JPH01318276A - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents

半導体レーザの製造方法

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JPH01318276A
JPH01318276A JP15306888A JP15306888A JPH01318276A JP H01318276 A JPH01318276 A JP H01318276A JP 15306888 A JP15306888 A JP 15306888A JP 15306888 A JP15306888 A JP 15306888A JP H01318276 A JPH01318276 A JP H01318276A
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etching
layer
amount
cladding layer
cap layer
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Tomoko Kadowaki
朋子 門脇
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体レーザの製造方法に係り、特に半導
体層のエツチング量を精度良く制御することのできる半
導体レーザのエツチング方法に関するものである。
〔従来の技術〕
第7図は従来の屈折率導波形半導体レーザの一例を示す
斜視図である。この図において、1はn形GaAsから
なる基板、2aはn形AAGaAsからなる第1クラッ
ド層、3aはアンドープAfGaAsからなる活性層、
4aはp形AlGaAsからなる第2クラッド層、5は
p形GaAsからなるキャップ層、6はn形GaAsか
らなる電流ブロック層、7はp形GaAsからなるコン
タクト層、8はp側電極、9はn側電極、30は活性領
域である。
次に動作について説明する。
上記半導体レーザ装置において、p側電極8に正(+)
、n側電極9に負(−)の電圧を印加すると、電流はコ
ンタクト層7からリッジ部のキャップ層5を介して注入
される。したがって、活性層3aにおいてはりッジ部の
下の領域に比較的効率良く電流が集中し、活性層3aの
禁制帯幅に対応する光を発生する。一方、この光に対す
るリッジ部の下の活性層3 a sすなわち活性領域3
oにおける等価実効屈折率は、非リッジ部の下の活性層
3aにおける等価実効屈折率より高くなるので、発生し
た光は活性領域30に閉じ込められる。その結果、電流
が所定の値に達した時、利得が損失を上回りレーザ発振
が得られる。
従来の半導体レーザは以上のように構成されているので
、電流を活性領域30に効率良く集中させるためには、
非リッジ部における第2クラッド層4aの厚みhlを0
.3μm程度に小さくすることが必要である。しかし、
h、が小さくなりすぎると、活性領域30と活性領域3
0以外の活性層3aの実効屈折率差が大きくなりすぎて
、基本モート等の所望の特性が得られなくなる。したが
って、h、は0.1μm単位で精度良く制御することが
必要である。
次に、第7図に示した従来の半導体レーザの製造方法を
説明する。
第8図(a)〜(e)は、第7図に示した従来の半導体
レーザの製造方法の工程を示す断面図である。
まず、第8図(a)に示すように、n形GaAsからな
る基板1上に、n形AuGaAsからなる第1クラツド
層2a、アンドープAflGaAsからなる活性層3a
、p形AβGaAsからなる第2クラツト層4a、p形
GaAsからなるキャップ層5を順次エピタキシャル成
長により形成する。次に、第8図(b)に示すように、
キャップ層5上に5i02からなるストライブ状のマス
ク10aを形成する。
次に、第8図(C)に示すように、マスク10aをエツ
チング用マスクとして、例えばH2SO4+H202系
のエツチング液により、GaAsからなるキャップ層5
を貫通して、AfLGaAsからなる第2クラッド層を
厚みり、たけ残すようにエツチングしてリッジ部を形成
する。この時のエツチング量T1はエツチング時間だけ
で制御する。
次に、第8図(d)に示すように、5in2からなるマ
スク10aのひさしを弗酸系エツチング液等により除去
した後、マスク10aが付いたりッジ部頂上以外を選択
的にn形GaAsからなる電流ブロック層6で埋め込む
。次に、第8図(e)に示すように、マスク10aを除
去した後、全体にp形GaAsからなるコンタクト層7
を成長させる。そして、最後に、P側電極8.n側電極
9を形成することにより第7図に示した従来の屈折率導
波形半導体レーザを完成させる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記のような従来の屈折率導波形半導体レーザの製造方
法では、非リッジ部における第2クラット層4aの厚み
hlをエツチング時間のみで制御していたため、hlを
0.1ミクロン単位で精度良く制御することが極めて困
難であった。
この発明は、かかる課題を解決するためになされたもの
で、非リッジ部における第2クラッド層の厚みを0.1
ミクロン単位で精度良く制御でき、その結果、所望の特
性を再現性良く得ることのできる半導体レーザの製造方
法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る半導体レーザの製造方法は、所望のエツ
チング量に対するサイドエッチ量の2倍の寸法を含む複
数種類の幅を持ち、サイドエッチの進行に伴って順次剥
離するモニタパターンを半導体層上に設けておき、モニ
タパターンの剥離によりエツチング量を決定する工程を
含むものである。
〔作用〕
この発明においては、モニタパターンの剥離からエツチ
ング量を決定することができる。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を図について説明する。
第1図(a)〜(C)はこの発明の半導体レーザの製造
方法の一実施例の工程を示す断面図である。これらの図
において、第8図と同一符号は同一のものを示し、10
bは5i02からなるモニタパターンで、このモニタパ
ターン10bの寸法は、<100>方向のエツチング量
が所望の値T1である時のサイドエッチ量Slの2倍、
すなわち[2S+ ]を含み、かつ[2S+ ]と0.
