semiconductor crystallites such as quantum dots are multilayered with high quality Can be obtained.

以下、この発明を実施するための最良の形態である光半導体装置、レーザモジュールおよび光半導体装置の製造方法について説明する。 Hereinafter, an optical semiconductor device, a laser module, and an optical semiconductor device manufacturing method, which are the best mode for carrying out the invention, will be described.

（実施の形態）
図１は、光半導体装置である半導体レーザの活性層を含む半導体構造を示す図である。この半導体構造は、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によって形成され、ＩｎＡｓの量子ドットを含むＩｎＡｓ層を３層の多層構造としている。この半導体構造は、まずＩｎＰ基板１上に、６００℃でＩｎＰバッファ層２を１００ｎｍ堆積する。その後、さらにＩｎＰバッファ層２上にバリア層としてのＩｎＧａＡｓ層を６００℃で１．５ｎｍ堆積する。その後、自然形成によるＩｎＡｓの量子ドットを形成するため、ＩｎＡｓ４ａを４８０℃で３．０ＭＬ供給する。その後、成長中断を行うことでＩｎＡｓ量子ドットの自然形成を行う。なお、ここで、ＩｎＡｓの供給量は、３．０ＭＬに限定されるものではなく、所望の量子ドットのサイズ、密度を実現する際に最適化される。ここで、１ＭＬ＝０．３ｎｍであるが、１ＭＬ＝０．５×格子定数で定義されえるため、材料によって１ＭＬの絶対値が異なる。 (Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a semiconductor structure including an active layer of a semiconductor laser that is an optical semiconductor device. This semiconductor structure is formed by a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, and an InAs layer including InAs quantum dots has a three-layer structure. In this semiconductor structure, an InP buffer layer 2 is first deposited on an InP substrate 1 at 600 ° C. to a thickness of 100 nm. Thereafter, an InGaAs layer as a barrier layer is further deposited on the InP buffer layer 2 at 600 ° C. for 1.5 nm. Thereafter, in order to form InAs quantum dots by spontaneous formation, 3.0 mL of InAs4a is supplied at 480 ° C. Thereafter, growth is interrupted to spontaneously form InAs quantum dots. Here, the supply amount of InAs is not limited to 3.0 ML, but is optimized when realizing a desired quantum dot size and density. Here, 1ML = 0.3 nm, but since 1ML = 0.5 × lattice constant can be defined, the absolute value of 1ML differs depending on the material.

その後、ＩｎＡｓ層４ａに形成されたＩｎＡｓの量子ドットを覆うようにバリア層としてのＩｎＧａＡｓ層５ａを４８０℃で１２ｎｍ形成する。さらに、このＩｎＧａＡｓ層５ａ上に、ＩｎＡｓ層４ｂを４８０℃で１．５ＭＬ堆積し、ＩｎＡｓの量子ドットを自然形成する。 Thereafter, an InGaAs layer 5a serving as a barrier layer is formed to a thickness of 12 nm at 480 ° C. so as to cover the InAs quantum dots formed on the InAs layer 4a. Further, 1.5 mL of InAs layer 4b is deposited on the InGaAs layer 5a at 480 ° C. to naturally form InAs quantum dots.

同様にして、ＩｎＡｓ層４ｂ上にこのＩｎＡｓ層４ｂの量子ドットを覆うようにバリア層としてのＩｎＧａＡｓ層５ｂを４８０℃で１２ｎｍ形成する。さらにＩｎＧａＡｓ層５ｂ上にＩｎＡｓ層４ｃを４８０℃で１．５ＭＬ積層し、量子ドットを自然形成する。さらに、ＩｎＡｓ層４ｃの量子ドットを覆うようにバリア層としてのＩｎＧａＡｓ層５ｃを４８０℃で１２ｎｍ形成する。これによって、３層の量子ドット層を有した活性層３が形成される。 Similarly, an InGaAs layer 5b serving as a barrier layer is formed to a thickness of 12 nm at 480 ° C. on the InAs layer 4b so as to cover the quantum dots of the InAs layer 4b. Further, an InAs layer 4c is laminated on the InGaAs layer 5b by 1.5 ML at 480 ° C. to naturally form quantum dots. Further, an InGaAs layer 5c as a barrier layer is formed to a thickness of 12 nm at 480 ° C. so as to cover the quantum dots of the InAs layer 4c. As a result, the active layer 3 having three quantum dot layers is formed.

