JPH0645698A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
- Publication number
- JPH0645698A JPH0645698A JP7781192A JP7781192A JPH0645698A JP H0645698 A JPH0645698 A JP H0645698A JP 7781192 A JP7781192 A JP 7781192A JP 7781192 A JP7781192 A JP 7781192A JP H0645698 A JPH0645698 A JP H0645698A
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- JP
- Japan
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- active layer
- type
- cladding layer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 可視光半導体レーザのようなGaAs基板上
に作製したGaInPやAlGaInPの活性層を、こ
れよりバンドギャップの大きなGaInPまたはAlG
aInPのクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造を有す
る半導体発光素子において、クラッド層に高濃度ドーピ
ングするとドーピングした不純物がクラッド層から活性
層へ拡散し、活性層の結晶品質の低下やバンドギャップ
の変化が発生するという問題を解決する。 【構成】 n型クラッド層を活性層14に近い側の低濃
度ドーピング領域13と遠い側の高濃度ドーピング領域
12とに分け、p型クラッド層を活性層14に近い側の
低濃度ドーピング領域15と遠い側の高濃度ドーピング
領域16とに分ける。これにより、クラッド層から活性
層14への不純物の拡散を抑制しながらクラッド層全体
の高濃度ドーピングを実現できる。
に作製したGaInPやAlGaInPの活性層を、こ
れよりバンドギャップの大きなGaInPまたはAlG
aInPのクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造を有す
る半導体発光素子において、クラッド層に高濃度ドーピ
ングするとドーピングした不純物がクラッド層から活性
層へ拡散し、活性層の結晶品質の低下やバンドギャップ
の変化が発生するという問題を解決する。 【構成】 n型クラッド層を活性層14に近い側の低濃
度ドーピング領域13と遠い側の高濃度ドーピング領域
12とに分け、p型クラッド層を活性層14に近い側の
低濃度ドーピング領域15と遠い側の高濃度ドーピング
領域16とに分ける。これにより、クラッド層から活性
層14への不純物の拡散を抑制しながらクラッド層全体
の高濃度ドーピングを実現できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光素子に関す
るものである。
るものである。
【0002】
【従来の技術】現在、GaInPやAlGaInPを活
性層としたAlGaInP系のダブルヘテロ構造を有す
る半導体発光素子は、主に可視光半導体レーザとして開
発が行なわれている。このような可視光半導体レーザに
おいては、クラッド層に高濃度の不純物のドーピングを
行なうことにより、キャリアの閉じこめ効果の向上やク
ラッド層の低抵抗化が可能であり、その結果半導体レー
ザの特性向上を図ることができる。
性層としたAlGaInP系のダブルヘテロ構造を有す
る半導体発光素子は、主に可視光半導体レーザとして開
発が行なわれている。このような可視光半導体レーザに
おいては、クラッド層に高濃度の不純物のドーピングを
行なうことにより、キャリアの閉じこめ効果の向上やク
ラッド層の低抵抗化が可能であり、その結果半導体レー
ザの特性向上を図ることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
可視光半導体レーザの構成では、活性層とクラッド層が
直接接しており、そのためクラッド層に高濃度ドーピン
グした場合、レーザ作製プロセス中等における加熱によ
り、ドーピングした不純物がクラッド層から活性層へ拡
散し、活性層の結晶品質の低下やバンドギャップの変化
が発生するという問題があった。とりわけこのことは、
p型クラッド層に高濃度ドーピングした際において顕著
であった。
可視光半導体レーザの構成では、活性層とクラッド層が
直接接しており、そのためクラッド層に高濃度ドーピン
グした場合、レーザ作製プロセス中等における加熱によ
り、ドーピングした不純物がクラッド層から活性層へ拡
散し、活性層の結晶品質の低下やバンドギャップの変化
が発生するという問題があった。とりわけこのことは、
