半導體材料被蝕刻移除后，剩余的柱狀結構與周遭的空氣之間折射率差異也因此增加，因此在柱狀結構中電子電洞對輻射復合產生的光子有機會因為半導體材料與空氣介面處折射率差異形成的全反射而被局限在柱狀結構中，因此這個蝕刻桂狀結構同時也提供了折射率波導（index-guided）的效果，也就是說除了對注入載子可以形成電流局限的增益波導效果以外，同時對于產生的光子也可以提供折射率波導的光學局限（optical confinement）作用，有助于提高半導體雷射操作特性。

但是蝕刻柱狀結構直徑減少的情況也會讓注入載子與所產生的光子接觸到蝕刻側面的機率增加，而通常這些蝕刻后的表面無可避免的會殘留一些缺陷，特別是采用物理性蝕刻制程中高能量粒子轟擊很容易造成蝕刻表面的晶格缺陷損傷，這些缺陷通常會扮演非輻射復合中心 （non-radiative recombination center）的角色，造成注入電子電洞對復合后不以光子形式釋放能量轉而以熱或晶格振動等形式發出來，如此對于提供光子增益并無貢獻，因此在制作蝕刻空氣柱狀結構面射型雷射時，蝕刻深度的選擇非常重要，如果蝕刻停留在活性層上方，好處是可以避免蝕刻表面缺陷在活性層周圍形成非輻射復合中心，提高內部量子效率；缺點則是注入電流容易橫向擴散到發光區外側，電流局限效果較差，所需的雷射操作閾值電流（threshold current）大小較高。蝕刻深度穿過活性層的元件剛好相反，優點是具有較佳的電流局限效果，同時具有增益波導和折射率波導效果；缺點則是活性層周圍蝕刻表面缺陷會造成非輻射復合中心，導致表面復合，如圖5-2（b）所示，降低注入電子電洞對有效形成光子的機率，也就是內部量子效率（internal quantum efficiency, IQE）會因而降低，在設計元件制程時需要加以考量。

一般在制作半導體雷射時都會注意降低道些表面觖陷形成的非輻射復合效應：所以蝕刻制程所保留可以導通電流提供增益的區域尺寸一般不會太小，除了要避免上述非輻射復合問題之外，小于數微米約尺寸也會讓后續元件金屬電極制作、打線封裝或者探針點訓相當困難，同時繞射 （difftracion） 及散射損耗 （scaltering 1oss）也會更加顯著。另一方面蝕刻尺寸也不能太大，若雷射二極體將金區直徑或寬度大于一百微米，則元件結構所能提供的電流局限效果變差，注入電流會擴散到更大范圍的區域，導致元件達到雷射增益所需的閾值電流大小相當高，甚或無法在室溫條件下達到雷射操作，因此一般大多只用在驗證雷射二極體磊晶片品質與發光波長是否符合設計需求，或者為了獲得較高輸出功率，快速制作大面積（broad area）邊射型雷射時才會采用蝕刻尺寸一百微米或以上的電流局限結構。

采用蝕刻柱狀結構雖然同時具備增益波導與折射率波導效果，但是經過蝕刻制程后元件表面原本的平坦狀態被破壞，在制作后續元件封裝所需的打線電極（bonding pad）時，蝕刻造成的高低落差容易導致金屬電極斷裂，如下圖5-3所示。

除了金屬電極制作問題以外，蝕刻后絕大多數原本可以導通電流的材料被移除的同時，也意味著可以傳遞元件操作注入電流所產生的熱量的材料也一并被移除，雖然柱狀結構周遭的空氣折射率最低，因此可以提供最好的光學局限效果，但是同時空氣也是熱的不良導體，其熱傳導系數（在0°C時為0.024W/m.K）較原本的半導體材料（以砷化鎵為例熱傳導系數為5SW/m.K）低的多，即便是常用來作為蝕刻遮罩或表面絕緣披覆的二氧化矽（SiO2）其導熱系數也有1.4W/m.K，因此蝕刻制程后若無其他平坦化制程以填補被移除的半導體材料的話，元件操作過程中累積的熱量難以被有效移除，將迅速使元件發光效率劣化，影響面射型雷射高溫操作特性與光輸出功率。