その後、ＩｎＧａＡｓ層５ｃ上にＩｎＰバッファ層を６００℃で１００ｎｍ形成する。さらに活性層３と同様な多層の量子ドット層を形成する場合、このＩｎＰバッファ層６上に形成すればよい。すなわち、バリア層としてのＩｎＧａＡｓ層を６００℃で１．５ｎｍ形成し、その上部にＩｎＡｓ層４ｄを４８０℃で３．０ＭＬ堆積し、量子ドットを形成し、上述したように多層の量子ドット層を形成すればよい。 Thereafter, an InP buffer layer is formed to a thickness of 100 nm at 600 ° C. on the InGaAs layer 5c. Furthermore, when a multilayer quantum dot layer similar to the active layer 3 is formed, it may be formed on the InP buffer layer 6. That is, an InGaAs layer as a barrier layer is formed to 1.5 nm at 600 ° C., and an InAs layer 4d is deposited to 3.0 ML at 480 ° C. to form quantum dots, and a multilayer quantum dot layer is formed as described above. What is necessary is just to form.

ここで、従来の量子ドット多層化形成では、２層目のＩｎＡｓ層４ｂを形成する際、４８０℃で３．０ＭＬ堆積していた。すなわち、２層目のＩｎＡｓ層４ｂと１層目のＩｎＡｓ層４ａとの成長条件を同じにしていた。この時、形成される量子ドットのサイズの関係は、４ｃ＞４ｂ＞４ａとなる。これは、以下のことに起因していると推測される。すなわち、量子ドットを埋め込むＩｎＧａＡｓ層５ａ，５ｂ，５ｃの層厚にもよるが、多層化した際に形成される量子ドットは、下層の量子ドットを含む層の面内歪みを反映して、量子ドットが形成される。 Here, in the conventional quantum dot multilayer formation, 3.0 ML was deposited at 480 ° C. when the second InAs layer 4 b was formed. That is, the growth conditions of the second InAs layer 4b and the first InAs layer 4a are the same. At this time, the size relationship of the formed quantum dots is 4c> 4b> 4a. This is presumed to be caused by the following. That is, although depending on the thickness of the InGaAs layers 5a, 5b, and 5c in which the quantum dots are embedded, the quantum dots formed when the multi-layer is formed reflect the in-plane strain of the layer including the lower quantum dots, Dots are formed.

たとえば、２層目のＩｎＡｓ量子ドットは、１層目のＩｎＡｓ量子ドットの上に積層された方が１層目のＩｎＡｓ量子ドットの形成されていない領域に形成するよりも蓄積される歪みエネルギーが小さいため、１層目のＩｎＡｓ量子ドット上に２層目の量子ドットが形成される。また、量子ドットのサイズは、これが自然形成される下地の歪みエネルギーが小さいほど、サイズが大きくなるため、多層化するほどサイズが大きくなると考えられる。 For example, the second layer of InAs quantum dots has a higher accumulated strain energy when stacked on the first layer of InAs quantum dots than when it is formed in a region where the first layer of InAs quantum dots is not formed. Since it is small, the second quantum dot is formed on the first InAs quantum dot. In addition, the size of the quantum dot is considered to increase as the number of layers increases because the size of the quantum dot increases as the strain energy of the base on which it is naturally formed decreases.

この実施の形態による量子ドット多層化形成では、２層目のＩｎＡｓ層４ｂの形成時にＩｎＡｓの材料供給量を１層目のＩｎＡｓ層４ａの形成時のＩｎＡｓの材料供給量の１／２にして量子ドットを形成している。これにより、２層目のＩｎＡｓ層４ｂの量子ドットサイズは、１層目のＩｎＡｓ層４ａとほぼ同じ量子ドットサイズにすることができる。 In the quantum dot multi-layer formation according to this embodiment, the InAs material supply amount is reduced to ½ of the InAs material supply amount when the first InAs layer 4a is formed when the second InAs layer 4b is formed. Quantum dots are formed. Thereby, the quantum dot size of the second InAs layer 4b can be made substantially the same as that of the first InAs layer 4a.

