JP2001093896A - 半導体製造装置及び半導体製造方法 - Google Patents
半導体製造装置及び半導体製造方法Info
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- JP2001093896A JP2001093896A JP27186799A JP27186799A JP2001093896A JP 2001093896 A JP2001093896 A JP 2001093896A JP 27186799 A JP27186799 A JP 27186799A JP 27186799 A JP27186799 A JP 27186799A JP 2001093896 A JP2001093896 A JP 2001093896A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気抵抗または電流量の経時変化を追跡する
ことができ、電気抵抗または電流量から酸化反応の進行
度合いを予測して、酸化反応を適切に制御することがで
きる半導体製造装置及び半導体製造方法を提供する。 【解決手段】 酸化炉１０内の半導体前駆体１２の近傍
に配置されたモニター用サンプル１３に接触させた測定
用電極プローブ１４、１６間に所定電圧を印加し、測定
用電極プローブ１４に接続した電流計１５により電流量
Ｉを検出し、コンピュータ１８により電流量Ｉから電気
抵抗Ｒを演算し、電気抵抗Ｒをモニター２０に表示する
と共に、電気抵抗Ｒが所定値になった場合に酸化反応を
制御し、半導体前駆体１２の酸化可能領域の一部を選択
的に酸化して半導体を製造する。
ことができ、電気抵抗または電流量から酸化反応の進行
度合いを予測して、酸化反応を適切に制御することがで
きる半導体製造装置及び半導体製造方法を提供する。 【解決手段】 酸化炉１０内の半導体前駆体１２の近傍
に配置されたモニター用サンプル１３に接触させた測定
用電極プローブ１４、１６間に所定電圧を印加し、測定
用電極プローブ１４に接続した電流計１５により電流量
Ｉを検出し、コンピュータ１８により電流量Ｉから電気
抵抗Ｒを演算し、電気抵抗Ｒをモニター２０に表示する
と共に、電気抵抗Ｒが所定値になった場合に酸化反応を
制御し、半導体前駆体１２の酸化可能領域の一部を選択
的に酸化して半導体を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置及
び半導体製造方法に係り、詳しくは、半導体前駆体の酸
化可能領域の一部を選択的に酸化して半導体を製造する
半導体製造装置及び半導体製造方法に関する。
び半導体製造方法に係り、詳しくは、半導体前駆体の酸
化可能領域の一部を選択的に酸化して半導体を製造する
半導体製造装置及び半導体製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥ
Ｌ：Vertical Cavity Surface EmittingLaser）は、端
面発光型にくらべて、製造コストが低いこと、製造の歩
留まりが高いこと、２次元集積化が容易なこと、等の多
くの利点を有していることから、光通信、光情報処理、
光記録など、多くの分野で用いることが期待されてい
る。
Ｌ：Vertical Cavity Surface EmittingLaser）は、端
面発光型にくらべて、製造コストが低いこと、製造の歩
留まりが高いこと、２次元集積化が容易なこと、等の多
くの利点を有していることから、光通信、光情報処理、
光記録など、多くの分野で用いることが期待されてい
る。
【０００３】ＶＣＳＥＬは、その基本構造から数種類の
タイプに分類されるが、しきい電流値、応答速度、消費
電力等、レーザ特性の観点から最も有望視されているの
は、選択酸化型ＶＣＳＥＬと呼ばれているものである。
例えば、K. D. Choquette etal. "Low threshold volta
ge vertical-cavity lasers fabricated by selective
oxidation" Electron. Lett., Vol.30, pp.2033-2044,
1994等の文献に記載されているように、ＡｌＡｓ選択酸
化型ＶＣＳＥＬは以下のようにして製造される。
タイプに分類されるが、しきい電流値、応答速度、消費
電力等、レーザ特性の観点から最も有望視されているの
は、選択酸化型ＶＣＳＥＬと呼ばれているものである。
例えば、K. D. Choquette etal. "Low threshold volta
ge vertical-cavity lasers fabricated by selective
oxidation" Electron. Lett., Vol.30, pp.2033-2044,
1994等の文献に記載されているように、ＡｌＡｓ選択酸
化型ＶＣＳＥＬは以下のようにして製造される。
【０００４】まず、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法
により、ｎ型ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓとＡｌ0.9Ｇａ
0.1Ａｓをそれぞれの膜厚が媒質内波長の１／４となる
ように交互に３８周期積層した下部ｎ型ＤＢＲ（Distri
buted Bragg Reflector）層、ＩｎＧａＡｓ量子井戸活
性層３層とＧａＡｓスぺーサー層で構成された膜厚が媒
質内波長となるアンドープ活性領域、膜厚が媒質内波長
の１／４のＡｌ0.98Ｇａ 0.02Ａｓ電流狭窄層、ＧａＡｓ
とＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓをそれぞれの膜厚が媒質内波長の
１／４となるように交互に２５周期積層した下部ｎ型Ｄ
ＢＲ層、を積層する。
により、ｎ型ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓとＡｌ0.9Ｇａ
0.1Ａｓをそれぞれの膜厚が媒質内波長の１／４となる
ように交互に３８周期積層した下部ｎ型ＤＢＲ（Distri
buted Bragg Reflector）層、ＩｎＧａＡｓ量子井戸活
性層３層とＧａＡｓスぺーサー層で構成された膜厚が媒
質内波長となるアンドープ活性領域、膜厚が媒質内波長
の１／４のＡｌ0.98Ｇａ 0.02Ａｓ電流狭窄層、ＧａＡｓ
とＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓをそれぞれの膜厚が媒質内波長の
１／４となるように交互に２５周期積層した下部ｎ型Ｄ
ＢＲ層、を積層する。
【０００５】次に、上記結晶層を反応性イオンエッチン
グにより、深さ５μｍ、一辺が１０５μｍのメサ形状に
すると、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ電流狭窄層の側面が露出
する。この露出面からＡｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ電流狭窄層
