JPS60136281A - 半導体レ−ザの製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザの製造方法Info
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- JPS60136281A JPS60136281A JP24371583A JP24371583A JPS60136281A JP S60136281 A JPS60136281 A JP S60136281A JP 24371583 A JP24371583 A JP 24371583A JP 24371583 A JP24371583 A JP 24371583A JP S60136281 A JPS60136281 A JP S60136281A
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- Japan
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- layer
- mesa
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- 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
- H01S5/22—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 having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- H—ELECTRICITY
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- 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
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- H01S5/223—Buried stripe structure
- H01S5/2237—Buried stripe structure with a non-planar active layer
-
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
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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】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は二重へテロ型半導体レーザの製造方法)ニ関す
る。
る。
二重へテロ型屈折率導波型半導体レーザは、光とキャリ
アの閉じ込め効果による低発振電流しきい値と屈折率導
波による安定な単−横モード発振が得られるため、その
有用性は計り知れない。この構造は、活性層より上の層
までファセット(全面鏡面)成長した後に、活性層部を
ストライプ状(−加工した後に2回目の結晶成長により
、活性層よりも屈折率の小さい結晶(二より埋め込む埋
め込み型(BH型)と、基板上(′−ストライプ状の溝
を形成した後(−活性層全溝内部(−分離形成する■溝
型(二大別される。しかし、いずれの場合(二おいても
発振電流しきい値を実用レベルまで低下するためには、
活性層ストライプにのみ電流全狭搾集中させる必要があ
る。そのためにはBH型の場合には埋め込み層に元のダ
ブルへテロウェファとは逆の極性となる様な逆接合を形
成するのが普通である。また、■溝型の場合も、基板上
に結晶成長若しくは拡散等(二よって接合を形成する事
が頻煩(1行われている。
アの閉じ込め効果による低発振電流しきい値と屈折率導
波による安定な単−横モード発振が得られるため、その
有用性は計り知れない。この構造は、活性層より上の層
までファセット(全面鏡面)成長した後に、活性層部を
ストライプ状(−加工した後に2回目の結晶成長により
、活性層よりも屈折率の小さい結晶(二より埋め込む埋
め込み型(BH型)と、基板上(′−ストライプ状の溝
を形成した後(−活性層全溝内部(−分離形成する■溝
型(二大別される。しかし、いずれの場合(二おいても
発振電流しきい値を実用レベルまで低下するためには、
活性層ストライプにのみ電流全狭搾集中させる必要があ
る。そのためにはBH型の場合には埋め込み層に元のダ
ブルへテロウェファとは逆の極性となる様な逆接合を形
成するのが普通である。また、■溝型の場合も、基板上
に結晶成長若しくは拡散等(二よって接合を形成する事
が頻煩(1行われている。
この様に従来方法では2回の結晶成長若しくは拡散等を