この場合、２層目のＩｎＡｓ層４ｂの歪みエネルギーは、１層目のＩｎＡｓ層４ａの歪みエネルギーに比して小さいが、ほぼ同じかあるいは小さい場合に上述したように、２層目以降のＩｎＡｓ層４ｂ、４ｃのＩｎＡｓ材料供給量を少なくすることによって、各層の量子ドットのサイズをほぼ同じにすることができる。なお、２層目、３層目のＩｎＡｓ材料供給量をさらに減らすことによって量子ドットのサイズを１層目のサイズと等しいか、それよりも小さくすることができる。 In this case, the strain energy of the second InAs layer 4b is smaller than the strain energy of the first InAs layer 4a. By reducing the amount of InAs material supplied to the layers 4b and 4c, the size of the quantum dots in each layer can be made substantially the same. The size of the quantum dots can be made equal to or smaller than the size of the first layer by further reducing the supply amount of the InAs material in the second and third layers.

このような量子ドット多層化形成を行うことによって、蓄積される歪みエネルギーが従来方法よりも小さくなるため、量子ドットである３次元微結晶に発生した欠陥に起因する転位の発生を抑制することができ、高品質の３次元微結晶を含む多層化構造を実現することができる。 By forming such a quantum dot multilayer, the accumulated strain energy becomes smaller than that of the conventional method, so that it is possible to suppress the occurrence of dislocations due to defects generated in the three-dimensional microcrystal that is the quantum dot. And a multilayered structure including a high-quality three-dimensional crystallite can be realized.

また、逆に１層目の量子ドットのＩｎＡｓ材料供給量を２層目以降の量子ドットのＩｎＡｓ材料供給量よりも多くすることができるので、一層目の量子ドット密度を高くすることができ、高密度の３次元微結晶を多層化することができるとも言える。 On the contrary, since the InAs material supply amount of the first layer quantum dots can be made larger than the InAs material supply amount of the second and subsequent quantum dots, the first layer quantum dot density can be increased, It can be said that a high-density three-dimensional crystallite can be multilayered.

ここで、図２を参照して、図１に示した活性層３を用いた光半導体装置としての半導体レーザ装置について説明する。図２において、この半導体レーザ装置は、上述したように量子ドットが多層化された活性層３を有する。この半導体レーザ装置は、まずＩｎＰ基板１に対応するｎ−ＩｎＰ基板１１上に、ＩｎＰバッファ層２に対応するｎ−ＩｎＰバッファ層１２を形成する。その後、図１に示した活性層３を形成し、回折格子２３を有するｐ−ＩｎＰスペーサ層１４を形成し、ＩｎＰバッファ層６に対応するｐ−ＩｎＰクラッド層１６を形成する。さらに、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１７を形成する。ここで、活性層３は、埋め込み型にしてメサストライプを形成してもよいし、リッジ型のようにハイメサ構造としてもよい。 Here, a semiconductor laser device as an optical semiconductor device using the active layer 3 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the semiconductor laser device has an active layer 3 in which quantum dots are multilayered as described above. In this semiconductor laser device, an n-InP buffer layer 12 corresponding to an InP buffer layer 2 is first formed on an n-InP substrate 11 corresponding to an InP substrate 1. Thereafter, the active layer 3 shown in FIG. 1 is formed, the p-InP spacer layer 14 having the diffraction grating 23 is formed, and the p-InP cladding layer 16 corresponding to the InP buffer layer 6 is formed. Further, a p-InGaAsP contact layer 17 is formed. Here, the active layer 3 may be a buried type to form a mesa stripe, or a high mesa structure like a ridge type.