を、中心の数μｍを残して選択的に酸化する。最後に、
電極としてＴｉ／ＡｕとＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを上面と
下面にそれぞれ蒸着し、選択酸化型ＶＣＳＥＬが完成す
る。
グにより、深さ５μｍ、一辺が１０５μｍのメサ形状に
すると、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ電流狭窄層の側面が露出
する。この露出面からＡｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ電流狭窄層
を、中心の数μｍを残して選択的に酸化する。最後に、
電極としてＴｉ／ＡｕとＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを上面と
下面にそれぞれ蒸着し、選択酸化型ＶＣＳＥＬが完成す
る。
【０００６】以上の通り、選択酸化型ＶＣＳＥＬは、結
晶成長後にＡｌＡｓあるいはＡｌＧａＡｓの選択酸化プ
ロセスを用いて電流狭窄構造を形成している。その結
果、結晶成長はすべて平坦面上で行われ、特性の良い結
晶層を用いることができる。また、インプラ型で発生す
る活性層に与えるダメージの心配はない。
晶成長後にＡｌＡｓあるいはＡｌＧａＡｓの選択酸化プ
ロセスを用いて電流狭窄構造を形成している。その結
果、結晶成長はすべて平坦面上で行われ、特性の良い結
晶層を用いることができる。また、インプラ型で発生す
る活性層に与えるダメージの心配はない。
【０００７】また、例えば、上記方法で作製されたＶＣ
ＳＥＬに両面の電極を通して電流を注入すると、注入さ
れた電流は、酸化されなかったメサ形状の中心数μｍだ
けに狭窄され、９００μＡという低しきい電流値を示す
など、選択酸化型ＶＣＳＥＬは優れたレーザ特性を有し
ている。
ＳＥＬに両面の電極を通して電流を注入すると、注入さ
れた電流は、酸化されなかったメサ形状の中心数μｍだ
けに狭窄され、９００μＡという低しきい電流値を示す
など、選択酸化型ＶＣＳＥＬは優れたレーザ特性を有し
ている。
【０００８】選択酸化型ＶＣＳＥＬでは、酸化されずに
残ったＡｌＡｓあるいはＡｌＧａＡｓ層をアパーチャ
（開口）と称している。選択酸化型ＶＣＳＥＬは、低し
きい電流値など、優れたレーザ特性を有しているが、各
種レーザ特性はアパーチャ径に大きく左右される。
残ったＡｌＡｓあるいはＡｌＧａＡｓ層をアパーチャ
（開口）と称している。選択酸化型ＶＣＳＥＬは、低し
きい電流値など、優れたレーザ特性を有しているが、各
種レーザ特性はアパーチャ径に大きく左右される。
【０００９】例えば、D.L.Huffaker et al. "Multiwave
length, Densely-Packed 2x2 Vertical-Cavity Surface
-Emitting Laser Array Fabricated Using Selective O
xidation", IEEE Photon. Technol. Lett., Vol.8, p
p.858-860, 1996には、図９に示すように、アパーチャ
ー径が２、２．５、３、３．５μｍの選択酸化型ＶＣＳ
ＥＬの電流−光出力特性が報告されている。図９から分
かるように、しきい電流値、効率がアパーチャー径に依
存して大きく異なるデータとなっている。また、図には
示されていないが、最大光出力もアパーチャー径に依存
する。また、選択酸化型ＶＣＳＥＬのシングルモード最
大光出力あるいは横モードはアパーチャー径に大きく依
存するという報告もある。
length, Densely-Packed 2x2 Vertical-Cavity Surface
-Emitting Laser Array Fabricated Using Selective O
xidation", IEEE Photon. Technol. Lett., Vol.8, p
p.858-860, 1996には、図９に示すように、アパーチャ
ー径が２、２．５、３、３．５μｍの選択酸化型ＶＣＳ
ＥＬの電流−光出力特性が報告されている。図９から分
かるように、しきい電流値、効率がアパーチャー径に依
存して大きく異なるデータとなっている。また、図には
示されていないが、最大光出力もアパーチャー径に依存
する。また、選択酸化型ＶＣＳＥＬのシングルモード最
大光出力あるいは横モードはアパーチャー径に大きく依
存するという報告もある。
【００１０】アパーチャーを形成する酸化プロセスに
は、ＵＳＰ５２６２３６０号明細書等に記載されている
ようなウェット酸化法を用いるのが一般的である。この
方法は、窒素をキャリアガスに用いて、８０〜１００℃
に加熱された純水をバブリングし、その水蒸気を炉に輸
送してＡｌＡｓあるいはＡｌＧａＡｓ層の一部だけを選
択的に酸化する方法で、酸化炉の温度は通常４００から
５００℃である。従来は、実際に使用する酸化炉を用い
て種々の条件でこの酸化プロセスによる酸化実験を繰り
返し行い、得られた結果を元に最適化した条件で酸化を
行い、選択酸化型ＶＣＳＥＬを作製していた。
は、ＵＳＰ５２６２３６０号明細書等に記載されている
ようなウェット酸化法を用いるのが一般的である。この
方法は、窒素をキャリアガスに用いて、８０〜１００℃
に加熱された純水をバブリングし、その水蒸気を炉に輸
送してＡｌＡｓあるいはＡｌＧａＡｓ層の一部だけを選
択的に酸化する方法で、酸化炉の温度は通常４００から
５００℃である。従来は、実際に使用する酸化炉を用い
て種々の条件でこの酸化プロセスによる酸化実験を繰り
返し行い、得られた結果を元に最適化した条件で酸化を
行い、選択酸化型ＶＣＳＥＬを作製していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、K.M.Ge
ib et. al. "Fabfication issues of oxide-confinedVC
SELs", SPIE Vol.3003, pp.69-74, 1997をはじめ多くの
報告が示すように、酸化されるＡｌＡｓあるいはＡｌＧ
ａＡｓの酸化レートは、サンプル温度、純水バブラー温
度、窒素ガス輸送量、ＡｌＧａＡｓ中のＡｌＡｓ濃度、
更にはＡｌＡｓあるいはＡｌＧａＡｓ層側面に付着する
自然酸化膜の膜厚等、幾つもの因子により影響される。
ib et. al. "Fabfication issues of oxide-confinedVC
SELs", SPIE Vol.3003, pp.69-74, 1997をはじめ多くの
報告が示すように、酸化されるＡｌＡｓあるいはＡｌＧ
ａＡｓの酸化レートは、サンプル温度、純水バブラー温
度、窒素ガス輸送量、ＡｌＧａＡｓ中のＡｌＡｓ濃度、
更にはＡｌＡｓあるいはＡｌＧａＡｓ層側面に付着する
自然酸化膜の膜厚等、幾つもの因子により影響される。
【００１２】このため、１度設定した条件下で酸化を行
うだけでは、メサ側面からの酸化距離をプロセス毎に再
現性良く制御し、アパーチャー径を設計値通りに形成す
ることは困難であり、その結果、ＶＣＳＥＬのレーザ特
