TW406441B - Semiconductor laser and method for manufacturing the same - Google Patents

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Description

__4G6jjj _ 五、發明說明（1) 發明之背景 發明所屬技術領域 本發明是關於一種半導體雷射元件，其使用於光學通 訊、光學資料處理、光學測頻器裝置、及光學互接等，並 且關於一種製造此種半導體之製造方法。 習知技術之說明 半導體雷射器目前已被使用於大量不同的光學通訊、 光學資料處理、光學測頻器裝置、及光學互接等環境中。 因此，就需要大量的且製造成本低的、且具有良好之環境 抵抗力，特別是良好高溫高輸出特性之半導體雷射器。實 現如此類型之半導體雷射器很重要的就是減低流經非活性 層部分之不必要的漏電流，因此具有種種限制電流結構之 B Η (隱埋之異質結構）雷射器正不斷的被研究與開發。 圖1為顯示一個具有DC-PBH(雙通道平面隱埋之異質結 構）結構為一具有良好高溫高輸出特性之雷射器例子之剖 面圖。在圖1中，標號1代表一 η - I η Ρ基板，標號3代表一活 性層，標號4代表一再結合層，標號5a代表一ρ- I ηΡ阻絕 層，標號5 b則代表一 η - I η Ρ阻絕層，標號6代表一 p - I η Ρ隱 埋層，標號7 a代表一 ρ - I n G a A s接觸層，標號8代表一絕源 膜，標號9代表一電極。此結構之形狀是使一具有較I η P更 窄之一帶間隙的InGaAsP再結合層4嵌_入到包含一InP之 ρ η ρ η可控石夕結構的阻絕層5 a及5 b中。其功能為ρ η ρ η可控石夕 之閘極電流的載子是製成來發光及在這狹窄帶隙層内再次 結合，藉此即可使組成可控矽之η ρ η或ρηρ電晶體之電流增
第5頁 406441 五 '發明說明（2) 加因而減少，並 升電流限制之特 基板1 a ripe) 層的隱 長隱埋 較差。 ，當每 金屬有 良好的 但在此 之再結 3 在 η - I η P (mesa s t 電流阻絕 方法來生 性方面都 反之 用 MOVPE( 方法具有 與發展， 窄帶間隙 藉此就抑制了開啟的可控矽操作，以便提 性。而D C - P B Η結構目前是建造成在活性層 上平坦成長後，以触刻形成一狭長台面 ’並且’以LPE(液相生長法）來生長一具有 埋層，但此使用蝕刻半導體層及使用L Ρ Ε 層之製造方法在其控制性、一致性及複製 個半導體雷射器之結構都是使其具有以使 機氣相外延）方法所製成的Β Η續構時，此 控制性、一致性及複製性且被熱烈的研究 情況下，仍然有人提議藉由將一昇有一狹 合層嵌入到ρ η ρ η阻絕層來改善其高溫高輸 出特性。圖2為一顯示使用ρ-型之RIB-ΡΒΗ(再結合層嵌入 平面隱埋異質結構）雷射器的結構剖面圖，此雷射器是空 開於日本專利公開公報第6 - 3 3 8 6 5 4。再者，在日本專利申 請公開公報第6 - 2 5 6 8 5 8 ，其中顯示，藉由將帶間隙之構成 及再結合層4嵌入到阻絕層5 a及5 b之位置最佳化，即可改 善其高溫高輸出之特性。 此外，在圖2中，與圖1相同的部件部分是以相同的標 號來表示，並且重覆的敘述即在此省略。參照圖2，標號 lb代表一n-InP基板，標號7b代表一n-InGaAs接觸層，標 號lib代表一n-InP cladding 層，標號16代表一第一 n-InP隱埋層。而標號17代表一第二n-InP隱埋層。 然而，若隱埋層之成長是以上述之MOVPE方法所執