p型クラッド層に高濃度ドーピングした際において顕著
であった。
【0004】また従来の結晶表面にストライプ状のリッ
ジを有する構成では、第2導電型クラッド層において、
高濃度ドーピングすることでクラッド層が低抵抗化し、
GaAs基板面に対して平行方向にも電流が流れ易くな
るため、第2導電型クラッド層内で電流が広がってしま
い、活性層内における実効的な電流の閉じこめ効果が弱
まるという問題があった。
ジを有する構成では、第2導電型クラッド層において、
高濃度ドーピングすることでクラッド層が低抵抗化し、
GaAs基板面に対して平行方向にも電流が流れ易くな
るため、第2導電型クラッド層内で電流が広がってしま
い、活性層内における実効的な電流の閉じこめ効果が弱
まるという問題があった。
【0005】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、クラッド層ヘの高濃度ドーピングを実現
しながら、同時に活性層への不純物の拡散を抑制した半
導体発光素子を提供することを目的とするものである。
るものであり、クラッド層ヘの高濃度ドーピングを実現
しながら、同時に活性層への不純物の拡散を抑制した半
導体発光素子を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、第1導電型クラッド層および第2導電型
クラッド層の両方またはいずれか一方が、活性層に近い
側の低濃度ドーピング領域と、活性層に遠い側の高濃度
ドーピング領域とを備えている。
に、本発明は、第1導電型クラッド層および第2導電型
クラッド層の両方またはいずれか一方が、活性層に近い
側の低濃度ドーピング領域と、活性層に遠い側の高濃度
ドーピング領域とを備えている。
【0007】
【作用】本発明は、上記構成によって、活性層に近い側
のクラッド層の不純物濃度を低く抑えているため、クラ
ッド層から活性層への不純物の拡散を少なくすることが
できるとともに、クラッド層全体としては高濃度ドーピ
ングを実現しているため、半導体レーザの特性の向上を
図ることができる。
のクラッド層の不純物濃度を低く抑えているため、クラ
ッド層から活性層への不純物の拡散を少なくすることが
できるとともに、クラッド層全体としては高濃度ドーピ
ングを実現しているため、半導体レーザの特性の向上を
図ることができる。
【0008】
【実施例】(実施例1)以下本発明の第1の実施例につ
いて、図面を参照しながら説明する。図1は可視光半導
体レーザの断面を示したもので、第1導電型クラッド層
はn型クラッド層、第2導電型クラッド層はp型クラッ
ド層としている。
いて、図面を参照しながら説明する。図1は可視光半導
体レーザの断面を示したもので、第1導電型クラッド層
はn型クラッド層、第2導電型クラッド層はp型クラッ
ド層としている。
【0009】図1において、10はn型GaAs基板、
11はn型GaAsバッファー層、12は高濃度ドーピ
ングしたn型クラッド層、13は低濃度ドーピングした
n型クラッド層、14は活性層、15は低濃度ドーピン
グしたp型クラッド層、16は高濃度ドーピングしたp
型クラッド層、17はp型GaAsキャップ層、18は
n電極、19はp電極である。
11はn型GaAsバッファー層、12は高濃度ドーピ
ングしたn型クラッド層、13は低濃度ドーピングした
n型クラッド層、14は活性層、15は低濃度ドーピン
グしたp型クラッド層、16は高濃度ドーピングしたp
型クラッド層、17はp型GaAsキャップ層、18は
n電極、19はp電極である。
【0010】活性層14は、GaAsに±1%の範囲内
で格子整合して、(Alx Ga1-x)y In1-y P(0
≦x≦1)からなり、n型クラッド層12,13および
p型クラッド層15,16は、GaAsに±1%の範囲
内で格子整合して、(Alx'Ga1-x')y'In1-y'P
(0≦x’≦1)からなるものが用いられる。
で格子整合して、(Alx Ga1-x)y In1-y P(0
≦x≦1)からなり、n型クラッド層12,13および
p型クラッド層15,16は、GaAsに±1%の範囲
内で格子整合して、(Alx'Ga1-x')y'In1-y'P
(0≦x’≦1)からなるものが用いられる。
【0011】本実施例では、高濃度ドーピングしたn型
クラッド層12および高濃度ドーピングしたp型クラッ
ド層16は、どちらも厚さ0.8μm、ドーピング濃度
1×1018cm-3以上としている。一方、低濃度ドーピ
ングしたn型クラッド層13および低濃度ドーピングし
たp型クラッド層15は、どちらも厚さ0.1μm、ド
ーピング濃度5×1017cm-3としている。
クラッド層12および高濃度ドーピングしたp型クラッ
ド層16は、どちらも厚さ0.8μm、ドーピング濃度
1×1018cm-3以上としている。一方、低濃度ドーピ
ングしたn型クラッド層13および低濃度ドーピングし
たp型クラッド層15は、どちらも厚さ0.1μm、ド