1〜0.2μmの寸法差をもつ種々の幅に設定されてい
る。ここでは、例えば[2S、−0,3]。
[2S、−0゜2]、[2S1−0.1]、[2S! 
] 、[2SI +0.1]、[2S+ +0゜2]μ
mに設定している。今、エツチングしようとする層は、
p形GaAsからなるキャップ層5とp形AuGaAs
からなる第2クラッド層4aの厚みり、の部分を除く部
分である。
まず、第1図(a)に示すように、キャップ層5上に5
in2のバターニングを行う。この際、レーザ部のリッ
ジ形成用のマスク10aと同時に、エツチング制御用の
モニタパターン10bを設けておく。
次に、第1図(b)に示すように、例えばH2S O4
+ H202系のエツチング液を用いて、く100〉方
向のエツチング量が所望のエツチング量T1の1/2〜
3/4、すなわち1/2T、〜3 / 4 T r程度
になるようにエツチングする。
ところで、第2図(a)、(b)に示すように、キャッ
プ層5を貫通して第2クラッド層4aの途中に至る<1
00>方向の所望のエツチング量がTIであるとき、サ
イドエッチ量はSlである。したがって、<100>方
向のエツチング量が1/2T、〜3/4T、であるとき
、サイドエッチ量はS、よりも十分に少なく、幅[2S
+ ]のモニタパターン10bはまだウェハにしっかり
付着している。
次に少しずつエツチングを追加していき、エツチングを
追加するたびにモニタパターン部を観察する。そして、
第1図(e)に示すように、幅が[2S+ ]以下のモ
ニタパターン10bが’pjJ 雑し、幅[2S、+O
81]のモニタパターン10bが付着している時点でエ
ツチングを止めれば、この時、<100>方向のエツチ
ング深さはT1となっている。
すなわち、上記のようなエツチングを含んた半導体レー
ザの製造方法では、サイドエッチによるモニタパターン
10bの剥離を観察することによって、<100>方向
のエツチング量を知ることができ、これによりエツチン
グ深さを正確に制御することができる。
なお、上記実施例ではエツチングしようとするキャップ
層5がGaAs、第2クラッド層4aがAJ2GaAs
と、同じAj!GaAs系の結晶材料で構成されていた
が、キャップ層と第2クラッド層が異なる結晶材料で構
成されていてもよい。
また、上記実施例ではキャップ層5と第2クラッド層4
aを同じエツチング液を用いて連続してエツチングした
が、キャップ層5と第2クラッド層4aとをそれぞれ異
なるエツチング液でエツチングしてもよい。
以下、この発明の他の実施例として、キャップ層と第2
クラッド層とが異なる結晶材料で構成されており、これ
に伴い、キャップ層と第2クラッド層の各々を異なるエ
ツチング液でエツチングする場合について説明する。
第3図はキャップ層と第2クラッド層とが異なる結晶材
料で構成されている他の屈折率導波形半導体レーザを示
す斜視図である。この図において、第7図と同一符号は
同一ものを示し、2bはn形AJ2Ga I nPから
なる第1クラッド層、3bはアンドープAJ!Ga I
 nPからなる活性層、4bはp形AJ2GaInPか
らなる第2クラッド層である。
このレーザでは、活性層3bと、活性層3bを上下から
はさむ第2クラッド層4bおよび第1クラッド層2bが
何れもAJ2Ga I nP系結晶材料で構成されてお
り、その他の層は、AuGaAs系結晶材料で構成され
ている。つまり、エツチングしようとするキャップ層5
.第2クラッド層4bのうち、キャップ層5はGaAs
、第2クラッド層4bはAuGaInPと、異なる結晶
材料で構成されている。このため、リッジ形成のための
エツチングもキャップ層5と第2クラッド層4bとで異
なるエツチング液を用いるのが一般的である。
第3図に示した構造のレーザにおいても、第7図に示し
た従来のレーザと同様、電流を活性領域30に効率良く
集中させるためには、非リッジ部における第2クラッド
層4bの厚みh2を0.3μm程度に小さくすることが
必要である。すなわち、h2を0.1ミクロン単位で精
度良く制御する必要がある。
次に、第3図に示したように、キャップ層5と第2クラ
ッド層4bが異なる結晶材料で構成されている半導体レ
ーザの製造方法を説明する。
第4図(a)〜(f)は、第3図に示したキャップ層5
と第2クラッド層4bが異なる結晶材料で構成されてい
る半導体レーザの製造方法の工程を示す断面図である。