為了解決上述問題，磊晶再成長技術如圖5-1（b）所示就被用來改善蝕刻柱狀結構的操作特性。其構想就是將原本被蝕刻制程移除的區域借由磊晶沉積方式再把導熱系數較高的材料回填，如此一來除了可以使原本蝕刻造成的高低落差變的較為平坦，易于制作后續的金屬電極，同時也有助于將元件操作過程中產生的熱傳遞到發光區周遭填入的高導熱系數材料，改善發光區散熱效果提升元件高溫操作特性，相同的構想在傳統邊射型雷射二極體制作時就已經被廣泛采用，稱為埋入異質接面雷射二極體 （buried heterostructure lasers, BHlasers）。

然而實際應用到面射型雷射制程時磊晶再成長技術并不容易達成，首先是最廣泛應用的面射型雷射材料還是以砷化鎵/砷化鋁鎵系統為主，其中砷化鋁鎵在蝕刻后暴露在空氣中非常容易與水氣反應生成氧化物，而鋁的氧化物化學性質穩定很難被移除，因此在完成蝕刻制程后蝕刻表面自然生成的氧化物經常造成后續磊晶再成長的困擾，需要配合特殊且復雜的清洗及額外蝕刻步驟才能繼續進行后續的磊晶再成長。而磊晶再成長所采用的設備一般也與面射型雷射結構成長一樣，大致有液相磊晶（LPE）、分子束磊晶（MBE）以及有機金屬化學氣相沉積（MOCVD）三種。采用LPE磊晶再成長牽涉到蝕刻表面回熔（melt-back）清潔步驟［2］［3］，借由提高溫度至接近長晶溫度對蝕刻表面進行清潔，缺點是制程參數難以精確控制，很可能會將先前蝕刻柱狀細微結構破壞。采用分子束磊晶法再成長通常會將干式蝕刻（dry etching）機臺與超高真空的MBE磊晶腔體串聯起來［4］，這樣就可以避免在蝕刻制程后砷化鋁鎵材料暴露在空氣中，可以直接在真空環境下被傳輸到MBE系統中繼續進行磊晶再成長的材料沉積。但是因為蝕刻完成的柱狀結構上方通常還有殘余的SiO2或SiNx蝕刻保護遮罩，因此MBE在沉積時也會在發光區表面同時沉積多晶或非晶的半導體材料，在稍后制程中需要進一步移除，這也會增加制程的復雜性與困難度，同時串聯干式蝕刻設備和高真空的MBE系統使的整體制程技術復雜度和成本大幅提高，這也限制了利用MBE進行磊晶再成長的應用。

第三種方法為MOCVD再成長，搭配干式與濕式蝕刻技術進行蝕刻表面清潔后再將樣品放入MOCVD磊晶腔體中進行二次沉積，這個技術的主要優點在于MOCVD對于不同結晶形貌的表面具有選擇性沉積的特性，也就是說磊晶制程中通入的有機金屬和先驅物在高溫解離為成分原子后只會在具有相同或類似結晶構造與晶格常數的材料上反應生成磊晶層，而不會在非晶（amorphous）的介電質如SiO2或SiNx蝕刻遮罩材料上沉積（除非磊晶成長厚度超過介電質遮罩材料甚多，側向成長的磊晶層足以完全覆蓋住遮罩圖案，該技術在氮化鎵材料磊晶成長中稱為epitaxial lateral over-growth（ELOG），被用來減少異質基板磊晶成長因為晶格常數差異所造成的高缺陷差排密度），如此一來也就可以避免上述利用MBE進行磊晶再成長時可能遭遇到的問題。但是要成功采用MOCVD進行磊晶再成長必須仰賴可靠的蝕刻表面先期清洗處理步驟，例如在完成干式蝕刻柱狀結構后接著用濕式蝕刻溶液迅速進行蝕刻表面清洗以去除自然生成的氧化物并立即將干燥樣品放入MOCVD磊晶腔體中進行再成長。