第6頁 40644ί 五、發明說明（3) 行，其仍有因半導體層蝕刻的控制性、一致性及複製性使 元件特性之漠散的問題。 反之，如揭露於I E E E，光子學技術報刊1 9 9 7年3月v ο 1 9，第2 9卜2 9 3頁，其中提供了 一方法，藉由使用選擇性成 長，直接形成具有活性層之狹長台面，藉此即可避免蝕刻 半導體層；因此，就可形成一良好高溫高輸出特性且有良 好一致性及複製性的一一 Β Η雷射器。 圖3Α及圖3Β顯示藉由上述之傳統方法在一 η-型基板la 上所製成之DC-PBH雷射器，以及用於成長一活性層3的一 選擇性成長光罩2。藉由將_選擇性成長光罩2之寬度設定為 3到1 0 # m，就可以得到一結構使一窄帶間隙嵌入在一位 置，以光罩之寬度Wm與活性層相隔開。 然而，本傳統方法之缺點是其無法獨立的控制再結合 層4之帶間隙與位置的最佳化。 再者，最近關於在選擇性姓刻中使用成長速度並依賴 結構之光罩寬度，光點大小轉換導波路的積體化被熱烈的 研究與討論。 . 圖4 A顯示揭露於日本專利公開案公報第7 - 2 8 3 4 9 0之光 點大小轉換導波路積體化雷射器。這樣的光點大小轉換導 波路積體化雷射器就可藉由設定一雷射區13之光罩寬度為 數十# m因此此光罩之寬度與在一光點大小轉換導波路積 體化雷射器之末端光罩寬度之差異可以變為較大。因此， 如圖4 A所顯示，此雷射器之組成是使可以有效率的改善其 限流特性之窄帶間隙層並未存在於活性層3之附近的電流
第7頁 修正 五、發明說明（4) 阻絕層5 a及5 b。因此， 除後之雷射器元件特性 雷射器的一元件相比較 的特性上是較差的。 發明的概述 本發明之一目的是 包含一半導體層之活性 供用於製造此一半導體 燉附近的任意位置上之一 f性層整批一起形成；因 f體雷射元件及根據上之 ^性及複製性來大量且低 ^ 根據本發明之半導 案一再結合層；而構成生_ 將把光點大小轉換導波路部1移 與再結合層4存在於活性層3附近之 即可發現此雷射1§在其商溫南輸出 提供 層藉 雷射 任意 此， 述之 成本 體雷 再結 半導體雷射器，其之形成使 性成長直接形成，並提 法，其中在一活性層之 的再結合層可以與該活 1¾溫1%輸出的半導 由選擇 器之方 帶間隙 具有良 製造方 的製造 射器， 合,層的 好之 法就可以以良好的一致 及一較構成電流阻絕層 笮是由一半導體層所製成 再結令層則是在和活性 阻絕層内。 再結合層之條板寬 1述之活性層與複合條板 虚10 /zm。 此外，根據本發明 一種製造半導體雷射器 體層所製成並藉由選擇 具有至少一或更多對非 的材 並藉 層同 料為窄 由選擇 時選擇 其包 材料 的一 性成 性成 含一活性層及至少 是成一狹窄條.板狀 帶間隙。此活性層 長直接形成的；而 長方式形成於電流 度可以是20/ζιη或更小。並且，上 之最靠近活性層的間距可為1 /z m到 之半導體雷射器的製造方法，其是 之方法，其中一活性層是由一半導 性成長直接形成，其之形成是使用 用於成長活性層之開口部的選擇性
第8頁 1999. 02. 04. 008 五、發明說明（5) 成長光罩圖案’其位於用於成長活性層之開口部分的兩 侧，來選擇性的成長活性層。 再者，非成長活性層開口部之開口部每個皆為條板形 狀且寬度為20/zm。 再者，介於用於成長活性層之開口部及非成長活性層 之開口部的開口部之間且是位於最靠近用於成長活性層之 開口部的光罩寬度最少是1 // m到1 0 # m。 除此之外，用於直接形成活性層的一選擇性成長光罩 圖案中，用於形成再結合層以便欲入到一電流阻絕層的開 P條板是形成於成長活性層之開口條板旁邊，因此，藉由 此光罩圖案就可控制再結合層之位置及帶間隙。 根據本發明，其確保以此製造方法在一具有良好之控 制性、一致性、及複製性的全選擇性成長型B Η雷射器中， 構成一可有效改善限流特性之窄帶間隙層的帶間隙之位 置，可任意的控制在最佳的位置。結果，半導體雷射層之 限流特性就可提升；因此，具有良好高溫高輸出特性的半 導體雷射層就可以在低製造成本下大量製造。 圖示之概要說明 圖1為顯示第一種傳統技術的剖面圖； 圖2為顯示第二種傳統技術的剖面圖； 圖3 Α為顯示第三種傳統技術的剖面圖，而圖3 Β則顯示 其之平面圖； 圖4 A為顯示第三種傳統技術的切開面圖，而圖4 B則為 其平面樣式；