その後、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１７の上部にＰ側電極２０を形成するとともに、ｎ−ＩｎＰ基板１１の下面にｎ側電極２１を形成する。最後にレーザ光の出射面側に低反射膜２５を形成するとともに、反射面側に高反射膜２４を形成する。なお、光ファイバ増幅器用励起レーザでは、回折格子２３のない構造が採用され、高出力化のために、共振器長、反射率や量子ドット活性層の層数などのレーザ構造パラメータが最適化される。 Thereafter, the P-side electrode 20 is formed on the p-InGaAsP contact layer 17 and the n-side electrode 21 is formed on the lower surface of the n-InP substrate 11. Finally, the low reflection film 25 is formed on the laser light emission surface side, and the high reflection film 24 is formed on the reflection surface side. The pump laser for the optical fiber amplifier employs a structure without the diffraction grating 23, and the laser structure parameters such as the resonator length, the reflectance, and the number of the quantum dot active layers are optimized for high output. The

ここで、従来の量子ドット多層化構造の活性層を有した半導体レーザ装置とこの実施の形態の量子ドット多層化構造の活性層を有した半導体レーザ装置との発振特性を比較する。なお、量子ドットは３層構造である。図３は、室温時における従来の半導体レーザ装置とこの実施の形態による半導体レーザ装置とから出力される光強度のスペクトルを示す図である。図４は、７７Ｋ時における従来の半導体レーザ装置とこの実施の形態による半導体レーザ装置とから出力される光強度のスペクトルを示す図である。図３および図４において、曲線Ｌ１，Ｌ３はこの実施の形態による活性層３を有した半導体レーザ装置によるスペクトルであり、曲線Ｌ２，Ｌ４は従来の活性層を有した半導体レーザ装置によるスペクトルである。図３および図４に示すように、この実施の形態による活性層３を有した半導体レーザ装置の光強度は、従来のものに比して室温時で約２倍、７７Ｋの低温時で約４倍の光強度を発することができる。 Here, the oscillation characteristics of the semiconductor laser device having an active layer having a quantum dot multilayer structure and a semiconductor laser device having an active layer having a quantum dot multilayer structure according to this embodiment will be compared. Note that the quantum dots have a three-layer structure. FIG. 3 is a diagram showing a spectrum of light intensity output from the conventional semiconductor laser device at room temperature and the semiconductor laser device according to this embodiment. FIG. 4 is a diagram showing a spectrum of light intensity output from the conventional semiconductor laser device at 77K and the semiconductor laser device according to this embodiment. 3 and 4, curves L1 and L3 are spectra obtained by the semiconductor laser device having the active layer 3 according to this embodiment, and curves L2 and L4 are spectra obtained by the conventional semiconductor laser device having the active layer. . As shown in FIGS. 3 and 4, the light intensity of the semiconductor laser device having the active layer 3 according to this embodiment is about twice that at the room temperature as compared with the conventional one, and about 4 at the low temperature of 77K. Double light intensity can be emitted.

また、曲線Ｌ１，Ｌ３のピーク波長は、曲線Ｌ２，Ｌ４のピーク波長よりも長波長側にシフトしている。このことは、大きなドットサイズとなったドット欠陥が低減していることを示している。また、ＦＭＨＷ（半値全幅：full width at half maximum）も狭くなっている。室温時において従来のＦＭＨＷが１１５ｍｅＶであったのがこの実施の形態では６７ｍｅＶになっており、７７Ｋ時において従来のＦＭＨＷが８３ｍｅＶであったのがこの実施の形態では５４ｍｅＶになっている。 Further, the peak wavelengths of the curves L1 and L3 are shifted to the longer wavelength side than the peak wavelengths of the curves L2 and L4. This indicates that dot defects having a large dot size are reduced. Moreover, FMHW (full width at half maximum) is also narrow. The conventional FMHW was 115 meV at room temperature at 67 meV in this embodiment, and the conventional FMHW was 83 meV at 77 K at 54 meV in this embodiment.

なお、図５に示すように１５度以内に傾斜したＩｎＰ基板３１上に上述した多層化された量子ドットを形成してもよいし、図６に示すように、（１００）結晶面から１５度以内の傾斜角度を有するＩｎＰ基板４１結晶面上に、多層化された量子ドットを形成するようにしてもよい。この場合、結晶が積層する際の結合エネルギーを最小にすることができるように微小ステップが結晶表面に形成されているので、より高密度で高品質の量子ドット構造を形成することができる。 5 may be formed on the InP substrate 31 inclined within 15 degrees as shown in FIG. 5, or 15 degrees from the (100) crystal plane as shown in FIG. Multi-layered quantum dots may be formed on the crystal plane of the InP substrate 41 having an inclination angle within. In this case, since the micro steps are formed on the crystal surface so as to minimize the binding energy when the crystals are stacked, a higher-density and high-quality quantum dot structure can be formed.