必要とするため、工程数が多くなり、コスト及び歩留り
の点で大きな欠点を有していfc。
必要とするため、工程数が多くなり、コスト及び歩留り
の点で大きな欠点を有していfc。
従来のこの型のレーザの構造及び製作方法11 GaI
nAsP/InP系レーザの場合(二ついて図面を参照
しながら説明する。BH型の代表例としてPBH(プレ
ーす埋め込みへテロ)型レーザについて第1図(二示す
。
nAsP/InP系レーザの場合(二ついて図面を参照
しながら説明する。BH型の代表例としてPBH(プレ
ーす埋め込みへテロ)型レーザについて第1図(二示す
。
このレーザはまず、n型(100) InP基板l上に
n−InPバッファ層2 、 GaInAsP活性層(
アンドーグ)3.p型InPクラッド層4を1回目の液
相エピクキシャル成長(LPE) l二よって成長させ
る(第1図(a))。次(−1活性層の幅が2μm以下
になる様にメサ・ストライプ状にエツチングを施す(第
1図(b))。更に2回目のLPEによってp−InP
層6゜n−InP層7をメサ部5の頂面にのみ成長しな
い様(ニ低に過飽和度で成長させる。これは、活性層ス
トライプ3にのみ電流狭搾させて低しきい値化させるた
め(二p−n逆バイアス層で埋め込むものである。次に
連続成長(二より、メサ頂部にも成長が起る様に高い過
飽和度の溶液によ、!7p型−InPクラッド層4′、
p型GaInAsPオーミックコンタクト層を成長させ
て完成する(第1図(C))。
n−InPバッファ層2 、 GaInAsP活性層(
アンドーグ)3.p型InPクラッド層4を1回目の液
相エピクキシャル成長(LPE) l二よって成長させ
る(第1図(a))。次(−1活性層の幅が2μm以下
になる様にメサ・ストライプ状にエツチングを施す(第
1図(b))。更に2回目のLPEによってp−InP
層6゜n−InP層7をメサ部5の頂面にのみ成長しな
い様(ニ低に過飽和度で成長させる。これは、活性層ス
トライプ3にのみ電流狭搾させて低しきい値化させるた
め(二p−n逆バイアス層で埋め込むものである。次に
連続成長(二より、メサ頂部にも成長が起る様に高い過
飽和度の溶液によ、!7p型−InPクラッド層4′、
p型GaInAsPオーミックコンタクト層を成長させ
て完成する(第1図(C))。
またV溝型レーザの場合には第2図に示す様(′″−1
まずn型(100) I n P基板1上(二n−In
Pバッファ層2.p−InP層6.n−InP層7全7
金成長る(第2図(a))。次に、この基板(二p−I
nP層6を基板1側に突き抜ける様(:v溝ストライプ
9をマスクエツチング等により形成する(第2図(b)
)。最後(二、2回目の結晶成長によt)、n−InP
バッファ層2′。
まずn型(100) I n P基板1上(二n−In
Pバッファ層2.p−InP層6.n−InP層7全7
金成長る(第2図(a))。次に、この基板(二p−I
nP層6を基板1側に突き抜ける様(:v溝ストライプ
9をマスクエツチング等により形成する(第2図(b)
)。最後(二、2回目の結晶成長によt)、n−InP
バッファ層2′。
アンドープGaInAsP活性層3’t−V溝9中(二
分離形成される様に成長させ、次にp−InPクラッド
層4゜p −GaInAsPオーミックコンタクト層8
を連続成長させて完成するものである(第2図(C))
。ここでp−InP層とn−InP層の間の逆接合(二
より、■溝内の活性層ストライプ3′に電流狭搾を行い
、低しきい値化を図るものである。
分離形成される様に成長させ、次にp−InPクラッド
層4゜p −GaInAsPオーミックコンタクト層8
を連続成長させて完成するものである(第2図(C))
。ここでp−InP層とn−InP層の間の逆接合(二
より、■溝内の活性層ストライプ3′に電流狭搾を行い
、低しきい値化を図るものである。
この様(二、低しきい値で且つ一横モードの安定した高
性能の半導体レーザを製作するには工程数が多く煩雑で
あり、コストと歩留りの点で不利であった。
性能の半導体レーザを製作するには工程数が多く煩雑で
あり、コストと歩留りの点で不利であった。
この欠点を克服する目的で一回の成長で活性層をストラ
イプ状(二分離形成し、しかも電流狭搾機能金有する構
造を作るものの従来例として、CCM(Current
Confinement Mesa 5ubstra
te BuriedHeterostructure
)が提唱されている(電子通信学会oQg go−tt
7.pts)。
イプ状(二分離形成し、しかも電流狭搾機能金有する構
造を作るものの従来例として、CCM(Current
Confinement Mesa 5ubstra
te BuriedHeterostructure
)が提唱されている(電子通信学会oQg go−tt
7.pts)。