まず、第4図(a)に示すように、n形GaAsからな
る基板1上にn形AnGaInPからなる第1クラツド
層2b、アンドープAj2GaInPからなる活性層3
b、p形Aj2Ga I nPからなる第2クラツド層
4b、p形GaAsからなるキャップ層5を順次エピタ
キシャル成長により形成する。次に、第4図(b)に示
すように、キャップ層5上にストライプ上のマスク10
aを形成する。次に、第4図(C)に示すように、マス
ク10aをエツチング用マスクとして、例えばH2SO
4+H202系のエツチング液により、GaAsからな
るキャップ層5をエツチングして、その下のAnGa 
I nPからなる第2クラッド層4bを露出させる。こ
こで、AfLGa I nP系結晶材料は、H2S04
 +H202系のエツチング液ではエツチングされない
ので、AlGa InPからなる第2クラッド層4bが
露出したところで自動的にエツチングが止まる。次に、
第4図(d)に示すように、濃H2SO4あるいは濃H
C1等を用いてp形AllGa I nPからなる第2
クラッド層4bを厚みh2だけ残すようにエツチングし
てリッジ部を形成する。この時、GaAsからなるキャ
ップ層5は、濃H2SO4あるいはQl HCuではエ
ツチングされないので、AnGaInPからなる第2ク
ラッド層4bのエツチングは、実買上、GaAsからな
るキャップ層5をエツチングマスクとして行われる。な
お、この時の<ioo>方向のエツチング量T2は、エ
ツチング時間だけで制御する。次に、第4図(e)に示
すように、マスク10aが付いたリッジ部頂上以外を選
択的にn形GaAsからなる電流ブロック層6で埋め込
む。次に、第4図(f)に示すように、マスク10aを
除去した後、全体にp形GaAsからなるコンタクト層
7を成長させる。そして最後に、p側電極8.n側電極
9を形成することにより、第3図に示した半導体レーザ
を完成させる。
すなわち、このようにキャップ層5と第2クラッド層4
bとが異なる結晶材料で構成されており、キャップ層5
と第2クラッド層4bの各層を異なるエツチング液でエ
ツチングする場合にも、上記実施例と同様にしてこの発
明を適用することにより、非リッジ部の第2クラッド層
4bの厚みh2を0.1ミクロン単位で制御することが
可能で、その結果所望の特性を再現性良く得ることがで
きるようになる。
次に、第3図に示した半導体レーザの製造方法にこの発
明を適用した場合の実施例を図について説明する。
第5図(a)〜(d)はその工程を示す断面図である。
これらの図において、第1図(a)〜(C)、第4図(
a)〜(f)と同一符号は同一のものを示し、10cは
モニタパターン形成用のマスク、11はモニタパターン
で、キャップ層5とマスク10cとから構成されている
。今、エツチングしようとする層はキャップ層5と第2
クラッド層4bの厚みh2の部分を除く部分である。
まず、第5図(a)に示すように、キャップ層5の上に
5in2のパターニングを行う。この際レーザ部のりフ
ジ形成用のマスク10aと同時にエツチング制御用のモ
ニタパターン11を設けておく。ところで、第3図に示
した半導体レーザでは、キャップ層5と第2クラッド層
4bとが異なる結晶材料で構成されているため、例えば
GaAsからなるキャップ層5はH2SO4+H2O2
系のエツチング液、AJ2Ga I nPからなる第2
クラッド層4bは濃H2SO4あるいはflA HCu
というように異なるエツチング液を用いてリッジ形成を
行うのが一般的である。この場合、H2SO4+H20
2系(7) −1−ッチング液は、GaAsはエツチン
グするがAlGa I nPはエッチングしない。逆に
濃H2SO4あるいは濃HCβは、AuGaInPはエ
ツチングするがGaAsはエツチングしない。このため
、第1図(a)〜(C)に示した実施例とは異な′す、
H2SO4+H2O2系のエツチング液でGaAsから
なるキャップ層5を貫通した後、次に濃H2So4ある
いは濃HCJ2でAflGaInPからなる第2クラッ
ド層4bをエツチングしているとき、マスク10aおよ
びモニタパターン11とGaAsからなるキャップ層5
との間においては、キャップ層5がエツチングされない
ため、サイドエッチは進行せず、GaAsからなるキャ
ップ層5とAβGaInPからなる第2クラッド層4b
との間でサイドエッチが進行する。したがって、第5図
