JPH02214185A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents
半導体レーザの製造方法Info
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- JPH02214185A JPH02214185A JP3543289A JP3543289A JPH02214185A JP H02214185 A JPH02214185 A JP H02214185A JP 3543289 A JP3543289 A JP 3543289A JP 3543289 A JP3543289 A JP 3543289A JP H02214185 A JPH02214185 A JP H02214185A
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- JP
- Japan
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- mask
- ion
- layer
- semiconductor laser
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
- H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
- H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
- H01S5/0422—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers with n- and p-contacts on the same side of the active layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/2054—Methods of obtaining the confinement
- H01S5/2059—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion
- H01S5/2063—Methods of obtaining the confinement by means of particular conductivity zones, e.g. obtained by particle bombardment or diffusion obtained by particle bombardment
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体レーザの製造方法に関し、特に光・電
子集積回路(以下、0EICという)へ組み込むのに適
した横型半導体レーザの製造方法に関するものである。
子集積回路(以下、0EICという)へ組み込むのに適
した横型半導体レーザの製造方法に関するものである。
第3図は従来の横方向電流注入半導体レーザ(以下、横
型半導体レーザという)を示す断面図である(古屋氏等
、電子情報通信学会、研究会予稿集0QE−86−16
2p、117) 、図において、1は半絶縁性GaAs
基板、2はアンドープAt!GaAsクラッド層、3は
多重量子井戸(MQW)活性層、4はアンドープAjG
aAsクラッド層、7はn型不純物(例えばSt)拡散
領域、8はp型不純物(例えばZn)拡散領域、9は活
性領域、10はn電極、11はp電極、12は絶縁膜で
ある。
型半導体レーザという)を示す断面図である(古屋氏等
、電子情報通信学会、研究会予稿集0QE−86−16
2p、117) 、図において、1は半絶縁性GaAs
基板、2はアンドープAt!GaAsクラッド層、3は
多重量子井戸(MQW)活性層、4はアンドープAjG
aAsクラッド層、7はn型不純物(例えばSt)拡散
領域、8はp型不純物(例えばZn)拡散領域、9は活
性領域、10はn電極、11はp電極、12は絶縁膜で
ある。
次に、従来の横型半導体レーザの動作及び製造方法につ
いて説明する。従来の横型半導体レーザにおいては、多
重量子井戸活性層3がGaAs井戸層、例えばAl 6
,3 G a 11.? A Sからなる多重量子井戸
から構成されている。そして、表面からn型不純物(例
えばSi)及びp型不純物(例えばZn)をそれぞれA
j!GaAsクランド層2に到達するように所定の深さ
に拡散することにより、n型不純物拡散領域7及びn型
不純物拡散領域8が形成されている。また、それぞれの
不純物拡散領域7,8上には、n電極10及びn電極1
1が取り付けられている。
いて説明する。従来の横型半導体レーザにおいては、多
重量子井戸活性層3がGaAs井戸層、例えばAl 6