性は作製毎に異なり、製造歩留まりの低下を引き起こ
す、という問題があった。
うだけでは、メサ側面からの酸化距離をプロセス毎に再
現性良く制御し、アパーチャー径を設計値通りに形成す
ることは困難であり、その結果、ＶＣＳＥＬのレーザ特
性は作製毎に異なり、製造歩留まりの低下を引き起こ
す、という問題があった。
【００１３】本発明は、上記の問題点に鑑みなされたも
のであって、本発明の目的は、電気抵抗または電流量の
経時変化を追跡することができ、電気抵抗または電流量
から酸化反応の進行度合いを予測して、酸化反応を適切
に制御することができる半導体製造装置及び半導体製造
方法を提供することにある。
のであって、本発明の目的は、電気抵抗または電流量の
経時変化を追跡することができ、電気抵抗または電流量
から酸化反応の進行度合いを予測して、酸化反応を適切
に制御することができる半導体製造装置及び半導体製造
方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の半導体製造装置は、酸化炉内の半
導体前駆体または半導体前駆体の近傍に配置されたモニ
ター用サンプルの酸化反応中の電気抵抗または電流量を
検出する検出手段と、該電気抵抗または電流量に基づい
て、酸化炉内の半導体前駆体の酸化反応を制御する反応
制御手段と、を備えたことを特徴とする。
めに、請求項１記載の半導体製造装置は、酸化炉内の半
導体前駆体または半導体前駆体の近傍に配置されたモニ
ター用サンプルの酸化反応中の電気抵抗または電流量を
検出する検出手段と、該電気抵抗または電流量に基づい
て、酸化炉内の半導体前駆体の酸化反応を制御する反応
制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】請求項１に記載の発明では、電気抵抗検出
手段により、酸化炉内の半導体前駆体の近傍に配置され
たモニター用サンプルの酸化反応中の電気抵抗または電
流量を経時追跡することができる。また、装置内に設け
られた反応制御手段により、電気抵抗または電流量が酸
化反応の進行度合いにより変化することを利用して、酸
化反応の進行度合いを予測し、半導体前駆体の酸化反応
を適切に制御することができる。
手段により、酸化炉内の半導体前駆体の近傍に配置され
たモニター用サンプルの酸化反応中の電気抵抗または電
流量を経時追跡することができる。また、装置内に設け
られた反応制御手段により、電気抵抗または電流量が酸
化反応の進行度合いにより変化することを利用して、酸
化反応の進行度合いを予測し、半導体前駆体の酸化反応
を適切に制御することができる。
【００１６】請求項２に記載の半導体製造装置は、請求
項１に記載の発明において、前記電気抵抗または電流量
を表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする。
表示手段を設けることで、オペレータは視覚的に酸化反
応の進行度合いを知ることができる。
項１に記載の発明において、前記電気抵抗または電流量
を表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする。
表示手段を設けることで、オペレータは視覚的に酸化反
応の進行度合いを知ることができる。
【００１７】請求項３に記載の半導体製造方法は、半導
体前駆体の酸化可能領域の一部を選択的に酸化して半導
体を製造する半導体製造方法であって、酸化炉内の半導
体前駆体または半導体前駆体の近傍に配置されたモニタ
ー用サンプルの電気抵抗または電流量を検出し、検出し
た電気抵抗または電流量に基づいて、酸化炉内の半導体
前駆体の酸化反応を制御して半導体を製造することを特
徴とする。
体前駆体の酸化可能領域の一部を選択的に酸化して半導
体を製造する半導体製造方法であって、酸化炉内の半導
体前駆体または半導体前駆体の近傍に配置されたモニタ
ー用サンプルの電気抵抗または電流量を検出し、検出し
た電気抵抗または電流量に基づいて、酸化炉内の半導体
前駆体の酸化反応を制御して半導体を製造することを特
徴とする。
【００１８】請求項４に記載の半導体製造方法は、請求
項３に記載の発明において、前記半導体前駆体の近傍に
配置されたモニター用サンプルの電気抵抗または電流量
が急激に変化したときに、半導体前駆体の酸化反応を停
止することを特徴とする。酸化可能領域の消失時におけ
る電気抵抗または電流量の変化は明確であり、半導体前
駆体の未酸化領域の面積が所望の値になったときに酸化
可能領域が消失するようにモニター用サンプルを設計
し、モニター用サンプルの酸化可能領域消失時に酸化反
応を停止すれば、所望の面積の未酸化領域を有する半導
体前駆体を容易に得ることができる。
項３に記載の発明において、前記半導体前駆体の近傍に
配置されたモニター用サンプルの電気抵抗または電流量
が急激に変化したときに、半導体前駆体の酸化反応を停
止することを特徴とする。酸化可能領域の消失時におけ
る電気抵抗または電流量の変化は明確であり、半導体前
駆体の未酸化領域の面積が所望の値になったときに酸化
可能領域が消失するようにモニター用サンプルを設計
し、モニター用サンプルの酸化可能領域消失時に酸化反
応を停止すれば、所望の面積の未酸化領域を有する半導
体前駆体を容易に得ることができる。
【００１９】なお、「近傍」とは、酸化炉内で半導体前
駆体と同じ酸化環境を享受できる程度の距離内であるこ
とを意味する。
駆体と同じ酸化環境を享受できる程度の距離内であるこ
とを意味する。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体製造装置及
び半導体製造方法を実施の形態に基づき詳細に説明す
る。
び半導体製造方法を実施の形態に基づき詳細に説明す
る。
【００２１】（第１の実施の形態）第１の実施の形態に
係る半導体製造装置は、水蒸気酸化を行うための装置で
あり、図１に示すように、酸化炉１０、図２に示す正方
形（矩形）形状の酸化可能領域１２Ａ（白抜き部分）を
有する半導体前駆体１２、半導体前駆体１２に所定電圧
を印加するための一対の測定用電極プローブ１４、１
６、コンピュータ１８、及びコンピュータ１８に接続さ
れた表示手段としてのモニター２０から構成されてい
る。
係る半導体製造装置は、水蒸気酸化を行うための装置で
あり、図１に示すように、酸化炉１０、図２に示す正方
形（矩形）形状の酸化可能領域１２Ａ（白抜き部分）を
有する半導体前駆体１２、半導体前駆体１２に所定電圧
を印加するための一対の測定用電極プローブ１４、１
６、コンピュータ１８、及びコンピュータ１８に接続さ
れた表示手段としてのモニター２０から構成されてい
る。
【００２２】酸化炉１０には、ヒータ２２と水蒸気を導
入するためのバルブ２４を備えた導入管とが設けられて
おり、ヒータ２２の駆動回路とバルブ２４の駆動装置
（図示せず）は、それぞれコンピュータ１８に接続され
ている。
入するためのバルブ２４を備えた導入管とが設けられて
おり、ヒータ２２の駆動回路とバルブ２４の駆動装置
（図示せず）は、それぞれコンピュータ１８に接続され
ている。
【００２３】測定用電極プローブ１４、１６は、両プロ