第9頁 4Q^44i 五、發明說明（6) 圖5為一解釋本發明之操作的概要圖； 圖6為顯示本發明之第一實施例的切開面圖； 圖7 A為顯示本發明之第一實施例的平面圖，圖7 B到7 D 則為顯示其製造方法之步驟的剖面圖； 圖8為顯示本發明之第二實施例的切開面圖； 圖9為顯示本發明之第二實施例的平面樣式圖；以及 圖10為一顯示一選擇性成長光罩之概要圖，其是在用 於成長一活性層之開口部的兩侧形成，並存在著兩對再結 合層成長開口條狀。 符號說明 1〜半導體基板1 la〜η-InP基板la lb〜n-InP基板lb 2〜選擇性成長光罩2 2a〜Si 02光罩2a 3 ~活性層3 4〜再結合層4 5a〜p-InP阻絕層5a 5b〜n-InP阻絕層5b 6〜p - I η P隱埋層6 7〜接觸層7 7a〜p-InGaAs接觸層7a 7b〜n-InGaAs接觸層7b 8 ~絕源膜8
第10頁 406441 五、發明說明（7) 9〜電極9 1 〇〜電隔離溝槽1 〇 lla~ n-InP 電鑛層 11a lib〜n~InP 電鑛層lib 1 3〜雷射區1 3 16〜第一n-InP隱埋層 17〜第二n-InP隱埋層 Wol〜光罩開口部寬度Wol Wo2〜光罩開口部寬度Wo2 • Wml〜光罩寬度Wml Wm2〜光罩寬度Wm2 較佳實施例之詳細說明 本發明之較佳實施例將參照附圖來具體的說明。在圖 1到圖4 B中相同的部分是賦予相同的標號及符號。 在選擇性成長的情形下，光罩之開口部分與該光罩部 分的面積比越大，也就是說，開口面積越大，供給到開口 部分的每單位面積之材料也就越減少；而因此使成長速率 變慢。於此，在材料為I n G a A s P或相似之材料時，使所供 給之材料之組成產生短波長。因此，由於量子井層厚度之 減少而造成量子效應之增大，其帶間隙的變化較在一整體 活性層（bulk active layer)的情形下更大。 . 在傳統的如圖3B中使用一選擇性成長光罩圖案之全選 成長類型D C - P B Η雷射層，用於成長於活性層開口部的寬度 W 〇通常是設.定為一特定值如1到2 //之寬度，此是以平衡在
1¾
40644i 五、發明說明（8) 活性層限光與側面模式平穩狀態之間的的觀點來看。在 此，再結合層之帶間隙較生長於一窄開口部之活性層之帶 間隙為大，但是在當W 〇 =常數的情形下，介於活性層及再 結合層之間的帶間隙差異之決定是取決於光罩寬度Wm ; Wm 的值越大，則其帶間隙差異也越大。然而，在此情形下， 介於活性層與再結合層之間的距離就增加了 ，所以再結合 層之帶間隙及位置就無法彼此獨立的設定。 本發明之特徵如圖5所顯示，並將在下文中參照一實 施例來加以說明，並且在選擇性成長光罩2之圖案内具有 •-開口條板，位於活性層之旁側，但本發明與傳統技術在 關於活性層及再結合層之間的位置關係是取決於光罩寬度 W m 1的觀點是一致的。然而，再結合層之帶間隙隨著任何 的參數而改變，因此光罩寬度Wml 、Wm2 ，以及光罩開口部 寬度Wol 、Wo2，在當設定Wol =常數時，並且Wml也等於常 數，換言之，即使在活性層及再結合層之位置是固定的， 其仍可藉由使用剩餘的Wo 2及Wm2為參數而控制再結合層之 帶間隙。因此，藉由分別獨立控制再結合層之帶間隙及位 置到其最佳化，其即可製造出一電流阻絕層結構之電子及 電洞的漏電流被抑制為最小的一半導體雷射器。 在此，若介於活性層及再結合層之間的間距過大，則 藉由窄帶間隙層之嵌入所啟動之ρ η ρ η阻絕層結1冓抑制效應 即減低；且限流特性也減損，反之，若間距過小，則從在 活性層上ρ型電鐘層藉由位於活性層旁側之ρ -型阻絕層而 流入再結合層之漏電流即增加，此乃由於再結合層相對於