,3 G a 11.? A Sからなる多重量子井戸
から構成されている。そして、表面からn型不純物(例
えばSi)及びp型不純物(例えばZn)をそれぞれA
j!GaAsクランド層2に到達するように所定の深さ
に拡散することにより、n型不純物拡散領域7及びn型
不純物拡散領域8が形成されている。また、それぞれの
不純物拡散領域7,8上には、n電極10及びn電極1
1が取り付けられている。
一般に、多重量子井戸構造は、p型、n型の不純物を拡
散することにより、無秩序化され実効的に活性層よりも
エネルギーギャップが大きく、屈折率が小さくなること
が知られている。従って、このレーザ構造では、横方向
に屈折率段差が形成されることにより、n型、p型の不
純物拡散領域7.8に挟まれた領域9に光が閉じ込めら
れ、この領域が活性領域となる。
散することにより、無秩序化され実効的に活性層よりも
エネルギーギャップが大きく、屈折率が小さくなること
が知られている。従って、このレーザ構造では、横方向
に屈折率段差が形成されることにより、n型、p型の不
純物拡散領域7.8に挟まれた領域9に光が閉じ込めら
れ、この領域が活性領域となる。
また、この半導体レーザは、多重量子井戸活性領域9に
横歩行から電子、ホールが注入されるため、各量子井戸
へのキャリアの注入が効率良く行なうことができる。こ
のため、従来の縦方向注入(上方のクラッド層からキャ
リアを注入)型の量子井戸レーザに比べ低閾値化が可能
であるという特徴がある。
横歩行から電子、ホールが注入されるため、各量子井戸
へのキャリアの注入が効率良く行なうことができる。こ
のため、従来の縦方向注入(上方のクラッド層からキャ
リアを注入)型の量子井戸レーザに比べ低閾値化が可能
であるという特徴がある。
さらに、表面に段差のないプレーナー構造であり、同一
表面上にp、n両電極を取付けできることから0EIC
を構成する光デバイスとして適した構造である。
表面上にp、n両電極を取付けできることから0EIC
を構成する光デバイスとして適した構造である。
次に、第4図(a)、 (b)は従来の横型半導体レ
ーザの不純物拡散領域の主要製造工程を示す断面図であ
る。
ーザの不純物拡散領域の主要製造工程を示す断面図であ
る。
まず、同図(a)のように所定幅の開口を有するSiO
,、SiN膜等の拡散マスク上に拡散源としてSi蒸着
膜13を形成した後、所定の温度所定の時間で固相拡散
し、n拡散領域7を形成する。
,、SiN膜等の拡散マスク上に拡散源としてSi蒸着
膜13を形成した後、所定の温度所定の時間で固相拡散
し、n拡散領域7を形成する。
次に、同図(b)の様に同様な材質の拡散マスクを再び
形成し、n拡散領域7との間隔を所定距11!I(例え
ば1〜2μm以下)に制御して拡散窓を形成する。その
後、Zn等のp型不純物を気相拡散し、n型不純物拡散
領域8を形成する。
形成し、n拡散領域7との間隔を所定距11!I(例え
ば1〜2μm以下)に制御して拡散窓を形成する。その
後、Zn等のp型不純物を気相拡散し、n型不純物拡散
領域8を形成する。
従来の横型半導体レーザは上記のような工程で製造され
ているため、活性領域幅を決定するp型不純物拡散領域
とn型不純物拡散領域との間隔をマスク合わせにより、
数μm以下の小さな値に精度よく制御する必要があり、
低閾値のレーザを再現性1歩留まり良く得ることが困難
であった。
ているため、活性領域幅を決定するp型不純物拡散領域
とn型不純物拡散領域との間隔をマスク合わせにより、
数μm以下の小さな値に精度よく制御する必要があり、
低閾値のレーザを再現性1歩留まり良く得ることが困難
であった。
本発明は上記のような欠点を解消するためになされたも
ので、活性領域幅を精度良く制御できると共に0EIC
に組み込むのに適した低閾値の半導体レーザを再現性2
歩留まり良く得ることができる半導体レーザの製造方法
を得ることを目的とする。
ので、活性領域幅を精度良く制御できると共に0EIC
に組み込むのに適した低閾値の半導体レーザを再現性2
歩留まり良く得ることができる半導体レーザの製造方法
を得ることを目的とする。
本発明に係る半導体レーザの製造方法は、活性領域とな
るべき領域上にストライプ状の注入イオン阻止用マスク
を形成する工程と、この注入イオン阻止用マスクのマス
ク長に対し半導体基板の斜め上方から第1の導電型の第
1の不純物イオンを第1のクラッド層又は量子井戸活性
層に到達する深さまでイオン注入する工程と、注入イオ
ン阻止用マスクのマスク長に対し第1の不純物イオンと
反対方向の斜め上方から第2の導電型の第2の不純物イ
オンをイオン注入する工程と、半導体基板に注入した第
1の導電型及び第2の導電型の不純物イオンを活性化、
拡散し量子井戸活性層を無秩序化する熱拡散工程とを有
している。
るべき領域上にストライプ状の注入イオン阻止用マスク