(a)に示した実施例におけるモニタパターン11の寸
法は、第2クラッド層4bの<100>方向の所望のエ
ツチング量T2に対するサイドエッチ量が32である場
合、先に選択的にエツチングされるキャップ層5の底部
の幅が、[2S2]近傍で0.1ミクロン程度の寸法差
となるように設定しておく必要がある。
次に、第5図(b)に示すように、例えばH2SO4+
H2O2系のエツチング液を用いてGaAsからなるキ
ャップ層5を選択的にエツチングする。ここで、モニタ
パターン部におけるキャップ層5の底部の寸法は、・・
・・・・[2S2−0.31゜[2S2−0.2]、[
2S2−0.1]、[2S 2 コ 、   [2S 
 2  +0.  1]、   [2S  2  +0
゜2]μmに設定している。次に、第5図(C)に示す
ように、例えば濃H2SO2あるいは濃HCl等のエツ
チング液により、Aj2Ga I nPからなる第2ク
ラッド層4bの<100>方向のエツチング量が所望の
エツチング量T2の1/2〜3/4、すなわち、1 /
2 T2〜3/4T2程度になるようにエツチングする
ところで、第6図(a)、(b)に示すように、第2ク
ラッド層4bの<100>方向のエツチング量がT2で
あるとき、サイドエッチ量はS2であるから、第2クラ
ッド層4bのく100〉方向のエツチング量が1 /2
 T2〜3/4T2であるとき、第2クラッド層4bと
キャップ層5との間におけるサイドエッチ量はS2より
も充分に少なく、キャップ層5の底幅が[2S2 ]の
モニタパターン11はまだしっかりクエへに付着してい
る。
次に、少しずつエツチングを追加していき、エツチング
を追加するたびにモニタパターン部を観察する。そして
、第5図(d)に示すように、キャップ層5の底幅が[
2S2]以下のモニタパターン11が剥離し、幅[2S
2+0.13のモニタパターン11が付着している時点
でエツチングを止めれば、この時、第2クラッド層4b
の<100>方向のエツチング深さはT2となっている
したがって、以上のようにキャップ層5と第2クラッド
層4bとが異なる結晶材料で構成されており、それぞれ
の層を異なるエツチング液でエツチングするような場合
においても、この発明を適用することにより、<100
>方向のエツチング量を正確に制御できる。
なお、上記実施例ではエツチング液として、AuGaA
s系結晶に対してはH2S 04 + H2O2系のエ
ツチング液、AJ2Ga I nP系結晶に対しては濃
H2SO2あるいは濃HCuを用いたが、これら以外の
異なる種類のエツチング液を用いてもよい。
また、上記実施例ではリッジ部が電流通路となるような
屈折導波形半導体レーザな例に説明したが、他のレーザ
構造、例えばエツチング溝部が電流通路となるようなレ
ーザ構造等にも適用できる。
また、エツチング用のマスク剤は必ずしもSiO2であ
る必要がなく、例えば、SiNや場合によってはフォト
レジストとしても同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したとおり、所望のエツチング量に
対するサイドエッチ量の2倍の寸法を含む複数種類の幅
を持ち、サイドエッチの進行に伴って順次剥離するモニ
タパターンを半導体層上に設けておき、モニタパターン
の剥離によりエツチング量を決定する工程を含むので、
サイドエッチによるモニタパターンの剥離を観察しなが
らエツチングの終点を決定することができ、エツチング
量を精度よく制御することができるため、半導体レーザ
の所望の特性を再現性良く得ることができるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の半導体レーザの製造方法の一実施例
の工程を示す断面図、第2図は、第1図のエツチング工
程におけるエツチング時間とエツチング量との関係を示
す図、第3図はキャップ層と第2クラッド層とが異なる
結晶材料で構成されている屈折率導波形半導体レーザを
示す斜視図、第4図は、第3図に示した半導体レーザの
製造方法の工程を示す断面図、第5図はこの発明の他の
実施例の工程を示す断面図、第6図は、第5図のエツチ
ング工程におけるエツチング時間とエツチング量との関
係を示す図、第7図は従来の屈折率導波形半導体レーザ
を示す斜視図、第8図は、第7図に示した半導体レーザ