第12頁 40644Ϊ 五、發明說明（9) 電洞之電位較低的關係。因此，在最靠近活性層之活性層 與再結合層之間的間距理想應為1 y m到1 0 /z m。 再者，再結合層之條板寬度W 〇 2並未有特定之限制， 但若W 〇 2過大，則再結合層構造藉由W m 2所控制範圍即變 小，因此理想的條板寬度W 〇 2應設定為2 0 # m或更小的值。 除此之外，根據本發明，即使一具有以選擇性成長來製成 之光點大小轉換導波路集積化雷射器，仍可確保其之結構 中一可有效的提升限流特性的狹窄帶間隙在活性層附近嵌 入到電流阻流層中；並且在此情形下，再結合層之位置及 帶間隙即可如上述的情況分別獨立的控制。 圖6顯示根據本發明第一實施例之半導體雷射器的結 構。如圖5所顯示，在形成於一半導體基板1上之一選擇性 成長方式形成光罩2中，圖型化形成一用於活性層的成長 之條板開口部及用於待嵌入到一阻絕層之再結合層的成長 之開口部，藉此可實現活性層3及再結合層4之整批成長。 參照圖6，在基板1之較低表面形成一電極9，而在其 較高之表面則選擇性地形成活性層3及再結合層4。活性層 3及再結合層4是隱埋在一 p - I η P阻絕層5 a之下。在此區域 中，除了活性層3位於此p - I η P阻絕層5 a之下外，在此也形 成一 η - I η P阻絕層5 b。在此η - I η P阻絕層5 b中，形成一 p - I η P隱埋層6並與活性層3相連接。此外，在p - I η P隱埋層 6上形成一接觸層7。再者，在活性層3及再結合層4兩侧形 成一對電隔離凹槽1 0使其夾住活性層3及再結合層4，並且 在每個電隔離凹槽1 0之一部分形成一絕緣膜8。除此之
第13頁 _案號/m年1 η 4曰 修正_ 五、發明說明（ίο) 外，在接觸層7及絕緣膜8上形成一電極9。 圖7 Α到7 D說明根據本實施例之半導體雷射器之製造方 法，其中圖7B到7D為顯示在1. 3 範圍中製造一法伯利拍 洛雷射器（Fabry- Perot laser, FP-LD)的步驟概要圖。 參照圖7A，標號2a代表一在執行選擇性成長前藉由使用 CVD方法以及使用微影技術加上圖案且在一 n-InP基板la之 表面上沈積的Si02光罩。光罩Wml的寬度= 3.0/zm，光罩 Wm2的寬度= 3.0#m，開口部Wol之寬度，而開口部 Wo2 之寬度= 5.0 /zm。 如圖7B所顯示，Si02光罩2a所形成於之上的基板 (n-InP基板la)上與膜厚及組成一起依序的成長於成長活 性層之開口條板部：也就是說，一 η- I nP電鍍層1 1 a (厚 度：0.2 /zm，摻雜密度：lx 1 018cm-3); 一活性層3 (量子井 數：6 ，厚度：0.2#πι，發光波的波長：1.3/zm)其中具有 一 InGaAsP SCH及一緊繃的MQW，及一 p-InP電鍍lib(厚度： 0.1 /zm，摻雜密度：7 X 1017cm-3)依序的形成。InGaAsP再 結合層4成長於較用於成長活性層之開口部為大的用於成 長再結合層4之開口條板部，因其成長速率之減低及其結 構之放射短波長化而具有一 1.23 "in之發光波長。 接著，如圖7 C所顯示，S i 02膜1 2以微影只在包含活性 層3之平台光學導波路上形成，因此即長成包含一p-InP阻 絕層5a(厚度：0.5/zm，摻雜密度：3 xl017cnr3)及一 n-InP 阻絕層5b(厚度：0.7 /zm，摻雜密度：3 xl018cnr3)之一限 流結構。