を形成する工程と、この注入イオン阻止用マスクのマス
ク長に対し半導体基板の斜め上方から第1の導電型の第
1の不純物イオンを第1のクラッド層又は量子井戸活性
層に到達する深さまでイオン注入する工程と、注入イオ
ン阻止用マスクのマスク長に対し第1の不純物イオンと
反対方向の斜め上方から第2の導電型の第2の不純物イ
オンをイオン注入する工程と、半導体基板に注入した第
1の導電型及び第2の導電型の不純物イオンを活性化、
拡散し量子井戸活性層を無秩序化する熱拡散工程とを有
している。
ストライプ状の注入イオン素子用マスクのマスク長に対
し、第1導電型及び第2導電型の不純物イオンをそれぞ
れ反対方向の斜め上方からイオン注入することにより、
第1導電型及び第2導電型の不純物注入領域を形成する 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図に従って説明する。
し、第1導電型及び第2導電型の不純物イオンをそれぞ
れ反対方向の斜め上方からイオン注入することにより、
第1導電型及び第2導電型の不純物注入領域を形成する 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図に従って説明する。
第1図は本発明に係る一実施例を示した半導体レーザの
断面図である。図において、第3図と同−部分又は相当
部分には同一符号を付する。5はGaAsコンタクト層
である。また、活性領域9の両側は、p型、n型の不純
物注入、拡散領域が形成され、量子井戸活性層3は無秩
序化されて、実効的なバンドギャップが太き(なること
共に屈折率が小さくなっていることは、第3図の横型半
導体レーザと基本的に同様である。
断面図である。図において、第3図と同−部分又は相当
部分には同一符号を付する。5はGaAsコンタクト層
である。また、活性領域9の両側は、p型、n型の不純
物注入、拡散領域が形成され、量子井戸活性層3は無秩
序化されて、実効的なバンドギャップが太き(なること
共に屈折率が小さくなっていることは、第3図の横型半
導体レーザと基本的に同様である。
次に、第2図(a)〜(d)は第1図に示す半導体レー
ザの主要製造工程を示す断面図である。
ザの主要製造工程を示す断面図である。
以下、この図に従って説明する。
まず、第2図(a)のように面方位(100)の半絶縁
性GaAs基板l上に順次、p型又は高抵抗クラッド層
2、量子井戸活性1i3.n型又は高抵抗クラッド層4
.GaAsコンタクト層5をMOCVD法等によりエピ
タキシャル成長する。
性GaAs基板l上に順次、p型又は高抵抗クラッド層
2、量子井戸活性1i3.n型又は高抵抗クラッド層4
.GaAsコンタクト層5をMOCVD法等によりエピ
タキシャル成長する。
そして、写真製版技術を用いて〔011)又は(011
)方向にフォトレジストからなるストライプ状の注入イ
オン素子用マスク6を形成する。
)方向にフォトレジストからなるストライプ状の注入イ
オン素子用マスク6を形成する。
次に、同図(b)に示すように、GaAsコンタクト層
5の表面から、n型不純物(例えばSiイオン)を注入
イオン素子用マスク6のマスク長に対し図面の左斜め上
方から所定角度でイオン注入する。このときの注入エネ
ルギーは、SiイオンがAj!GaAsクラッド層2の
途中まで到達するような値に設定する。一般に、イオン
注入では所謂チャンネリング現象を防ぎ注入イオンの結
晶中での分布の再現性を良くするため、基板の垂直方向
に対し5〜10°傾斜させるが、本実施例においては所
定幅の活性領域を得るため、10゛以上傾けることが望
ましい。
5の表面から、n型不純物(例えばSiイオン)を注入
イオン素子用マスク6のマスク長に対し図面の左斜め上
方から所定角度でイオン注入する。このときの注入エネ
ルギーは、SiイオンがAj!GaAsクラッド層2の
途中まで到達するような値に設定する。一般に、イオン
注入では所謂チャンネリング現象を防ぎ注入イオンの結
晶中での分布の再現性を良くするため、基板の垂直方向
に対し5〜10°傾斜させるが、本実施例においては所
定幅の活性領域を得るため、10゛以上傾けることが望
ましい。
次に、同図(c)のように、同じ注入イオン素子用マス
ク6を用い上記Siイオンの注入方向と注入イオン素子
用マスク6のマスク長とに対し反対側、即ち図面の右斜
め上方よりp型不純物(例えばZnイオン)を注入する
。このときの注入エネルギー及び注入量は、n型不純物
拡散領域7がp型に反転しないようにするため、Si、
Zn両者のイオンが注入される結晶中において、Znイ
オンの不純物濃度がSiイオンの不純物濃度を上回らな
いよう設定する必要がある。また、同図(c)から判る
ように、両不純物イオンを注入後注入イオン素子用マス
ク6直下の部分には、両不純物原子とも含まれない領域