ーブ間に電圧を印加したときに、電流経路が酸化可能領
域１２Ａを横切るように半導体前駆体１２に接触してい
る。測定用電極プローブ１４、１６は、酸化反応の間、
半導体前駆体１２に接触した状態で一時的に固定するこ
とができれば、針状でもクリップのような形状でもよ
い。
ーブ間に電圧を印加したときに、電流経路が酸化可能領
域１２Ａを横切るように半導体前駆体１２に接触してい
る。測定用電極プローブ１４、１６は、酸化反応の間、
半導体前駆体１２に接触した状態で一時的に固定するこ
とができれば、針状でもクリップのような形状でもよ
い。
【００２４】また、測定用電極プローブ１６はスイッチ
１７を介して電源１９に接続されており、測定用電極プ
ローブ１４は電流計１５に接続され、電流計１５はＡ／
Ｄ変換器（図示せず）を介してコンピュータ１８に接続
されている。そして、コンピュータ１８からの信号によ
りスイッチ１７をオンにして、電源１９から測定用電極
プローブ１４と１６との間に所定電圧を印加し、そのと
き流れた電流を電流計１５により検出して、検出信号を
出力する。電流計１５から出力された検出信号は、Ａ／
Ｄ変換器によりデジタル信号に変換されてコンピュータ
１８に入力される。
１７を介して電源１９に接続されており、測定用電極プ
ローブ１４は電流計１５に接続され、電流計１５はＡ／
Ｄ変換器（図示せず）を介してコンピュータ１８に接続
されている。そして、コンピュータ１８からの信号によ
りスイッチ１７をオンにして、電源１９から測定用電極
プローブ１４と１６との間に所定電圧を印加し、そのと
き流れた電流を電流計１５により検出して、検出信号を
出力する。電流計１５から出力された検出信号は、Ａ／
Ｄ変換器によりデジタル信号に変換されてコンピュータ
１８に入力される。
【００２５】コンピュータ１８は、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ
３４、及びＲＡＭ３６を含んで構成されており、ＣＰＵ
３２は、ＲＯＭ３４に記憶された以下に説明する制御ル
ーチンのプログラムに基づき処理を行う。
３４、及びＲＡＭ３６を含んで構成されており、ＣＰＵ
３２は、ＲＯＭ３４に記憶された以下に説明する制御ル
ーチンのプログラムに基づき処理を行う。
【００２６】コンピュータ１８で実行される制御ルーチ
ンを、図３を参照して説明する。ステップ１００におい
て、電流計１５からの信号を取り込み、ステップ１０２
で電流量Iと印加電圧Ｖとから電気抵抗Ｒを演算して、
ステップ１０４で電気抵抗Ｒをモニター２０に表示す
る。
ンを、図３を参照して説明する。ステップ１００におい
て、電流計１５からの信号を取り込み、ステップ１０２
で電流量Iと印加電圧Ｖとから電気抵抗Ｒを演算して、
ステップ１０４で電気抵抗Ｒをモニター２０に表示す
る。
【００２７】次に、ステップ１０６で反応停止条件が成
立しているか否かを判別する。図２に示すような正方形
（矩形）形状の酸化可能領域を有する半導体前駆体で
は、酸化可能領域は各辺から中心に向かって酸化されて
いき、このとき酸化速度は一定であるので酸化領域は酸
化時間の二乗に比例して増加する。一方、電気抵抗Ｒ
は、酸化領域が増加するにつれて少しずつ増加し、半導
体前駆体１２の酸化可能領域１２Ａの総てが酸化される
と急上昇して、その後は一定になる。従って、予めＲＯ
Ｍに記憶しておいた電気抵抗Ｒと未酸化領域の面積Ｓと
の相関関係を表す図４に示すマップを用いて、所望の未
酸化領域の面積Ｓ。に対応する電気抵抗Ｒxを求め、電
気抵抗Ｒが電気抵抗Ｒxと一致したときに反応停止条件
が成立したと判断することができる。
立しているか否かを判別する。図２に示すような正方形
（矩形）形状の酸化可能領域を有する半導体前駆体で
は、酸化可能領域は各辺から中心に向かって酸化されて
いき、このとき酸化速度は一定であるので酸化領域は酸
化時間の二乗に比例して増加する。一方、電気抵抗Ｒ
は、酸化領域が増加するにつれて少しずつ増加し、半導
体前駆体１２の酸化可能領域１２Ａの総てが酸化される
と急上昇して、その後は一定になる。従って、予めＲＯ
Ｍに記憶しておいた電気抵抗Ｒと未酸化領域の面積Ｓと
の相関関係を表す図４に示すマップを用いて、所望の未
酸化領域の面積Ｓ。に対応する電気抵抗Ｒxを求め、電
気抵抗Ｒが電気抵抗Ｒxと一致したときに反応停止条件
が成立したと判断することができる。
【００２８】または、オペレータによって停止信号がコ
ンピュータ１８に入力されたときに反応停止条件が成立
したと判断するようにしてもよい。すなわち、モニター
２０に表示された電気抵抗Ｒの値を見て、オペレータが
反応を停止するか否かを判断し、マニュアル操作で反応
を停止させるようにしてもよい。ステップ１０６で反応
停止条件が成立していれば、ステップ１０８で図示しな
い搬送装置により半導体前駆体１２を酸化炉１０外に搬
出して、酸化反応を停止させる。
ンピュータ１８に入力されたときに反応停止条件が成立
したと判断するようにしてもよい。すなわち、モニター
２０に表示された電気抵抗Ｒの値を見て、オペレータが
反応を停止するか否かを判断し、マニュアル操作で反応
を停止させるようにしてもよい。ステップ１０６で反応
停止条件が成立していれば、ステップ１０８で図示しな
い搬送装置により半導体前駆体１２を酸化炉１０外に搬
出して、酸化反応を停止させる。
【００２９】（第２の実施の形態）第２の実施の形態に
係る半導体製造装置は、半導体前駆体１２の近傍に図５
（Ｂ）に示すモニター用サンプル１３を配置し、これを
用いて電気抵抗を検出した以外は、第１の実施の形態と
同様の構成であるので、同様の部分については説明を省
略する。
係る半導体製造装置は、半導体前駆体１２の近傍に図５
（Ｂ）に示すモニター用サンプル１３を配置し、これを
用いて電気抵抗を検出した以外は、第１の実施の形態と
同様の構成であるので、同様の部分については説明を省
略する。
【００３０】モニター用サンプル１３は、図５（Ｂ）に
示すストライプ形状の酸化可能領域を有し、図５（Ａ）
に示す半導体前駆体１２の未酸化領域の面積が所望の値
になったときに酸化可能領域１３Ａが消失するように、
酸化炉に入れる前のモニター用サンプル１３の酸化可能
領域１３Ａの幅ｒmは下記式に示すように定められてい
る。但し、ＮＡは作製する半導体前駆体１２の未酸化領
域の径、ｒ0はその酸化可能領域の径である。 ｒm＝ｒ0−ＮＡ 酸化速度Ｖは一定であるから、モニター用サンプルの酸
化可能領域１３Ａの径ｒmが、半導体前駆体１２の酸化
可能領域の径ｒ0と未酸化領域の径ＮＡとの差に等しく
なったときに、半導体前駆体１２の未酸化領域の径ＮＡ
が所望の値になると同時に、モニター用サンプルの酸化
可能領域１３Ａが消失する。
示すストライプ形状の酸化可能領域を有し、図５（Ａ）
に示す半導体前駆体１２の未酸化領域の面積が所望の値
になったときに酸化可能領域１３Ａが消失するように、
酸化炉に入れる前のモニター用サンプル１３の酸化可能
領域１３Ａの幅ｒmは下記式に示すように定められてい
る。但し、ＮＡは作製する半導体前駆体１２の未酸化領