第14頁 1999. 02. 04.014 _銮年丄月1/日 修正__ 五、發明說明（11) 再者，如圖7D，在Si02光罩12移除後，形成一 p-InP 隱埋層6及一 InGaAs接觸層7a，接著，形成一電極9。最後 藉由劈開方式形成具有共振波長為300 a m之半導體雷射 器。 根據本實施例之半導體雷射器的電流/光學輸出特性 結果為良好；也就是說’200元素之平均值在25 °C時其臨 界電路是7. 2 mA，斜率效率為0. 32W/A，當溫度為85 X：時 其臨界電流為17.8 mA，且斜率效率為0.25W/A。 在圖6中顯示本發明的第一實施例，所顯示之結構雖 為以普通#刻技術來形成電隔離凹槽，以便在元件之電容 減低及劈開時以一條狀（雷射陣列）之狀態來電隔離相鄰元 件之情形，但即使當一雷射陣列是以電隔離凹槽1 〇所組 成，仍可以運用本發明。 再者，在本實施例中，乃參照法柏利拍洛之空腔諧振 器類型之雷射器為目標雷射器，但此雷射器可以替換為 DFB雷射器結構或DBR雷射器結構；並且，其中之雷射波長 並未限定於上述實施例中之1.3 ym之範圍，其它任何不同 波長範圍者也可使用’如1.55/zm、1·65/ζπι、〇_98//m或 〇. 6 8 e m。除此之外，在本實施例中是使用一利用一應變 量子井層之應變MQW結構，但也可以使用一無應變之mqw結 構或一應變補償型MQW結構或一主體活性層來加以替代； 並且，構成材料洛了 InGaAsP/InP系列外，也可使 用^AlnAs/InP糸列、AlGalnP/GalnP系列或任何其他半 導體材料系列。 、
第15頁 1999. 02.04.015 ___406441_ 五、發明說明（12) 圖8顯示根據本發明第二實施例之一光點大小轉換導 波路半導體積體雷射器之結構。 如本發明之另一實施例，一用於製造一光點大小轉換 導波路積體化FP-LD之一選擇性成長光罩圖案具有1.3 範圍是顯示於圖9。參照附圖9 ，用於成長活性層之條板開 口部寬度W ο 1 = 1 . 3 # m，用於成長將嵌入到一阻絕層之再結 合層的條板開口部寬度Wo2 = 4//m，光罩寬度Wml = 5/zm，光 罩寬度Wm2在長度為250 /zm之一雷射區13時為50 但在一 長度為2 0 0的光點大小轉換導波路區1 4時則由5 0 // m逐漸減 少到0 μ m時，W m 1值乃是固定的。藉由使用如此的選擇性 光罩圖案，其可確保即使在需要一較寬之光罩寬度的雷射 區1 3中，如圖8所顯示，其可以形成使具有一小帶間隙之 再結合層4欲入到電流組層（5 a , 5 b )的結構，並且此結構具 有良好之高溫高輸出特性。 相同的，在本實施例中，在雷射區1 3中活性層開口部 條板部分之結構與膜厚度是設計為與本發明第一實施例中 的情形相同，以此執行選擇性成長。結果，所得之光點大 小轉換導波路15在輸出末端具有一發光波長為1.14 μπι以 及在雷射區具有一膜厚度為1/3 ，並且在雷射區13中再結 合層4具有一發光波長1.21 μηι。此外，以與本發明之第一 實施例中相同的步驟執行一 Β Η成長，並形成一電極結構， 其之作用為將一電流注入到整個雷射區以及光點大小轉換 導波路之一部分使其於40 /zm範圍，合計共為290 。劈 開後整個元件長度是在4 5 0 // m範圍，並且之後，一反射率