9が形成されると共に、そのすぐ左側近傍ではSiのみ
が存在する領域、右側近傍ではZnのみが存在する領域
が形成される。
ク6を用い上記Siイオンの注入方向と注入イオン素子
用マスク6のマスク長とに対し反対側、即ち図面の右斜
め上方よりp型不純物(例えばZnイオン)を注入する
。このときの注入エネルギー及び注入量は、n型不純物
拡散領域7がp型に反転しないようにするため、Si、
Zn両者のイオンが注入される結晶中において、Znイ
オンの不純物濃度がSiイオンの不純物濃度を上回らな
いよう設定する必要がある。また、同図(c)から判る
ように、両不純物イオンを注入後注入イオン素子用マス
ク6直下の部分には、両不純物原子とも含まれない領域
9が形成されると共に、そのすぐ左側近傍ではSiのみ
が存在する領域、右側近傍ではZnのみが存在する領域
が形成される。
そして、所定温度、所定時間の熱処理(アニル)を行な
って注入イオンを活性化する。そして、必要に応じ若干
の注入不純物の拡散を行なうことにより、注入イオン素
子用マスク6下の左側近傍にZnイオンに重なり合わな
いn型不純物拡散領域?a、右側近傍にSiイオンに重
なり合わないp型不純物拡散領域8aが形成される。こ
れらの領域では、量子井戸活性層3は通常の不純物拡散
と同様無秩序化され、実効的エネルギーギャップは増加
して屈折率が低下する。従って、2つの不純物拡散領域
7,8に挟まれた活性層が活性領域9となる。
って注入イオンを活性化する。そして、必要に応じ若干
の注入不純物の拡散を行なうことにより、注入イオン素
子用マスク6下の左側近傍にZnイオンに重なり合わな
いn型不純物拡散領域?a、右側近傍にSiイオンに重
なり合わないp型不純物拡散領域8aが形成される。こ
れらの領域では、量子井戸活性層3は通常の不純物拡散
と同様無秩序化され、実効的エネルギーギャップは増加
して屈折率が低下する。従って、2つの不純物拡散領域
7,8に挟まれた活性層が活性領域9となる。
次に、同図(d)のようにn型電極10.及びn型電極
11を両不純物拡散領域上のGaAsコンタクト層5上
に形成した後、GaAsコンタク。
11を両不純物拡散領域上のGaAsコンタクト層5上
に形成した後、GaAsコンタク。
ト層5中に形成されるp−n接合を取り除き、リーク電
流を防ぐため、両不純物が注入されていないGaAsコ
ンタクト層5を完全に除去する(この場合のエツチング
マスクとしてn電極]0.p電極11をそのまま用いる
ことができる)ことにより、横型半導体レーザが完成す
る。
流を防ぐため、両不純物が注入されていないGaAsコ
ンタクト層5を完全に除去する(この場合のエツチング
マスクとしてn電極]0.p電極11をそのまま用いる
ことができる)ことにより、横型半導体レーザが完成す
る。
このように本実施例における半導体レーザは、ストライ
プ状の注入イオン素子用マスク6に対し、p型及びn型
の不純物原子イオンをそれぞれ反対方向の斜め上方から
イオン注入することにより、p型及びn型不純物注入領
域を形成するようにしたので、マスク合わせなしに自己
整合的に横型半導体レーザの活性領域幅を決定すること
が可能となる。これにより、再現性9歩留まり良く、さ
らに0EICに組み込むことに適した低閾値発振の横型
半導体レーザを得ることができる。
プ状の注入イオン素子用マスク6に対し、p型及びn型
の不純物原子イオンをそれぞれ反対方向の斜め上方から
イオン注入することにより、p型及びn型不純物注入領
域を形成するようにしたので、マスク合わせなしに自己
整合的に横型半導体レーザの活性領域幅を決定すること
が可能となる。これにより、再現性9歩留まり良く、さ
らに0EICに組み込むことに適した低閾値発振の横型
半導体レーザを得ることができる。
なお、上記実施例では、AffGaAs系材料を用いた
横型半導体レーザの製造方法への適用例について説明し
たが、InGaAs系長波長レーザやAlGa InP
系可視光レーザに適用してもよい。
横型半導体レーザの製造方法への適用例について説明し
たが、InGaAs系長波長レーザやAlGa InP
系可視光レーザに適用してもよい。
以上説明したように本発明は、ストライプ状の注入イオ
ン素子用マスクのマスク長に対し、第1導電型及び第2
導電型の不純物イオンをそれぞれ反対方向の斜め上方か
らイオン注入することにより、第1導電型及び第2導電
型の不純物注入領域を形成するようにしたので、マスク
合わせなしに自己整合的に半導体レーザの活性領域幅を
決定することができる。これにより、再現性1歩留まり
良く、さらに0BICに組み込むことに適した低閾値発
振の横型半導体レーザを得ることができる。
ン素子用マスクのマスク長に対し、第1導電型及び第2
導電型の不純物イオンをそれぞれ反対方向の斜め上方か
らイオン注入することにより、第1導電型及び第2導電