つぎに、図２に示した半導体レーザ装置を用いたレーザモジュールについて説明する。図７は、図２に示した半導体レーザ装置を用いたレーザモジュールの構成を示す断面図である。このレーザモジュール５０は、半導体レーザ装置５１を有し、この半導体レーザ装置５１は、図２に示した半導体レーザ装置である。なお、この半導体レーザ装置５１は、ｐ側電極がヒートシンク５７ａに接合されるジャンクションダウン構成としている。半導体レーザモジュール５０の筐体として、セラミックなどによって形成されたパッケージ５９の内部底面上に、温度制御装置としてのペルチェ素子５８が配置される。ペルチェ素子５８上にはベース５７が配置され、このベース５７上にはヒートシンク５７ａが配置される。ペルチェ素子５８には、図示しない電流が与えられ、その極性によって冷却および加熱を行うが、半導体レーザ装置５１の温度上昇による発振波長ずれを防止するため、主として冷却器として機能する。すなわち、ペルチェ素子５８は、レーザ光が所望の波長に比して長い波長である場合には、冷却して低い温度に制御し、レーザ光が所望の波長に比して短い波長である場合には、加熱して高い温度に制御する。この温度制御は、具体的に、ヒートシンク５７ａ上であって、半導体レーザ装置５１の近傍に配置されたサーミスタ５８ａの検出値をもとに制御され、図示しない制御装置は、通常、ヒートシンク５７ａの温度が一定に保たれるようにペルチェ素子５８を制御する。また、図示しない制御装置は、半導体レーザ装置５１の駆動電流を上昇させるに従って、ヒートシンク５７ａの温度が下がるようにペルチェ素子５８を制御する。このような温度制御を行うことによって、半導体レーザ装置５１の波長安定性を向上させることができ、歩留まりの向上にも有効となる。なお、ヒートシンク５７ａは、たとえばダイヤモンドなどの高熱伝導率をもつ材質によって形成することが望ましい。これは、ヒートシンク５７ａがダイヤモンドで形成されると、高電流印加時の発熱が抑制されるからである。 Next, a laser module using the semiconductor laser device shown in FIG. 2 will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a laser module using the semiconductor laser device shown in FIG. The laser module 50 includes a semiconductor laser device 51, which is the semiconductor laser device shown in FIG. The semiconductor laser device 51 has a junction-down configuration in which the p-side electrode is joined to the heat sink 57a. As a housing of the semiconductor laser module 50, a Peltier element 58 as a temperature control device is disposed on the inner bottom surface of a package 59 formed of ceramic or the like. A base 57 is disposed on the Peltier element 58, and a heat sink 57 a is disposed on the base 57. The Peltier element 58 is supplied with a current (not shown) and is cooled and heated depending on its polarity, but mainly functions as a cooler in order to prevent the oscillation wavelength shift due to the temperature rise of the semiconductor laser device 51. That is, the Peltier element 58 is cooled and controlled to a lower temperature when the laser beam has a longer wavelength than the desired wavelength, and when the laser beam has a shorter wavelength than the desired wavelength. Is heated and controlled at a high temperature. Specifically, this temperature control is controlled on the basis of the detection value of the thermistor 58a disposed on the heat sink 57a and in the vicinity of the semiconductor laser device 51. The control device (not shown) normally has the temperature of the heat sink 57a. Is controlled to be kept constant. A control device (not shown) controls the Peltier element 58 so that the temperature of the heat sink 57a is lowered as the drive current of the semiconductor laser device 51 is increased. By performing such temperature control, the wavelength stability of the semiconductor laser device 51 can be improved, which is effective in improving the yield. The heat sink 57a is preferably formed of a material having high thermal conductivity such as diamond. This is because if the heat sink 57a is formed of diamond, heat generation when a high current is applied is suppressed.