第16頁 406441 五、發明說明（13) 為9 0 %的覆蓋層形成於後方尾端表面，此也是一光點大小 轉換導波路所形成之處。根據本實施例的光點大小轉換導 波路積體化半導體雷射器，其顯示傑出的電流光學輸出特 性；在2 5 °C時其臨界電流為8 . 5 m A而其斜率效率為 0 . 3 8 W / A，而在8 5 °C時其臨界電流為2 6 . 3 m A而其斜率效率 為0 . 2 5 W / A。此外，其也顯示了優良的窄小放射角光線輸 出的特性，也就是說，遠場圖像之極大值半處的全寬 (full width at half maximum)在水平方向中對應的角度 是1 2 ° ，在垂直方向則為1 3 ° ，所有上述之值乃是1 0 0個 元素之平均值。 相同的，在本實施例中，不僅可使用上述之F P雷射器 結構，也可使用其他如DFB雷射器結構以及DBR雷射結構； 本發明並不侷限於如第一實施例中其雷射波長以及其構成 材料。除此之外，在此實施例中，光點大小轉換導波路區 之選擇性成長光罩寬度是以逐漸減少之方式呈直線下降， 但本發明之第二實施例並非限定於一錐體形狀，但此錐體 形狀可能替換為在前端平穩的變為越來越尖之曲線形。此 光罩寬度值並未限定於如本發明中所相關的值。 如上所述，在本發明之第一實施例及第二實施例中， 是以一對用於成長再結合層之開口部條板在成長活性層 之開口部條板的兩側刻以圖案，但如圖1 0所顯示，在成長 活性層之開口部條板的兩侧刻以圖案的可以是兩對或更多 對用於成長再結合層之開口部條板。
第17頁

Claims (1)

  1. 一_ 4Q644S_ 六、申請專利範圍 1. 一種半導體雷射器，包含 一電流阻絕層， 一活性層，由一半導體層直接以選擇性成長方式形成 的；及 至少一再結合層，其是藉由和該活性層相同時間之選 擇性成長而形成於該電流阻絕層中，該再結合層是形成為 一條狀且具有一比組成該電流阻絕層之材料更窄之帶隙。 2. 根據申請專利範圍第1項之半導體雷射器，其中該 再結合層之條板寬度是2 0 /z m或更小。 3. 根據申請專利範圍第1項之半導體雷射器，其中介 於該活性層及組合成該再結合層的條板在最靠近該活性層 之間的間距是1 # m到1 0 /z m。 4. 一種半導體雷射器之製造方法，包含藉由選擇性 成長方式並利用一選擇性成長光罩圖案直接形成一由半導 體層所構成的活性層之步驟；於該選擇性成長光罩圖案 Γννϊ-Τί Λ-·
    中，除了直接成長該活性層用之開口部之外，另 該活性層成長用開口部兩側的至少一對開口部。 5. 根據申請專利範圍第4項製造半導體雷射¥ Θ方 法，其中非用於生長該活性層之開口部是每個都為2 0 // m 或更小寬度的條狀。 6. 如申請專利範圍第4項之半導體雷射器的製造方 法，其中介於該用於成長該活性層之該開口部及非用於成 長該活性層之該開口部之間的光罩寬度在最靠近成長活性 層開口部是1 // m到1 0 /z m。
    第18頁 ,‘ 406441_ 六、申請專利範圍 7. —半導體雷射器之製造方法，包含直接藉由選擇 性成長方式並利用一選擇性成長光罩圖案來控制再結合層 之位置及帶間隙，而形成由一半導體層所構成之一活性層 之步驟，該光罩圖案具有用於成長一活性層之如條板狀的 開口部，以及用於成長將嵌入到一電流阻絕層之再結合層 的如條板狀的開口部。
    第19頁
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100459332C (zh) * 2003-11-28 2009-02-04 日本电气株式会社 半导体激光器及其制造方法
JP2007103581A (ja) * 2005-10-03 2007-04-19 Fujitsu Ltd 埋込型半導体レーザ
KR100842277B1 (ko) * 2006-12-07 2008-06-30 한국전자통신연구원 반사형 반도체 광증폭기 및 수퍼 루미네센스 다이오드
US7646797B1 (en) 2008-07-23 2010-01-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Use of current channeling in multiple node laser systems and methods thereof