この製作方法を第3図(−示す。これはn型(100)
InP基板1上適当なメサ・エラチングラ施してメサ1
0全形成し、LPE法により、薄(n−InPバッファ
層2を成長させ、引き続き、アンドープGaInAsP
活性層3.を成長させる。活性層3はメサ頂部に分離形
成される。次(二p−InPクラッド層4全成長させ、
さらにn−InP層をメサ・頂部のみ成長しない様に十
分低い過飽和度で成長させ、引き続いてp−InPクラ
ッド層4’ 、 p −GaInA8P オーミックコ
ンタクト層8全成長させて完成するものである。活性層
3への電流狭搾はp−InP層4とn −InP層7の
間の逆接合によって行なわれる。しかし、この方法は、
メサ10頂部には結晶成長が起りにくいため、活性層3
が成長しにくく再現性に乏しかった。tPj(二メサ頂
部の幅’e 2/Am以下(二抑えて安定な単−横モー
ド動作を得る場合(=はメサ頂部での成長は殆んど起ら
ず、平坦部での活性層3′の方ばかりが厚くなってしま
い実用的ではなかった0 〔発明の目的〕 本発明はかかる欠点を取り除き、−回の結晶成長で再現
性良く高歩留りで且つ低しきい値で安定な単−横モード
発振が得られる高性能半導体レーザの製造方法全提供す
るものである。
InP基板1上適当なメサ・エラチングラ施してメサ1
0全形成し、LPE法により、薄(n−InPバッファ
層2を成長させ、引き続き、アンドープGaInAsP
活性層3.を成長させる。活性層3はメサ頂部に分離形
成される。次(二p−InPクラッド層4全成長させ、
さらにn−InP層をメサ・頂部のみ成長しない様に十
分低い過飽和度で成長させ、引き続いてp−InPクラ
ッド層4’ 、 p −GaInA8P オーミックコ
ンタクト層8全成長させて完成するものである。活性層
3への電流狭搾はp−InP層4とn −InP層7の
間の逆接合によって行なわれる。しかし、この方法は、
メサ10頂部には結晶成長が起りにくいため、活性層3
が成長しにくく再現性に乏しかった。tPj(二メサ頂
部の幅’e 2/Am以下(二抑えて安定な単−横モー
ド動作を得る場合(=はメサ頂部での成長は殆んど起ら
ず、平坦部での活性層3′の方ばかりが厚くなってしま
い実用的ではなかった0 〔発明の目的〕 本発明はかかる欠点を取り除き、−回の結晶成長で再現
性良く高歩留りで且つ低しきい値で安定な単−横モード
発振が得られる高性能半導体レーザの製造方法全提供す
るものである。
本発明は、基板上にストライプ状の溝を設け、さらにそ
の溝部を保存してその両側全エツチング等により除去し
、丁度、メサ・ストライプの頂部;二連が形成される様
口基板を加工するものであり、その後は一回の結晶成長
で、活性層のメサ頂部への分離形成と電流狭搾層全形成
することを特徴とするものである。メサ頂部での活性7
層の成長は、頂部(−形成されている溝部の成長速度が
速いため、非常(二再現性良く分離形成され、更に電流
狭搾層は活性層ストライプ上のクラッド層を成長方向に
突出させる事(二より、続く第二の逆導電型を有するク
ラッド層をこの突出部上にのみは再現性良く成長しない
条件で成長することに実現できるものである。
の溝部を保存してその両側全エツチング等により除去し
、丁度、メサ・ストライプの頂部;二連が形成される様
口基板を加工するものであり、その後は一回の結晶成長
で、活性層のメサ頂部への分離形成と電流狭搾層全形成
することを特徴とするものである。メサ頂部での活性7
層の成長は、頂部(−形成されている溝部の成長速度が
速いため、非常(二再現性良く分離形成され、更に電流
狭搾層は活性層ストライプ上のクラッド層を成長方向に
突出させる事(二より、続く第二の逆導電型を有するク
ラッド層をこの突出部上にのみは再現性良く成長しない
条件で成長することに実現できるものである。
本発明(二よると、−回の結晶成長工程により、再現性
良く屈折率導波構造と電流狭搾構造と全同時(二実現出
来るため、大幅なコストの低減化が可能どなり、また高
い歩留りで低しきい値の高性能半導体レーザを製作する
事が可能となったものである。従って、半導体レーザの
生産性が飛躍的に向上し、半導体レーザの安価な供給に
多大な貢献を与えるものである。
良く屈折率導波構造と電流狭搾構造と全同時(二実現出
来るため、大幅なコストの低減化が可能どなり、また高
い歩留りで低しきい値の高性能半導体レーザを製作する
事が可能となったものである。従って、半導体レーザの
生産性が飛躍的に向上し、半導体レーザの安価な供給に
多大な貢献を与えるものである。
本発明を、従来例と同様にGaInAsP / InP
系半導体レーザ(ニ適用した実施例全図面を参照しなが
ら以下に詳細に説明する。
系半導体レーザ(ニ適用した実施例全図面を参照しなが
ら以下に詳細に説明する。
第4図(a)に示す様(二、まずn型(100) In