ベース５７上には、半導体レーザ装置５１およびサーミスタ５８ａを配置したヒートシンク５７ａ、第１レンズ５２、および電流モニタ５６が配置される。半導体レーザ装置５１から出射されたレーザ光は、第１レンズ５２、アイソレータ５３、および第２レンズ５４を介し、光ファイバ５５上に導波される。第２レンズ５４は、レーザ光の光軸上であって、パッケージ５９上に設けられ、外部接続される光ファイバ５５に光結合される。なお、電流モニタ５６は、半導体レーザ装置５１の反射膜側から漏れた光をモニタ検出する。 On the base 57, the heat sink 57a in which the semiconductor laser device 51 and the thermistor 58a are arranged, the first lens 52, and the current monitor 56 are arranged. Laser light emitted from the semiconductor laser device 51 is guided onto the optical fiber 55 through the first lens 52, the isolator 53, and the second lens 54. The second lens 54 is provided on the package 59 on the optical axis of the laser beam, and is optically coupled to an optical fiber 55 that is externally connected. The current monitor 56 monitors and detects light leaking from the reflective film side of the semiconductor laser device 51.

ここで、この半導体レーザモジュール５０では、他の光学部品などによる反射戻り光が共振器内に戻らないように、半導体レーザ装置５１と光ファイバ５５との間にアイソレータ５３を介在させている。このアイソレータ５３には、ファイバグレーティングを用いた従来の半導体レーザモジュールと異なり、インライン式のファイバ型でなく、半導体レーザモジュール５０内に内蔵できる偏波依存型のアイソレータを用いることができるため、アイソレータによる挿入損失を小さく、さらに低い相対強度雑音（ＲＩＮ）を達成することができ、部品点数も減らすことができる。 Here, in this semiconductor laser module 50, an isolator 53 is interposed between the semiconductor laser device 51 and the optical fiber 55 so that reflected return light from other optical components or the like does not return into the resonator. Unlike the conventional semiconductor laser module using a fiber grating, the isolator 53 can be a polarization-dependent isolator that can be built in the semiconductor laser module 50 instead of an inline fiber type. Insertion loss can be reduced, lower relative intensity noise (RIN) can be achieved, and the number of components can be reduced.

なお、量子ドットを用いた半導体レーザ装置は、応答性が良いことから光変調器、波長変換素子に利用することができるとともに、量子ドット多層化構造を光導波路として用いた光変調器、光中継器、波長変換素子、受光素子にも有用である。 Semiconductor laser devices using quantum dots can be used for optical modulators and wavelength conversion elements because of their good responsiveness, as well as optical modulators and optical relays using quantum dot multilayer structures as optical waveguides. It is also useful for optical instruments, wavelength conversion elements, and light receiving elements.

また、上述した実施の形態では、３次元微結晶の一例として量子ドットの多層化構造について説明したが、これに限らず、量子ディスク、量子ダッシュ、量子細線の形成にも適用される。 In the above-described embodiment, a multilayered structure of quantum dots has been described as an example of a three-dimensional microcrystal. However, the present invention is not limited to this, and can be applied to formation of quantum disks, quantum dashes, and quantum wires.

さらに、上述したバリア層としてのＩｎＧａＡｓ層に、Ａｌ原子やＳｂ原子を含ませてもよい。 Furthermore, Al atoms or Sb atoms may be included in the InGaAs layer as the barrier layer described above.

なお、上述した量子ドットの大きさは、実際には大きさに分布をもっており、上述した量子ドットの大きさ、サイズは、平均的な大きさを意味する。 Note that the size of the quantum dots described above actually has a distribution in size, and the size and size of the quantum dots described above mean an average size.