KR20160107413A (ko) * 2015-03-03 2016-09-19 삼성디스플레이 주식회사 액정 렌즈의 제조 방법
US11362487B2 (en) * 2020-05-27 2022-06-14 Microsoft Technology Licensing, Llc Laser emitter including nanowires
EP4080698B1 (en) * 2021-04-22 2024-03-13 Nokia Solutions and Networks Oy Dual-channel buried waveguide and method for fabricating the same

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52109884A (en) * 1976-03-11 1977-09-14 Nec Corp Stripe type hetero junction semoonductor laser
JPS6442888A (en) 1987-08-10 1989-02-15 Nec Corp Manufacture of semiconductor laser
DE69128097T2 (de) 1990-08-24 1998-02-26 Nippon Electric Co Verfahren zur Herstellung einer optischen Halbleitervorrichtung
JP2823476B2 (ja) * 1992-05-14 1998-11-11 三菱電機株式会社 半導体レーザおよびその製造方法
JP2718342B2 (ja) 1993-05-28 1998-02-25 日本電気株式会社 半導体レーザ及びその製造方法
JP3548986B2 (ja) 1994-02-15 2004-08-04 富士通株式会社 光半導体装置及びその製造方法
JP2770722B2 (ja) 1993-11-11 1998-07-02 日本電気株式会社 波長可変半導体レーザの製造方法
EP0720243A3 (en) * 1994-12-27 1998-07-01 Fujitsu Limited Method of fabricating compound semiconductor device and optical semiconductor device
JPH08213691A (ja) * 1995-01-31 1996-08-20 Nec Corp 半導体レーザ
JPH08236858A (ja) 1995-02-24 1996-09-13 Nec Corp ｐ型基板埋め込み型半導体レーザ及びその製造方法
JPH08264454A (ja) 1995-03-27 1996-10-11 Mitsubishi Electric Corp 選択ｍｏｃｖｄ成長法による成膜方法
JP3752705B2 (ja) 1995-07-14 2006-03-08 株式会社日立製作所 半導体レーザ素子の製造方法
JPH0936475A (ja) 1995-07-18 1997-02-07 Oki Electric Ind Co Ltd リッジウェイブガイド半導体レーザの製造方法
JP2982685B2 (ja) * 1996-03-28 1999-11-29 日本電気株式会社 光半導体装置
JP2871635B2 (ja) * 1996-07-24 1999-03-17 日本電気株式会社 半導体レーザおよびその製造方法

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