ーピング濃度5×1017cm-3としている。
【0012】以上のように構成された半導体レーザにお
いて、活性層14を挟む上下のクラッド層が、活性層1
4に近い側の低濃度ドーピングしたクラッド層13,1
5と、活性層14に遠い側の高濃度ドーピングしたクラ
ッド層12,16とからなり、活性層14には、低濃度
ドーピングしたクラッド層13,15が隣接するため、
ドーピングした不純物の活性層14への拡散は無視する
ことができる。
いて、活性層14を挟む上下のクラッド層が、活性層1
4に近い側の低濃度ドーピングしたクラッド層13,1
5と、活性層14に遠い側の高濃度ドーピングしたクラ
ッド層12,16とからなり、活性層14には、低濃度
ドーピングしたクラッド層13,15が隣接するため、
ドーピングした不純物の活性層14への拡散は無視する
ことができる。
【0013】また高濃度ドーピングしたクラッド層1
2,16においては、高い不純物濃度であるが、これら
と活性層14との間にはそれぞれ低濃度ドーピングした
クラッド層13,15が存在しているため、不純物の拡
散による活性層14の品質の低下は発生しない。このと
き高濃度ドーピングしたクラッド層12,16は、それ
ぞれn型クラッド層、p型クラッド層の大部分(約89
%)を占めており、そのため全体としてクラッド層のキ
ャリアの閉じこめ効果の向上やクラッド層の低抵抗化を
実現することができる。
2,16においては、高い不純物濃度であるが、これら
と活性層14との間にはそれぞれ低濃度ドーピングした
クラッド層13,15が存在しているため、不純物の拡
散による活性層14の品質の低下は発生しない。このと
き高濃度ドーピングしたクラッド層12,16は、それ
ぞれn型クラッド層、p型クラッド層の大部分(約89
%)を占めており、そのため全体としてクラッド層のキ
ャリアの閉じこめ効果の向上やクラッド層の低抵抗化を
実現することができる。
【0014】なお、この低濃度ドーピングしたクラッド
層13,15の厚さは、ドーピングした不純物の拡散が
無視できる範囲であれば任意に設定できるが、レーザ特
性向上のためにはその範囲においてできるだけ薄くする
ことが望ましく、実際的には0.1μm以上が好まし
い。また、高濃度ドーピングしたクラッド層12,16
の低濃度ドーピングしたクラッド層13,15に対する
濃度差は、2倍以上あることが望ましい。
層13,15の厚さは、ドーピングした不純物の拡散が
無視できる範囲であれば任意に設定できるが、レーザ特
性向上のためにはその範囲においてできるだけ薄くする
ことが望ましく、実際的には0.1μm以上が好まし
い。また、高濃度ドーピングしたクラッド層12,16
の低濃度ドーピングしたクラッド層13,15に対する
濃度差は、2倍以上あることが望ましい。
【0015】(実施例2)次に本発明の第2の実施例に
ついて図面を参照しながら説明する。図2は可視光半導
体レーザの断面を示したもので、第1導電型クラッド層
はn型クラッド層、第2導電型クラッド層はp型クラッ
ド層としている。
ついて図面を参照しながら説明する。図2は可視光半導
体レーザの断面を示したもので、第1導電型クラッド層
はn型クラッド層、第2導電型クラッド層はp型クラッ
ド層としている。
【0016】図2において、20はn型GaAs基板、
21はn型GaAsバッファー層、22は高濃度ドーピ
ングしたn型クラッド層、23は低濃度ドーピングした
n型クラッド層、24は活性層、25はp型低濃度ドー
ピングしたp型クラッド層、26はp型ドーピングした
ストップ層、27は高濃度ドーピングしたp型クラッド
層、28はp型GaAsキャップ層、29はn型GaA
sブロック層、30はp型GaAsコンタクト層、31
はn電極、32はp電極である。
21はn型GaAsバッファー層、22は高濃度ドーピ
ングしたn型クラッド層、23は低濃度ドーピングした
n型クラッド層、24は活性層、25はp型低濃度ドー
ピングしたp型クラッド層、26はp型ドーピングした
ストップ層、27は高濃度ドーピングしたp型クラッド
層、28はp型GaAsキャップ層、29はn型GaA
sブロック層、30はp型GaAsコンタクト層、31
はn電極、32はp電極である。
【0017】本実施例は、ダブルヘテロ構造にリッジ構
造を形成したものであり、実施例1と同様に、低濃度ド
ーピングしたn型クラッド層23および低濃度ドーピン
グしたp型クラッド層25をどちらも厚さ0.1μm、
キャリア濃度5×1017cm -3となるように形成してい
る。また、リッジ構造の形成を容易にするために、低濃
度ドーピングしたp型クラッド層25と高濃度ドーピン
グしたp型クラッド層27の間に、p高濃度ドーピング
したストップ層26を設けている。
造を形成したものであり、実施例1と同様に、低濃度ド
ーピングしたn型クラッド層23および低濃度ドーピン
グしたp型クラッド層25をどちらも厚さ0.1μm、