この発明の実施の形態にかかる半導体構造を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor structure concerning embodiment of this invention. 図１に示した半導体構造を有する活性層を用いた半導体レーザ装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor laser apparatus using the active layer which has the semiconductor structure shown in FIG. 室温時における従来およびこの実施の形態による半導体レーザ装置の光強度スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the light intensity spectrum of the semiconductor laser apparatus by the conventional and this embodiment at the time of room temperature. ７７Ｋ時における従来およびこの実施の形態による半導体レーザ装置の光強度スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the light intensity spectrum of the semiconductor laser apparatus by the past and this embodiment at 77K. 傾斜基板を用いて形成した多層化半導体構造を示す図である。It is a figure which shows the multilayer semiconductor structure formed using the inclination board | substrate. 結晶面を傾斜させて形成した多層化半導体構造を示す図である。It is a figure which shows the multilayer semiconductor structure formed in which the crystal plane was inclined. 図２に示した半導体レーザ装置を用いたレーザモジュールの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the laser module using the semiconductor laser apparatus shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ＩｎＰ基板
２，６ＩｎＰバッファ層
３，５ａ，５ｂ，５ｃ，７ＩｎＧａＡｓ層
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄＩｎＡｓ層
１１ｎ−ＩｎＰ基板
１２ｎ−ＩｎＰバッファ層
１４ｐ−ＩｎＰスペーサ層
１６ｐ−ＩｎＰクラッド層
１７ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
２０Ｐ側電極
２１ｎ側電極
２３回折格子
２４高反射膜
２５低反射膜
５０体レーザモジュール
５２第１レンズ
５４第２レンズ
５５光ファイバ
５６電流モニタ
５７ベース
５７ａヒートシンク
５８ペルチェ素子
５８ａサーミスタ
５９パッケージ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 InP substrate 2,6 InP buffer layer 3,5a, 5b, 5c, 7 InGaAs layer 4a, 4b, 4c, 4d InAs layer 11 n-InP substrate 12 n-InP buffer layer 14 p-InP spacer layer 16 p-InP Cladding layer 17 p-InGaAsP contact layer 20 P-side electrode 21 n-side electrode 23 Diffraction grating 24 High reflection film 25 Low reflection film 50 Body laser module 52 First lens 54 Second lens 55 Optical fiber 56 Current monitor 57 Base 57a Heat sink 58 Peltier element 58a thermistor 59 package

Claims

第１の半導体層に含まれる第１の３次元微結晶の大きさと等しいかまたは小さい第２の３次元微結晶を含む第２の半導体層が第３の半導体層を介して前記第１の半導体層上に多層化された半導体構造を備えたことを特徴とする光半導体装置。 A second semiconductor layer including a second three-dimensional crystallite that is equal to or smaller than the first three-dimensional crystallite included in the first semiconductor layer is interposed between the first semiconductor and the first semiconductor layer. An optical semiconductor device comprising a multilayered semiconductor structure on a layer.

第１の半導体層に含まれる第１の３次元微結晶の歪みエネルギーとほぼ等しいかまたは小さい第２の半導体層が第３の半導体層を介して前記第１の半導体層上に多層化された半導体構造を備えたことを特徴とする光半導体装置。 A second semiconductor layer substantially equal to or smaller than the strain energy of the first three-dimensional crystallite included in the first semiconductor layer is multilayered on the first semiconductor layer via the third semiconductor layer. An optical semiconductor device comprising a semiconductor structure.

前記第３の半導体層は、前記第１および第２の３次元微結晶の発光波長よりも短い波長の材料で形成され、前記第１および第２の３次元微結晶を被覆することを特徴とする請求項１または２に記載の光半導体装置。 The third semiconductor layer is formed of a material having a wavelength shorter than the emission wavelength of the first and second three-dimensional microcrystals, and covers the first and second three-dimensional microcrystals. The optical semiconductor device according to claim 1 or 2.

前記第３の半導体層は、Ａｌ原子を含むことを特徴とする請求項３に記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device according to claim 3, wherein the third semiconductor layer contains Al atoms.

前記第３の半導体層は、Ｓｂ原子を含むことを特徴とする請求項３に記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device according to claim 3, wherein the third semiconductor layer contains Sb atoms.

前記半導体構造は、前記第３の半導体層が２層以上形成された多層構造であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor structure is a multilayer structure in which two or more third semiconductor layers are formed.

前記半導体構造は、傾斜基板上に形成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor structure is formed on an inclined substrate.

前記半導体構造は、（１００）結晶面から１５度以内の傾斜角度を有する結晶面上に形成されたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の光半導体装置。 7. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor structure is formed on a crystal plane having an inclination angle within 15 degrees from a (100) crystal plane.

前記第１および第２の３次元微結晶は、量子ドット、量子ディスク、量子ダッシュ、量子細線であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device according to any one of claims 1 to 8, wherein the first and second three-dimensional microcrystals are quantum dots, quantum disks, quantum dashes, and quantum wires.

発光スペクトルの半値幅値が８０ｍｅＶ以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の光半導体装置。 10. The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the half-value width of the emission spectrum is 80 meV or less.