P基板1上に幅約2μm、深さ約1μmのV溝11をマ
スク・エツチング(−より形成した。このサイズは中(
二形成される活性層の幅が単−横モードで安定に発振す
る様に決定したものである。
P基板1上に幅約2μm、深さ約1μmのV溝11をマ
スク・エツチング(−より形成した。このサイズは中(
二形成される活性層の幅が単−横モードで安定に発振す
る様に決定したものである。
次(二第4図(b)に示す様にV溝11を保護したマス
ク・エツチングにより■溝11がメサの頂部に位置する
様(ニメサ状のストライプ12を形成した。
ク・エツチングにより■溝11がメサの頂部に位置する
様(ニメサ状のストライプ12を形成した。
このとき、漏洩電流を少なくすることと活性層の分離形
成のために、■溝11の両側のメサ頂部は出来るだけ狭
い幅とした。本例では約0.5μm以下であり、メサ1
2頂部の幅は約3μmであった。また、V溝ll中に活
性層と分離形成した後にメサの形状が残る様にV溝11
の深さよりもメサ12の高さは大きくする必要がある。
成のために、■溝11の両側のメサ頂部は出来るだけ狭
い幅とした。本例では約0.5μm以下であり、メサ1
2頂部の幅は約3μmであった。また、V溝ll中に活
性層と分離形成した後にメサの形状が残る様にV溝11
の深さよりもメサ12の高さは大きくする必要がある。
本例では約3μmの高さとなるまでメサ・エツチングし
た。
た。
この様にして準備されfcVGM基板(V−Groov
edMesa 5ubstrate)に第4図(C)に
示す様に一回の成長で活性層の分離形成と電流狭搾層の
形成を同時に行った。即ち、薄いn−InPバッファ層
2’kV溝11の途中1で埋まる様口成長させ、次(=
活性層3をv溝11中(−分離形成せしめた。このとき
、■溝11の両肩は非常に幅が狭いため殆んど活性層の
成長は起らず、再現性良く完全にV溝ll中に分離形成
することが可能であった。
edMesa 5ubstrate)に第4図(C)に
示す様に一回の成長で活性層の分離形成と電流狭搾層の
形成を同時に行った。即ち、薄いn−InPバッファ層
2’kV溝11の途中1で埋まる様口成長させ、次(=
活性層3をv溝11中(−分離形成せしめた。このとき
、■溝11の両肩は非常に幅が狭いため殆んど活性層の
成長は起らず、再現性良く完全にV溝ll中に分離形成
することが可能であった。
次に、高い過飽和度の融液からp−InPクラッド層4
を成長させた。このとき、高い過飽和度のためメサ12
側面を含め、全面(=p−InPクラッド層4が成長し
、メサの形が保存されたまま成長させることが可能であ
った。このため、p−In、P層が成長ぜず(ニ電流漏
洩を起すリークパスは存在せず完壁な狭搾が可能となっ
ている。また、メサ頂部(=も成長が起るため活性層が
メルトバックされる心配もなかった。
を成長させた。このとき、高い過飽和度のためメサ12
側面を含め、全面(=p−InPクラッド層4が成長し
、メサの形が保存されたまま成長させることが可能であ
った。このため、p−In、P層が成長ぜず(ニ電流漏
洩を起すリークパスは存在せず完壁な狭搾が可能となっ
ている。また、メサ頂部(=も成長が起るため活性層が
メルトバックされる心配もなかった。
次に、低い過飽和度の融液からn−InP電流ブロック
層7金成長すると、突出したp−InPクラッド層4の
頂部(二は成長せずに表面を平坦化する様にメサ側匍ヲ
埋め込み、逆接合による電流狭搾機構が実現できた。最
後(一完全(二成長面を平坦化し、後の電極プロセス等
を容易せしめるために、’P−InP第2クラッド層4
’ 、 p −GaInAsP オーミックコンタクト
層8を成長させた。
層7金成長すると、突出したp−InPクラッド層4の
頂部(二は成長せずに表面を平坦化する様にメサ側匍ヲ
埋め込み、逆接合による電流狭搾機構が実現できた。最
後(一完全(二成長面を平坦化し、後の電極プロセス等
を容易せしめるために、’P−InP第2クラッド層4
’ 、 p −GaInAsP オーミックコンタクト
層8を成長させた。
この様に本発明によって、活性層を再現性良くストライ
プ状に分離形成する事が可能となり、さら(ニー回の結
晶成長で屈折率導波構造と電流狭搾機構を実現できるこ
とが容易となった。また表面が平坦であるため、電極プ
ロセス等の工程も容易ならしめるものであった。
プ状に分離形成する事が可能となり、さら(ニー回の結
晶成長で屈折率導波構造と電流狭搾機構を実現できるこ
とが容易となった。また表面が平坦であるため、電極プ
ロセス等の工程も容易ならしめるものであった。
本発明は上記GaInAsP / InP系材料(二限
ることなく他の材料(二も適用可能なものである。′=
1.た、n型基板金側として挙げたが、p型基板の場合
にも導電型を逆にすれば同様に適用できるものである。
ることなく他の材料(二も適用可能なものである。′=