キャリア濃度5×1017cm -3となるように形成してい
る。また、リッジ構造の形成を容易にするために、低濃
度ドーピングしたp型クラッド層25と高濃度ドーピン
グしたp型クラッド層27の間に、p高濃度ドーピング
したストップ層26を設けている。
【0018】以下、本実施例の半導体レーザの作製手順
を簡単に説明する。まず初めに、n型GaAa基板20
上にn型GaAsバッファー層21からp型GaAsキ
ャップ層28までを通常の方法により成長させた後、p
型GaAsキャップ層28上にレジスト層を形成し、こ
れを露光現像除去処理してマスクを作った後、p型ドー
ピングしたストップ層26までをエッチング除去し、リ
ッジ構造を形成する。次に、この結晶表面上にn型Ga
Asブロック層29を成長させた後、マスクを除去して
最後にp型GaAsコンタクト層30を成長させ、その
上にp電極32を形成する。
を簡単に説明する。まず初めに、n型GaAa基板20
上にn型GaAsバッファー層21からp型GaAsキ
ャップ層28までを通常の方法により成長させた後、p
型GaAsキャップ層28上にレジスト層を形成し、こ
れを露光現像除去処理してマスクを作った後、p型ドー
ピングしたストップ層26までをエッチング除去し、リ
ッジ構造を形成する。次に、この結晶表面上にn型Ga
Asブロック層29を成長させた後、マスクを除去して
最後にp型GaAsコンタクト層30を成長させ、その
上にp電極32を形成する。
【0019】本実施例のような構造を取ることによっ
て、実施例1で述べたような高濃度ドーピングしたn型
クラッド層22および高濃度ドーピングしたp型クラッ
ド層27からの活性層24への不純物の拡散を抑制でき
るとともに、リッジ部以外の高濃度ドーピングをしたp
型クラッド層27を除去しているため、高濃度ドーピン
グしたp型クラッド層27内での電流の広がりを抑える
ことができる。このため、本実施例においては、実施例
1に比較してさらにクラッド層におけるキャリアの閉じ
こめ効果を向上させることができる。
て、実施例1で述べたような高濃度ドーピングしたn型
クラッド層22および高濃度ドーピングしたp型クラッ
ド層27からの活性層24への不純物の拡散を抑制でき
るとともに、リッジ部以外の高濃度ドーピングをしたp
型クラッド層27を除去しているため、高濃度ドーピン
グしたp型クラッド層27内での電流の広がりを抑える
ことができる。このため、本実施例においては、実施例
1に比較してさらにクラッド層におけるキャリアの閉じ
こめ効果を向上させることができる。
【0020】なお、上記各実施例においては、活性層の
両側のクラッド層のそれぞれに低濃度ドーピング領域と
高濃度ドーピング領域とを設けたが、本発明は、活性層
の両側のクラッド層のどちらか一方だけに低濃度ドーピ
ング領域と高濃度ドーピング領域とを設けることができ
る。
両側のクラッド層のそれぞれに低濃度ドーピング領域と
高濃度ドーピング領域とを設けたが、本発明は、活性層
の両側のクラッド層のどちらか一方だけに低濃度ドーピ
ング領域と高濃度ドーピング領域とを設けることができ
る。
【0021】
【発明の効果】本発明は、上記実施例から明らかなよう
に、第1導電型クラッド層および第2導電型クラッド層
の両方またはいずれか一方に、活性層に近い側の低濃度
ドーピング領域と、活性層に遠い側の高濃度ドーピング
領域とを設けたので、クラッド層の他の領域に高濃度ド
ーピング行なった場合でも、クラッド層から活性層への
不純物の拡散を抑制することができ、またクラッド層全
体としては高濃度ドーピングを実現しているので、クラ
ッド層の低抵抗化およびキャリアの閉じこめ効果を向上
させることができる。
に、第1導電型クラッド層および第2導電型クラッド層
の両方またはいずれか一方に、活性層に近い側の低濃度
ドーピング領域と、活性層に遠い側の高濃度ドーピング
領域とを設けたので、クラッド層の他の領域に高濃度ド
ーピング行なった場合でも、クラッド層から活性層への
不純物の拡散を抑制することができ、またクラッド層全
体としては高濃度ドーピングを実現しているので、クラ
ッド層の低抵抗化およびキャリアの閉じこめ効果を向上
させることができる。
【図1】本発明の第1の実施例における半導体レーザの
断面図
断面図
【図2】本発明の第2の実施例における半導体レーザの
断面図
断面図
10 n型GaAs基板 11 n型GaAsバッファー層 12 高濃度ドーピングしたn型クラッド層 13 低濃度ドーピングしたn型クラッド層 14 活性層 15 低濃度ドーピングしたp型クラッド層 16 高濃度ドーピングしたp型クラッド層 17 p型GaAsキャップ層 18 n電極 19 p電極 20 n型GaAs基板 21 n型GaAsバッファー層 22 高濃度ドーピングしたn型クラッド層 23 低濃度ドーピングしたn型クラッド層 24 活性層 25 低濃度ドーピングしたp型クラッド層 26 p型ストップ層 27 高濃度ドーピングしたp型クラッド層 28 p型GaAsキャップ層 29 n型GaAsブロック層 30 p型GaAsコンタクト層 31 n電極 32 p電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中 島 眞 人 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内