の製造方法の工程を示す断面図である。 図において、1はn形GaAsからなる基板、2aはn
形AJ2GaAsからなる第1クラッド層、2bはn形
AnGa I nPからなる第1クラッド層、3aはア
ンドープAj2GaAsからなる活性層、3bはアント
;−ブAJ2GalnPからなる活性層、4aはp形A
flGaAsからなる第2クラッド層、4bはp形An
GalnPからなる第2クラッド層、5はp形GaAS
からなるキャップ層、6はn形GaAsからなる電流ブ
ロック層、7はp形GaAsコンタクト層、10b。 11はモニタパターンである。 なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄    (外2名)第1図 10bモニタパターン 第2図 U     エツテンク1号関 第3図 7  pF3GaASコ>yり)4 第4図 第・ 5 図 第6図 エツチング時間 第7図 第8図 1、事件の表示  特願昭63−153068号2、発
明の名称 半導体レーザの製造方法;3.補正をする者 事件との関係  特許出願人 住 所    東京都千代田区丸の内二丁目2番3号名
 称  (601)三菱電機株式会社代表者 志 岐 
守 哉 4、代理人 住 所    東京都千代田区丸の内二丁目2番3号5
、補正の対重 明細書の発明の詳細な説明の欄2図面の簡単な説明の欄
および図面 6、補正の内容 (1)明細書の第2頁11行の「半導体レーザ装置」を
、[屈折率導波形半導体レーザ」と補正する。 (2)同じく第3頁4行、14行、17行の「半導体レ
ーザ」を、いずれも「屈折率導波形半導体レーザ」と補
正する。 (3)同じく第3頁10行の「実効屈折率差」を、「等
価実効屈折率差」と補正する。 (4)同じく第4頁11〜12行のr A、 l G 
aAsからなる第2クラッド層Jを、rp形AlGaA
sからなる第2クラッド層4aJと補正する。 (5)同じく第9頁19行の「同一もの」を、「同一の
もの」と補正する。 (6)  同じく第11頁17行の[ストライプ上のマ
スク10aJを、「ストライブ状のマスク10a」と補
正する。 (7)同じく第15頁9行の[モニタパターン11」を
、「マスク10C」と補正する。 (8)同じく第18頁8行の[屈折導波形半導体レーザ
」を、「屈折率導波形半導体レーザ」と補正する。 (9)同じく第18頁12行の「マスク剤」を、「マス
ク材」と補正する。 (10)同じく第20頁1行の「半導体レーザ」を、「
屈折率導波形半導体レーザ」と補正する。 (11)同じく第20頁10行の[p形GaASJを、
[p形GaAsJと補正する。 (12)同じく第20頁12行の[7はp形GaAsコ
ンククト層、」を、「7はp形G a A s h)ら
なるコンタクト層、」と補正する。 (13)図面中、第3図を別紙のように補正する。 以  上 第3図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  半導体層をエッチングする工程を有する半導体レーザ
    の製造方法において、所望のエッチング量に対するサイ
    ドエッチ量の2倍の寸法を含む複数種類の幅を持ち、サ
    イドエッチの進行に伴って順次剥離するモニタパターン
    を前記半導体層上に設けておき、前記モニタパターンの
    剥離によりエッチング量を決定する工程を含むことを特
    徴とする半導体レーザの製造方法。
JP15306888A 1988-06-20 1988-06-20 半導体レーザの製造方法 Pending JPH01318276A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05235480A (ja) * 1992-02-20 1993-09-10 Sumitomo Electric Ind Ltd マルチビーム半導体レーザおよびその製造方法
JP2012237861A (ja) * 2011-05-11 2012-12-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 光半導体デバイスの製造方法
JP2014141040A (ja) * 2013-01-25 2014-08-07 Canon Inc 半導体チップの製造方法

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