域の径、ｒ0はその酸化可能領域の径である。 ｒm＝ｒ0−ＮＡ 酸化速度Ｖは一定であるから、モニター用サンプルの酸
化可能領域１３Ａの径ｒmが、半導体前駆体１２の酸化
可能領域の径ｒ0と未酸化領域の径ＮＡとの差に等しく
なったときに、半導体前駆体１２の未酸化領域の径ＮＡ
が所望の値になると同時に、モニター用サンプルの酸化
可能領域１３Ａが消失する。
【００３１】測定用電極プローブ１４、１６は、電圧を
印加したときに、電流経路が酸化可能領域１３Ａを横切
るようにモニター用サンプル１３に接触している。
印加したときに、電流経路が酸化可能領域１３Ａを横切
るようにモニター用サンプル１３に接触している。
【００３２】コンピュータ１８で実行される制御ルーチ
ンを、図６を参照して説明する。ステップ２００におい
て、電流計１５からの信号を取り込み、電流量Iを検出
する。ステップ２０２で検出した電流量Iをモニター２
０に表示する。
ンを、図６を参照して説明する。ステップ２００におい
て、電流計１５からの信号を取り込み、電流量Iを検出
する。ステップ２０２で検出した電流量Iをモニター２
０に表示する。
【００３３】次に、ステップ２０４で反応停止条件が成
立しているか否かを判別する。モニター用サンプル１３
の酸化可能領域１３Ａは対向する２辺から中心に向かっ
て酸化されていき、このとき酸化速度は一定であるので
酸化領域は酸化時間に比例して増加または減少する。一
方、モニター用サンプル１３を通過する電流量Ｉは、酸
化領域が増加すると少しずつ減少し、モニター用サンプ
ル１３の酸化可能領域１３Ａの総てが酸化されて消失し
た時点で急激に減少する。従って、電流量が急変したと
きに反応停止条件が成立したと判断することができる。
または、オペレータによって停止信号がコンピュータ１
８に入力されたときに反応停止条件が成立したと判断す
るようにしてもよい。すなわち、モニター２０に表示さ
れた電流量Ｉの値を見て、オペレータが反応を停止する
か否かを判断し、マニュアル操作で反応を停止させるよ
うにしてもよい。
立しているか否かを判別する。モニター用サンプル１３
の酸化可能領域１３Ａは対向する２辺から中心に向かっ
て酸化されていき、このとき酸化速度は一定であるので
酸化領域は酸化時間に比例して増加または減少する。一
方、モニター用サンプル１３を通過する電流量Ｉは、酸
化領域が増加すると少しずつ減少し、モニター用サンプ
ル１３の酸化可能領域１３Ａの総てが酸化されて消失し
た時点で急激に減少する。従って、電流量が急変したと
きに反応停止条件が成立したと判断することができる。
または、オペレータによって停止信号がコンピュータ１
８に入力されたときに反応停止条件が成立したと判断す
るようにしてもよい。すなわち、モニター２０に表示さ
れた電流量Ｉの値を見て、オペレータが反応を停止する
か否かを判断し、マニュアル操作で反応を停止させるよ
うにしてもよい。
【００３４】ステップ２０４で反応停止条件が成立して
いれば、ステップ２０６で図示しない搬送装置により半
導体前駆体１２を酸化炉１０外に搬出して、酸化反応を
停止させる。
いれば、ステップ２０６で図示しない搬送装置により半
導体前駆体１２を酸化炉１０外に搬出して、酸化反応を
停止させる。
【００３５】第１の実施の形態では、電気抵抗Ｒを演算
し、演算した電気抵抗Ｒに基づいて酸化反応を制御した
が、第２の実施の形態のように、電流量Iに基づいて酸
化反応を制御してもよい。また、現時刻における電気抵
抗Ｒnewと、同様にして求められＲＡＭに記憶された前
回の電気抵抗Ｒoldとから電気抵抗の変化率ΔＲ（＝Ｒ
old−Ｒnew）を演算し、電気抵抗の変化率ΔＲに基づい
て酸化反応を制御してもよい。
し、演算した電気抵抗Ｒに基づいて酸化反応を制御した
が、第２の実施の形態のように、電流量Iに基づいて酸
化反応を制御してもよい。また、現時刻における電気抵
抗Ｒnewと、同様にして求められＲＡＭに記憶された前
回の電気抵抗Ｒoldとから電気抵抗の変化率ΔＲ（＝Ｒ
old−Ｒnew）を演算し、電気抵抗の変化率ΔＲに基づい
て酸化反応を制御してもよい。
【００３６】第２の実施の形態では、モニター用サンプ
ルの電流量Iを検出し、検出した電流量Iに基づいて酸化
反応を制御したが、第１の実施の形態のように、電気抵
抗Ｒに基づいて酸化反応を制御してもよい。また、電流
量Iから電流量の変化率ΔＩを演算し、電流量の変化率
ΔＩに基づいて酸化反応を制御してもよい。
ルの電流量Iを検出し、検出した電流量Iに基づいて酸化
反応を制御したが、第１の実施の形態のように、電気抵
抗Ｒに基づいて酸化反応を制御してもよい。また、電流
量Iから電流量の変化率ΔＩを演算し、電流量の変化率
ΔＩに基づいて酸化反応を制御してもよい。
【００３７】第２の実施の形態では、ストライプ形状の
酸化可能領域を有し、半導体前駆体の未酸化領域の面積
が所望の値になったときに酸化可能領域が消失するよう
に設計されたモニター用サンプルを用いたが、ストライ
プ形状に限られず、矩形、円、楕円等の半導体前駆体と
同様の酸化可能領域を有するモニター用サンプルを用い
てもよい。
酸化可能領域を有し、半導体前駆体の未酸化領域の面積
が所望の値になったときに酸化可能領域が消失するよう
に設計されたモニター用サンプルを用いたが、ストライ
プ形状に限られず、矩形、円、楕円等の半導体前駆体と
同様の酸化可能領域を有するモニター用サンプルを用い
てもよい。
【００３８】第１及び第２の実施の形態では、水蒸気酸
化を行う装置について説明したが、その他の酸化方法に
もこの発明が適用できることは言うまでもない。
化を行う装置について説明したが、その他の酸化方法に
もこの発明が適用できることは言うまでもない。
【００３９】第１及び第２の実施の形態では、半導体前
駆体またはモニター用サンプルに測定用電極プローブを
接触させたが、接触抵抗を低減するために、電極材料か
らなるコンタクト部材を酸化工程より先に半導体前駆体
またはモニター用サンプル設けておき、そこに測定用電
極プローブを接触させてもよい。
駆体またはモニター用サンプルに測定用電極プローブを
接触させたが、接触抵抗を低減するために、電極材料か
らなるコンタクト部材を酸化工程より先に半導体前駆体
またはモニター用サンプル設けておき、そこに測定用電
極プローブを接触させてもよい。
【００４０】第１及び第２の実施の形態では、搬送装置
により半導体前駆体を酸化炉外に搬出して酸化反応を停
止させたが、酸化炉に備えられたヒータの駆動回路をオ
フにする、または水蒸気を導入するためのバルブを閉じ
る等の操作により、酸化反応を停止させてもよい。
により半導体前駆体を酸化炉外に搬出して酸化反応を停
止させたが、酸化炉に備えられたヒータの駆動回路をオ
フにする、または水蒸気を導入するためのバルブを閉じ
る等の操作により、酸化反応を停止させてもよい。
【００４１】次に、本実施の形態の半導体製造装置を、
図７に示す選択酸化型の面発光型半導体レーザの製造に
適用した例を示す。
図７に示す選択酸化型の面発光型半導体レーザの製造に
適用した例を示す。
【００４２】ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバ
ッファー層２と、ｎ型のアルミニウムガリウム砒素（Ａ
ｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ／Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ）からなる下部
ｎ型ＤＢＲ３と、アンドープのＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓから
なる下部スペーサ層４、アンドープのＡｌ0.11Ｇａ0.89
Ａｓ量子井戸層およびアンドープのＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ
障壁層からなる量子井戸活性層５、アンドープのＡｌ
0.6Ｇａ0.4Ａｓからなる上部スペーサ層６とを含む活性
領域７と、ｐ型のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ／Ａｌ0.3Ｇａ0.7
Ａｓからなる上部ＤＢＲ８と、同じくｐ型のＧａＡｓコ
ンタクト層９とを順次積層しＶＣＳＥＬ前駆体を得た。
ただし、上部ＤＢＲ８内の最下層のＡｌ 0.9Ｇａ0.1Ａｓ
の入るべき周期の所には、ｐ型のＡｌＡｓ層１０を挿入
した。この積層体の活性層５までを、三塩化ホウ素と塩
素（ＢＣｌ3＋Ｃｌ2）ガスを用いた反応性イオンエッチ
ングにより除去してメサ形状とした。これにより、Ａｌ
Ａｓ層１０の側面が露出した。
ッファー層２と、ｎ型のアルミニウムガリウム砒素（Ａ
ｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ／Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ）からなる下部
ｎ型ＤＢＲ３と、アンドープのＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓから
なる下部スペーサ層４、アンドープのＡｌ0.11Ｇａ0.89
Ａｓ量子井戸層およびアンドープのＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ
障壁層からなる量子井戸活性層５、アンドープのＡｌ
0.6Ｇａ0.4Ａｓからなる上部スペーサ層６とを含む活性
領域７と、ｐ型のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ／Ａｌ0.3Ｇａ0.7
Ａｓからなる上部ＤＢＲ８と、同じくｐ型のＧａＡｓコ
ンタクト層９とを順次積層しＶＣＳＥＬ前駆体を得た。
ただし、上部ＤＢＲ８内の最下層のＡｌ 0.9Ｇａ0.1Ａｓ
の入るべき周期の所には、ｐ型のＡｌＡｓ層１０を挿入
した。この積層体の活性層５までを、三塩化ホウ素と塩
素（ＢＣｌ3＋Ｃｌ2）ガスを用いた反応性イオンエッチ
ングにより除去してメサ形状とした。これにより、Ａｌ
Ａｓ層１０の側面が露出した。
【００４３】ＶＣＳＥＬ前駆体と同じ積層構造であり、
ＶＣＳＥＬ前駆体のアパーチャ径が所望の値になったと
きにＡｌＡｓ層が総て酸化されて消失するように設計さ
れたモニター用サンプルを用意した。
ＶＣＳＥＬ前駆体のアパーチャ径が所望の値になったと
きにＡｌＡｓ層が総て酸化されて消失するように設計さ
れたモニター用サンプルを用意した。
【００４４】メサ形状とされたＶＣＳＥＬ前駆体を、上
記モニター用サンプルと共に、９５℃に加熱された純水
をバブリングして得られた水蒸気を、窒素をキャリアガ
スに用いて酸化炉に輸送する導入管、該導入管を開閉す
るためのバルブ、及びヒータを備えた本発明の半導体製
造装置の酸化炉内に戴置して４００℃に加熱し、加熱水
蒸気によりＡｌＡｓ層１０の一部を露出面から選択的に
酸化する。
記モニター用サンプルと共に、９５℃に加熱された純水
をバブリングして得られた水蒸気を、窒素をキャリアガ
スに用いて酸化炉に輸送する導入管、該導入管を開閉す
るためのバルブ、及びヒータを備えた本発明の半導体製
造装置の酸化炉内に戴置して４００℃に加熱し、加熱水
蒸気によりＡｌＡｓ層１０の一部を露出面から選択的に
酸化する。
【００４５】モニター用サンプルのｎ型ＧａＡｓ基板と
ｐ型のＧａＡｓコンタクト層とに、測定用電極プローブ
を接触させ、その両端に５Ｖの電圧を印加して電気抵抗
Ｒの時間変化を追跡した。電気抵抗Ｒは、図８に示すよ
うに、酸化反応の進行と共に少しずつ増加し、モニター
用サンプルのＡｌＡｓ層がすべて酸化された時点（Ｂ
点）で大きく増加した。この時点で酸化反応を停止する
ことで、所望のアパーチャー径ＮＡを得ることができ
た。なお、ＶＣＳＥＬ前駆体の電気抵抗Ｒの時間変化も
同様の挙動を示すが、その場合は未酸化領域が形成され
るように、ＡｌＡｓ層がすべて酸化される以前の時点
（例えば、Ａ点）で反応を停止する。
ｐ型のＧａＡｓコンタクト層とに、測定用電極プローブ
を接触させ、その両端に５Ｖの電圧を印加して電気抵抗
Ｒの時間変化を追跡した。電気抵抗Ｒは、図８に示すよ
うに、酸化反応の進行と共に少しずつ増加し、モニター
用サンプルのＡｌＡｓ層がすべて酸化された時点（Ｂ
点）で大きく増加した。この時点で酸化反応を停止する
ことで、所望のアパーチャー径ＮＡを得ることができ
た。なお、ＶＣＳＥＬ前駆体の電気抵抗Ｒの時間変化も
同様の挙動を示すが、その場合は未酸化領域が形成され
るように、ＡｌＡｓ層がすべて酸化される以前の時点
（例えば、Ａ点）で反応を停止する。
【００４６】このようにＡｌＡｓ層が総て酸化されると
電気抵抗が大きく変化することは、次のことからも容易
に説明できる。即ち、ＡｌＡｓを水蒸気下で酸化した場
合にはＡｌ2Ｏ3が得られる（S.Guha, Appl.Phys.Lett.V
ol.68,pp.906-908）が、理科年表によると、Ａｌ2Ｏ3の
比抵抗は１０11〜１０14Ω・ｃｍである。酸化反応後の
ＡｌＡｓ層、すなわちＡｌ2Ｏ3層の膜厚は２０〜４０ｎ
ｍであるから、Ａｌ2Ｏ3選択酸化層の抵抗は、Ａｌ2Ｏ3
の比抵抗（１０11Ω・ｃｍ）×厚み（２０ｎｍ）÷面積
（メサ径を５０μｍとする）で求められ、少なくとも１
ＭΩ以上となる。一方、数μｍのアパーチャ径を有する
選択酸化型のＶＣＳＥＬの直列抵抗は、数百Ωに過ぎな
い。これを比較すれば、ＡｌＡｓ層が総て酸化された時
点で、電気抵抗が大きく変化することは疑う余地がな
い。
電気抵抗が大きく変化することは、次のことからも容易
に説明できる。即ち、ＡｌＡｓを水蒸気下で酸化した場
合にはＡｌ2Ｏ3が得られる（S.Guha, Appl.Phys.Lett.V
ol.68,pp.906-908）が、理科年表によると、Ａｌ2Ｏ3の
比抵抗は１０11〜１０14Ω・ｃｍである。酸化反応後の
ＡｌＡｓ層、すなわちＡｌ2Ｏ3層の膜厚は２０〜４０ｎ
ｍであるから、Ａｌ2Ｏ3選択酸化層の抵抗は、Ａｌ2Ｏ3
の比抵抗（１０11Ω・ｃｍ）×厚み（２０ｎｍ）÷面積
（メサ径を５０μｍとする）で求められ、少なくとも１
ＭΩ以上となる。一方、数μｍのアパーチャ径を有する
選択酸化型のＶＣＳＥＬの直列抵抗は、数百Ωに過ぎな
い。これを比較すれば、ＡｌＡｓ層が総て酸化された時