型の不純物注入領域を形成するようにしたので、マスク
合わせなしに自己整合的に半導体レーザの活性領域幅を
決定することができる。これにより、再現性1歩留まり
良く、さらに0BICに組み込むことに適した低閾値発
振の横型半導体レーザを得ることができる。
第1図は本発明に係る一実施例を示した半導体レーザの
断面図、第2図(a)〜(d)は第1図に示す半導体レ
ーザの主要製造工程を示す断面図、第3図は従来の横方
向電流注入半導体レーザを示す断面図、第4図(a)、
(b)は従来の横型半導体レーザの不純物拡散領域
の主要製造工程を示す断面図である。 1・・・半絶縁性GaAs基板、2・・・アンドープA
lGaAsクラッド層、3・・・多重量子井戸(MQW
)活性層、4・・・アンドープAlGaAsクラッド層
、5・・・GaAsコンタクト層、7・・・n型不純物
拡散領域、8・・・p型不純物拡散領域、9・・・活性
領域、10・・・n電極、11・・・p電極。
断面図、第2図(a)〜(d)は第1図に示す半導体レ
ーザの主要製造工程を示す断面図、第3図は従来の横方
向電流注入半導体レーザを示す断面図、第4図(a)、
(b)は従来の横型半導体レーザの不純物拡散領域
の主要製造工程を示す断面図である。 1・・・半絶縁性GaAs基板、2・・・アンドープA
lGaAsクラッド層、3・・・多重量子井戸(MQW
)活性層、4・・・アンドープAlGaAsクラッド層
、5・・・GaAsコンタクト層、7・・・n型不純物
拡散領域、8・・・p型不純物拡散領域、9・・・活性
領域、10・・・n電極、11・・・p電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体基板上に第1の導電型又は高抵抗の第1のクラッ
ド層、量子井戸活性層、第2の導電型又は高抵抗の第2
のクラッド層を順次形成してなるダブルヘテロ構造にお
いて、 活性領域となるべき領域上にストライプ状の注入イオン
阻止用マスクを形成する工程と、この注入イオン阻止用
マスクのマスク長に対し、前記半導体基板の斜め上方か
ら第1の導電型の第1の不純物イオンを前記第1のクラ
ッド層又は量子井戸活性層に到達する深さまでイオン注
入する工程と、 前記注入イオン阻止用マスクのマスク長に対し、前記第
1の不純物イオンと反対方向の斜め上方から第2の導電
型の第2の不純物イオンをイオン注入する工程と、 前記半導体基板に注入した前記第1の導電型及び第2の
導電型の不純物イオンを活性化、拡散し、前記量子井戸
活性層を無秩序化する熱拡散工程とを有することを特徴
とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3543289A JPH02214185A (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 半導体レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3543289A JPH02214185A (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 半導体レーザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02214185A true JPH02214185A (ja) | 1990-08-27 |
Family
ID=12441694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3543289A Pending JPH02214185A (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 半導体レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02214185A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003264346A (ja) * | 2002-03-08 | 2003-09-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 窒化物系半導体レーザ素子 |
-
1989
- 1989-02-15 JP JP3543289A patent/JPH02214185A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003264346A (ja) * | 2002-03-08 | 2003-09-19 | Sanyo Electric Co Ltd | 窒化物系半導体レーザ素子 |
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