1.た、n型基板金側として挙げたが、p型基板の場合
にも導電型を逆にすれば同様に適用できるものである。
この様に本発明の適用範囲は広く、汎用性に優れている
ものである。
ものである。
第1図は従来例のPBH型レーザの製造方法全示す断面
図、第2図は従来例のV溝型レーザの製造方法を示す断
面図、第3図は従来例のCCM型レーザを説明するため
の図、第4図は本発明(二よる半導体レーザの製造方法
を説明するための断面図である。 1− n型(100) InP基板 2.2′・・・n型InPバッファ層 3・・・アンドープGaInA8P活性層3′・・・上
記活性層の分離形成後の不要部分4.4′・・・p型I
nPクラッド層 5・・・メサ部(PBH) 6・・・p型InP電流ブロック層 7・・・n型InP電流ブロック層 8・・・p −GaInAsp オーミックコンタクト
層9・・・V溝 10・・・メサ部(CCM )11・
・・V溝(本発明)12・・・メサ部(本発明)第1図 第2図 第3図 第4図 tC)
図、第2図は従来例のV溝型レーザの製造方法を示す断
面図、第3図は従来例のCCM型レーザを説明するため
の図、第4図は本発明(二よる半導体レーザの製造方法
を説明するための断面図である。 1− n型(100) InP基板 2.2′・・・n型InPバッファ層 3・・・アンドープGaInA8P活性層3′・・・上
記活性層の分離形成後の不要部分4.4′・・・p型I
nPクラッド層 5・・・メサ部(PBH) 6・・・p型InP電流ブロック層 7・・・n型InP電流ブロック層 8・・・p −GaInAsp オーミックコンタクト
層9・・・V溝 10・・・メサ部(CCM )11・
・・V溝(本発明)12・・・メサ部(本発明)第1図 第2図 第3図 第4図 tC)
Claims (1)
- P−n接合を有する二重へテロ接合型半導体し一ザの製
造方法において、半導体基板上の共振器方向に、光及び
キャリアを閉じ込めるための活性層を形成するための溝
を設け、然る後、該溝部を保存したまま該溝部の両側全
エツチングによυ除き、該溝部が共振器方向のメサ・ス
トライプ上に存する様(二該半導体基板全加工し、其の
接線半導体基板上(二結晶成長法によって前記溝部に活
性層を分離形成せしめ、続く連続成長によって前記溝部
上が突出する様に全面に該半導体基板とは逆の導電型を
有する第1のクラッド層を形成し、更に引き続き、該第
1のクラッド層の突出成長部の頂面上にのみは成長が起
らない様(=過飽和度全像く抑えて該半導体基板と同じ
導電型を有する第2のクラッド層を形成し、最後に該半
導体基板とは逆の導電型を有するオーミックコンタクト
層を、表面がなるべく平坦(=なる様に形成すること(
二より、前記活性層部(二のみ電流全狭搾可能としたこ
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 |
|---|---|---|---|
| JP24371583A JPS60136281A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24371583A JPS60136281A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60136281A true JPS60136281A (ja) | 1985-07-19 |
Family
ID=17107905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24371583A Pending JPS60136281A (ja) | 1983-12-26 | 1983-12-26 | 半導体レ−ザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60136281A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4980314A (en) * | 1989-06-06 | 1990-12-25 | At&T Bell Laboratories | Vapor processing of a substrate |
-
1983
- 1983-12-26 JP JP24371583A patent/JPS60136281A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4980314A (en) * | 1989-06-06 | 1990-12-25 | At&T Bell Laboratories | Vapor processing of a substrate |
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