点で、電気抵抗が大きく変化することは疑う余地がな
い。
【００４７】酸化反応終了後は、さらに、前記メサを覆
うように、２５０℃でのプラズマ支援化学気層成長法に
てシリコン酸窒化膜１１を約１μｍの厚さで着膜し、前
記メサ上部に、出射口を除いてＴｉ／Ａｕの積層膜から
なるｐ型電極１２を形成し、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
９と接続した。基板裏面には、裏面全体を覆うようにｎ
型電極１３を形成した。
うように、２５０℃でのプラズマ支援化学気層成長法に
てシリコン酸窒化膜１１を約１μｍの厚さで着膜し、前
記メサ上部に、出射口を除いてＴｉ／Ａｕの積層膜から
なるｐ型電極１２を形成し、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
９と接続した。基板裏面には、裏面全体を覆うようにｎ
型電極１３を形成した。
【００４８】ここで、下部ＤＢＲ３はｎ型のＡｌ0.9Ｇ
ａ0.1Ａｓ層と同Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層とを各々厚さλ
／（４ｎr）（λ：発振波長，ｎr：媒質の屈折率）づつ
交互に４０．５周期積層して形成されたもので、ドーパ
ントのシリコン濃度は２×１０ 18ｃｍ-3である。ｐ型の
ＡｌＡｓ層１０は厚さλ／（４ｎr）で、ドーパントの
カーボン濃度は３×１０18ｃｍ-3である。上部ＤＢＲ８
はｐ型のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層と同Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ
層とを各々厚さλ／（４ｎr）づつ交互に３０周期積層
して形成されたもので、ドーパントのカーボン濃度は３
×１０18ｃｍ-3である。最後にｐ型のＧａＡｓコンタク
ト層９は膜厚２０ｎｍで、カーボン濃度は１×１０20ｃ
ｍ-3である。上部ＤＢＲ８の周期数（層数）を下部ＤＢ
Ｒ３のそれよりも少なくしているのは、反射率に差をつ
けて出射光を基板上面より取り出すためである。ドーパ
ントの種類についてはここに挙げたものに限らず、ｎ型
ならばセレン、ｐ型ならば亜鉛やマグネシウムなどを用
いることも可能である。また詳しくは述べないが素子の
直列抵抗を下げるため、半導体多層膜中にはＡｌ0.9Ｇ
ａ0.1Ａｓ層とＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層の間に、その中間
のアルミ組成比を有するいわゆる遷移領域を挟んでい
る。メサを覆う絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒
化膜なども用いることができる。
ａ0.1Ａｓ層と同Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層とを各々厚さλ
／（４ｎr）（λ：発振波長，ｎr：媒質の屈折率）づつ
交互に４０．５周期積層して形成されたもので、ドーパ
ントのシリコン濃度は２×１０ 18ｃｍ-3である。ｐ型の
ＡｌＡｓ層１０は厚さλ／（４ｎr）で、ドーパントの
カーボン濃度は３×１０18ｃｍ-3である。上部ＤＢＲ８
はｐ型のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層と同Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ
層とを各々厚さλ／（４ｎr）づつ交互に３０周期積層
して形成されたもので、ドーパントのカーボン濃度は３
×１０18ｃｍ-3である。最後にｐ型のＧａＡｓコンタク
ト層９は膜厚２０ｎｍで、カーボン濃度は１×１０20ｃ
ｍ-3である。上部ＤＢＲ８の周期数（層数）を下部ＤＢ
Ｒ３のそれよりも少なくしているのは、反射率に差をつ
けて出射光を基板上面より取り出すためである。ドーパ
ントの種類についてはここに挙げたものに限らず、ｎ型
ならばセレン、ｐ型ならば亜鉛やマグネシウムなどを用
いることも可能である。また詳しくは述べないが素子の
直列抵抗を下げるため、半導体多層膜中にはＡｌ0.9Ｇ
ａ0.1Ａｓ層とＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層の間に、その中間
のアルミ組成比を有するいわゆる遷移領域を挟んでい
る。メサを覆う絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒
化膜なども用いることができる。
【００４９】得られた選択酸化型ＶＣＳＥＬは、以上の
ように構成され、ｎ型電極１３とｐ型電極間１２に電流
を流すことによりレーザ発振を行うことができ、発振波
長λ：７８０ｎｍのレーザ光を基板表面から取り出すこ
とができる。
ように構成され、ｎ型電極１３とｐ型電極間１２に電流
を流すことによりレーザ発振を行うことができ、発振波
長λ：７８０ｎｍのレーザ光を基板表面から取り出すこ
とができる。
【００５０】上記では、活性層にＡｌＧａＡｓを用いた
近赤外波長のＶＣＳＥＬを例に説明したが、ＧａＡｓも
しくはＩｎＧａＡｓを用いた赤外用、ＩｎＧａＰもしく
はＡｌＧａＩｎＰを用いた赤色用の面発光レーザにも適
用できる。更には、ＧａＮ系やＺｎＳｅ系等の青色もし
くは紫外線面発光レーザ、ＩｎＧａＡｓＰ系等の１．３
〜１．５μｍ帯面発光レーザにも利用できることはもち
ろんである。ＤＢＲ層として半導体材料に限定されるこ
となく、絶縁膜を用いることも可能である。また、Ａｌ
Ａｓ層を酸化する例について説明したが、ＡｌＧａＡｓ
を酸化する場合、さらにはその他の半導体層でも酸化現
象が発生する材料にはすべて同様に利用できる。
近赤外波長のＶＣＳＥＬを例に説明したが、ＧａＡｓも
しくはＩｎＧａＡｓを用いた赤外用、ＩｎＧａＰもしく
はＡｌＧａＩｎＰを用いた赤色用の面発光レーザにも適
用できる。更には、ＧａＮ系やＺｎＳｅ系等の青色もし
くは紫外線面発光レーザ、ＩｎＧａＡｓＰ系等の１．３
〜１．５μｍ帯面発光レーザにも利用できることはもち
ろんである。ＤＢＲ層として半導体材料に限定されるこ
となく、絶縁膜を用いることも可能である。また、Ａｌ
Ａｓ層を酸化する例について説明したが、ＡｌＧａＡｓ
を酸化する場合、さらにはその他の半導体層でも酸化現
象が発生する材料にはすべて同様に利用できる。
【００５１】また、ＡｌＡｓ層が活性層直上に１層だけ
挿入されている例について説明したが、挿入位置は活性
層直上に限らず、また、ＡｌＡｓ層の数は複数であって
も本発明は利用できる。
挿入されている例について説明したが、挿入位置は活性
層直上に限らず、また、ＡｌＡｓ層の数は複数であって
も本発明は利用できる。
【００５２】また、酸化型ＶＣＳＥＬにはメサ形状を用
いず、例えば、基板に酸化用穴を設けて酸化アパーチャ
ーを形成する構造も提案されているが、本発明の半導体
製造装置及び半導体製造方法は、すべての酸化型ＶＣＳ
ＥＬに有効に利用できる。
いず、例えば、基板に酸化用穴を設けて酸化アパーチャ