Claims (3)
- 【請求項1】 第1導電型GaAs基板上に、AlGa
InPからなる活性層を、この活性層よりも大きなエネ
ルギーギャップを持つAlGaInPからなる第1導電
型クラッド層と第2導電型クラッド層とで挟んだダブル
ヘテロ構造を有し、前記第1導電型クラッド層および第
2導電型クラッド層の両方またはいずれか一方が、前記
活性層に近い側の低濃度ドーピング領域と、前記活性層
に遠い側の高濃度ドーピング領域とを備えた半導体発光
素子。 - 【請求項2】 活性層が、GaAsに±1%の範囲内で
格子整合して、(Al x Ga1-x )y In1-y P(0≦
x≦1)からなり、第1導電型クラッド層および第2導
電型クラッド層が、GaAsに±1%の範囲内で格子整
合して、(Al x'Ga1-x')y'In1-y'P(0≦x’≦
1)からなる請求項1記載の半導体発光素子。 - 【請求項3】 結晶表面にストライプ状のリッジを有
し、リッジ以外の部分を少なくとも結晶表面から活性層
上部にある第2導電型クラッド層中の高濃度ドーピング
領域までを除去した構造を有する請求項1または2記載
の半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7781192A JPH0645698A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7781192A JPH0645698A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0645698A true JPH0645698A (ja) | 1994-02-18 |
Family
ID=13644411
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7781192A Pending JPH0645698A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0645698A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6403749B1 (en) | 1999-11-17 | 2002-06-11 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Preparation of organoxy-terminated organopolysiloxanes |
| US6563850B1 (en) | 1997-10-06 | 2003-05-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light-emitting device and fabricating method thereof |
| CN100426607C (zh) * | 2005-04-21 | 2008-10-15 | 夏普株式会社 | 化合物半导体激光器件 |
| KR101007086B1 (ko) * | 2008-09-02 | 2011-01-10 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 |
| WO2014045883A1 (ja) * | 2012-09-18 | 2014-03-27 | ウシオ電機株式会社 | Led素子及びその製造方法 |
| US8860077B2 (en) | 2010-02-12 | 2014-10-14 | Lg Innotek Co., Ltd. | Light emitting device and light emitting device package including the same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0449691A (ja) * | 1990-06-18 | 1992-02-19 | Mitsubishi Electric Corp | 可視光レーザダイオード |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP7781192A patent/JPH0645698A/ja active Pending
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