前記半導体構造を活性層として用いることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の光半導体装置。 The optical semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor structure is used as an active layer.

請求項１１に記載された活性層を有した半導体レーザと、
前記半導体レーザのレーザ光をモニタする受光素子と、
前記半導体レーザのレーザ光を出力先に導波する光ファイバと、
前記半導体レーザのレーザ光の光束を調整するレンズと、
を備えたことを特徴とするレーザモジュール。 A semiconductor laser having an active layer according to claim 11;
A light receiving element for monitoring laser light of the semiconductor laser;
An optical fiber for guiding the laser beam of the semiconductor laser to an output destination;
A lens for adjusting the light flux of the laser beam of the semiconductor laser;
A laser module comprising:

冷却装置をさらに有したことを特徴とする請求項１２に記載のレーザモジュール。 The laser module according to claim 12, further comprising a cooling device.

結晶成長中の自然形成によって第１の３次元微結晶を形成する第１微結晶形成工程と、
前記第１の３次元微結晶を被覆する半導体層を形成する半導体層形成工程と、
前記第１微結晶形成工程時における前記第１の３次元微結晶の材料の供給量よりも少ない供給量で前記半導体層上に第２の３次元微結晶を形成する第２微結晶形成工程と、
を含むことを特徴とする光半導体装置の製造方法。 A first crystallite forming step of forming a first three-dimensional crystallite by natural formation during crystal growth;
A semiconductor layer forming step of forming a semiconductor layer covering the first three-dimensional microcrystal;
A second microcrystal forming step of forming a second three-dimensional microcrystal on the semiconductor layer with a supply amount smaller than a supply amount of the material of the first three-dimensional microcrystal in the first microcrystal formation step; ,
A method of manufacturing an optical semiconductor device comprising:

前記第２の３次元微結晶の材料の供給量は、前記第１の３次元微結晶の材料の供給量の半分以下であることを特徴とする請求項１４に記載の光半導体装置の製造方法。 15. The method of manufacturing an optical semiconductor device according to claim 14, wherein a supply amount of the material of the second three-dimensional microcrystal is not more than half of a supply amount of the material of the first three-dimensional microcrystal. .

前記半導体層は、前記第１および第２の３次元微結晶の発光波長よりも短い波長の材料で形成されることを特徴とする請求項１４または１５に記載の光半導体装置の製造方法。 16. The method of manufacturing an optical semiconductor device according to claim 14, wherein the semiconductor layer is formed of a material having a wavelength shorter than an emission wavelength of the first and second three-dimensional microcrystals.

前記半導体形成工程と前記第２微結晶形成工程とを繰り返し行い、
前記第１の３次元微結晶上に、前記半導体層と前記第２の３次元微結晶とを交互に積層した多層化構造を形成することを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一つに記載の光半導体装置の製造方法。 Repeatedly performing the semiconductor formation step and the second microcrystal formation step;
The multilayer structure in which the semiconductor layer and the second three-dimensional microcrystal are alternately stacked is formed on the first three-dimensional microcrystal. The manufacturing method of the optical-semiconductor device of description.

前記第１の微結晶上に形成される多層化構造は、傾斜基板上に形成されたことを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか一つに記載の光半導体装置の製造方法。 18. The method of manufacturing an optical semiconductor device according to claim 14, wherein the multilayer structure formed on the first microcrystal is formed on an inclined substrate.

前記第１の微結晶上に形成される多層化構造は、（１００）結晶面から１５度以内の傾斜角度を有する結晶面上に形成されたことを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか一つに記載の光半導体装置の製造方法。 The multilayer structure formed on the first microcrystal is formed on a crystal plane having an inclination angle of 15 degrees or less from a (100) crystal plane. The manufacturing method of the optical semiconductor device as described in one.

発光スペクトルの半値幅が８０ｍｅＶ以下、より好ましくは７０ｍｅＶ以下を特徴とする（１００）ＩｎＰ基板上に形成された３次元微結晶で構成される活性層を備えたことを特徴とする光半導体装置。 An optical semiconductor device comprising an active layer made of a three-dimensional microcrystal formed on a (100) InP substrate characterized by a half-value width of an emission spectrum of 80 meV or less, more preferably 70 meV or less.