ーを形成する構造も提案されているが、本発明の半導体
製造装置及び半導体製造方法は、すべての酸化型ＶＣＳ
ＥＬに有効に利用できる。
【００５３】また、本発明の半導体製造装置及び半導体
製造方法は、酸化型ＶＣＳＥＬのアパーチャー径を形成
するときの制御性向上策として利用することのみなら
ず、ＶＣＳＥＬのＤＢＲミラーを酸化工程を用いて作製
する時などにも利用できる。
製造方法は、酸化型ＶＣＳＥＬのアパーチャー径を形成
するときの制御性向上策として利用することのみなら
ず、ＶＣＳＥＬのＤＢＲミラーを酸化工程を用いて作製
する時などにも利用できる。
【００５４】以上の通り、本発明の半導体製造装置及び
半導体製造方法を、選択酸化型ＶＣＳＥＬの製造に適用
すれば、酸化反応中のＶＣＳＥＬ前駆体またはモニター
用サンプルの電気抵抗（または電流量）の経時変化を追
跡することができ、酸化反応の進行度合いに応じて電気
抵抗（または電流量）が変化することに基づいて、酸化
反応を制御することができる。その結果、アパーチャー
径を設計値通りに形成し、レーザ特性にばらつきのない
ＶＣＳＥＬを歩留まり良く製造することができるなど、
選択酸化型ＶＣＳＥＬの製造プロセスの再現性を高くす
ることができる。
半導体製造方法を、選択酸化型ＶＣＳＥＬの製造に適用
すれば、酸化反応中のＶＣＳＥＬ前駆体またはモニター
用サンプルの電気抵抗（または電流量）の経時変化を追
跡することができ、酸化反応の進行度合いに応じて電気
抵抗（または電流量）が変化することに基づいて、酸化
反応を制御することができる。その結果、アパーチャー
径を設計値通りに形成し、レーザ特性にばらつきのない
ＶＣＳＥＬを歩留まり良く製造することができるなど、
選択酸化型ＶＣＳＥＬの製造プロセスの再現性を高くす
ることができる。
【００５５】
【発明の効果】本発明の半導体製造装置及び半導体製造
方法は、電気抵抗または電流量の経時変化を追跡するこ
とができ、電気抵抗または電流量から酸化反応の進行度
合いを予測して、酸化反応を適切に制御することができ
る、という効果を奏する。
方法は、電気抵抗または電流量の経時変化を追跡するこ
とができ、電気抵抗または電流量から酸化反応の進行度
合いを予測して、酸化反応を適切に制御することができ
る、という効果を奏する。
【図１】第１の実施の形態に係る半導体製造装置の構成
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図２】第１の実施の形態に係る半導体製造装置におけ
る半導体前駆体の概略図である。
る半導体前駆体の概略図である。
【図３】第１の実施の形態に係る半導体製造装置で行わ
れる制御ルーチンを示すフローチャートである。
れる制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】電気抵抗Ｒと未酸化領域の面積Ｓとの相関関係
を表すグラフである。
を表すグラフである。
【図５】図５（Ａ）は半導体前駆体の概略平面図であ
り、（Ｂ）は（Ａ）に示す半導体前駆体の酸化反応の制
御に用いるモニター用サンプルの概略平面図である。
り、（Ｂ）は（Ａ）に示す半導体前駆体の酸化反応の制
御に用いるモニター用サンプルの概略平面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る半導体製造装置で行わ
れる制御ルーチンを示すフローチャートである。
れる制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】本発明を適用することができる選択酸化型ＶＣ
ＳＥＬの構成を示す概略断面図である。
ＳＥＬの構成を示す概略断面図である。
【図８】実験により求めたＶＣＳＥＬの電気抵抗Ｒの時
間変化を表すグラフある。
間変化を表すグラフある。
【図９】選択酸化型ＶＣＳＥＬの電流−光出力特性のア
パーチャ径依存性を示すグラフである。
パーチャ径依存性を示すグラフである。
１０ 酸化炉 １２ 半導体前駆体 １３ モニター用サンプル １４，１６ 測定用電極プローブ １５ 電流計 １７ スイッチ １８ コンピュータ １９ 電源 ２０ モニター ２２ ヒータ ２４ バルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M106 AA01 AA07 AB12 BA14 CA01 CA04 CA10 DH09 5F045 AA04 AA20 AB09 AB10 AB17 AB31 AC01 AC15 AD08 AD09 CA12 CB05 GB10 5F073 AA65 AB17 CA05 DA25 DA27
Claims (4)
- 【請求項１】 酸化炉内の半導体前駆体または半導体前
駆体の近傍に配置されたモニター用サンプルの酸化反応
中の電気抵抗または電流量を検出する検出手段と、 該電気抵抗または電流量に基づいて、酸化炉内の半導体
前駆体の酸化反応を制御する反応制御手段と、 を備えた半導体製造装置。 - 【請求項２】 前記電気抵抗または電流量を表示する表
示手段をさらに備えた請求項１に記載の半導体製造装
置。 - 【請求項３】 半導体前駆体の酸化可能領域の一部を選
択的に酸化して半導体を製造する半導体製造方法であっ
て、 酸化炉内の半導体前駆体または半導体前駆体の近傍に配
置されたモニター用サンプルの電気抵抗または電流量を
検出し、 検出した電気抵抗または電流量に基づいて、酸化炉内の
半導体前駆体の酸化反応を制御して半導体を製造する半
導体製造方法。 - 【請求項４】 前記半導体前駆体の近傍に配置されたモ
ニター用サンプルの電気抵抗または電流量が急激に変化
したときに、半導体前駆体の酸化反応を停止する請求項
３に記載の半導体製造方法。
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| JP27186799A JP3972534B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 半導体製造装置及び半導体製造方法 |
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| JP27186799A JP3972534B2 (ja) | 1999-09-27 | 1999-09-27 | 半導体製造装置及び半導体製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012253271A (ja) * | 2011-06-06 | 2012-12-20 | Denso Corp | 面発光レーザ素子 |
-
1999
- 1999-09-27 JP JP27186799A patent/JP3972534B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2012253271A (ja) * | 2011-06-06 | 2012-12-20 | Denso Corp | 面発光レーザ素子 |
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