JP2008218774A - Semiconductor oxidation apparatus, manufacturing method of surface emitting laser element using it, surface emitting laser array provided with surface emitting laser element manufactured by the same, optical transmitting system equipped with surface emitting laser element manufactured by the method or surface emitting laser array and image forming device - Google Patents

Semiconductor oxidation apparatus, manufacturing method of surface emitting laser element using it, surface emitting laser array provided with surface emitting laser element manufactured by the same, optical transmitting system equipped with surface emitting laser element manufactured by the method or surface emitting laser array and image forming device Download PDF

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Akihiro Ito
彰浩 伊藤
Hiroyoshi Shoji
浩義 庄子
Shunichi Sato
俊一 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor oxidation apparatus where a size of a non-oxidizing region in a wafer can be made uniform. <P>SOLUTION: A heater 105 is arranged in a heating table 103. An outer peripheral part of a semiconductor test sample 140 placed on a test sample tray 107 is heated to 365°C in accordance with control from a control part 127, and an inner peripheral part of the semiconductor test sample 140 is heated to 370°C. A mass flow controller 113 supplies nitrogen gas to a vaporizer 114. A liquid mass flow controller 111 supplies water held by a water tank container 109 to the vaporizer 114. The vaporizer 114 vaporizes water from the liquid mass flow controller 111 and generates steam, and generated steam is supplied to a reaction container 101 through pipings 115 and 116, a bulb 120 and an introductory pipe 108 with nitrogen gas from the mass flow controller 113 as carrier gas. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、半導体酸化装置、それを用いた面発光レーザ素子の製造方法、その製造方法によって製造された面発光レーザ素子を備えた面発光レーザアレイ、その製造方法によって製造された面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光伝送システムおよび画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor oxidation apparatus, a method of manufacturing a surface emitting laser element using the same, a surface emitting laser array including a surface emitting laser element manufactured by the manufacturing method, and a surface emitting laser element manufactured by the manufacturing method Alternatively, the present invention relates to an optical transmission system and an image forming apparatus including a surface emitting laser array.

電流注入効率を高めるために電流狭窄構造を備えている半導体レーザの一例として、面発光レーザが挙げられる。この面発光レーザは、基板に垂直方向に光を出射するものであり、基板に平行方向に光を出射する端面発光型の半導体レーザよりも低価格、低消費電力、小型および2次元デバイスに好適であり、且つ、高性能であるという理由により、近年、特に、注目されている。   A surface emitting laser is an example of a semiconductor laser having a current confinement structure to increase current injection efficiency. This surface emitting laser emits light in a direction perpendicular to the substrate, and is more suitable for lower cost, lower power consumption, smaller size, and two-dimensional devices than an edge emitting semiconductor laser that emits light in a direction parallel to the substrate. In recent years, it has attracted particular attention because of its high performance.

面発光レーザは、LAN(Local Area Network)、ボード間、ボード内、集積回路(LSI:Large Scale Integrated circuit)のチップ間、および集積回路のチップ内の光伝送用の光源として期待されている。また、面発光レーザは、プリンタまたはDVD等の光ディスクへの光書き込み用光源としても用いられようとしている。   A surface emitting laser is expected as a light source for light transmission in a LAN (Local Area Network), between boards, in a board, between chips of an integrated circuit (LSI: Large Scale Integrated circuit), and in a chip of an integrated circuit. Surface emitting lasers are also being used as light sources for optical writing on optical disks such as printers or DVDs.

これらの面発光レーザの用途においては、出力光が単一基本モード光であることが必要とされる場合が多い。代表的には、プリンタまたはDVDへの光書き込み用光源(発振波長:850nm)と、ファイバを用いる光伝送システムの光源(発振波長:1.3μm,1.5μm)とが挙げられる。   In these surface emitting laser applications, the output light is often required to be single fundamental mode light. Typically, a light source for optical writing to a printer or a DVD (oscillation wavelength: 850 nm) and a light source of an optical transmission system using a fiber (oscillation wavelengths: 1.3 μm, 1.5 μm) can be mentioned.

光書き込み系では、出力ビームの絞込みのために精密で複雑な光路の制御を行なう必要があり、単一波長の光源が必要となる。また、光伝送システムでは、波長によりファイバ中の伝搬速度が異なるので、信号波形を崩さずに伝搬させるには、単一波長の光源が必要となる。以上により、これらの用途に使用する面発光レーザは、単一基本モード光であることが必要とされる。   In the optical writing system, it is necessary to control a precise and complicated optical path for narrowing the output beam, and a light source having a single wavelength is required. In an optical transmission system, since the propagation speed in the fiber differs depending on the wavelength, a light source having a single wavelength is required to propagate the signal waveform without breaking it. As described above, the surface emitting laser used for these applications is required to be single fundamental mode light.

面発光レーザの代表的な構成は、n型反射層、第1の共振器スペーサー層、活性層、第2の共振器スペーサー層およびp型反射層を基板上に順次積層した構造からなる。そして、活性層の近傍であるp型反射層中に電流狭窄構造が設けられる。この電流狭窄構造は、電流を活性層へ注入するときに電流を活性層近傍に閉じ込める機能を果たす。そして、この電流狭窄構造として、AlAs層またはAlGaAs層を選択酸化してこれらの層の一部を絶縁化した狭窄構造が用いられる(特許文献1)。なお、以下では、これらの選択酸化される層を被選択酸化Al(Ga)As層と呼ぶことにする。   A typical configuration of a surface emitting laser has a structure in which an n-type reflective layer, a first resonator spacer layer, an active layer, a second resonator spacer layer, and a p-type reflective layer are sequentially stacked on a substrate. A current confinement structure is provided in the p-type reflective layer in the vicinity of the active layer. This current confinement structure functions to confine current in the vicinity of the active layer when current is injected into the active layer. As the current confinement structure, a constriction structure in which an AlAs layer or an AlGaAs layer is selectively oxidized to partially insulate these layers is used (Patent Document 1). Hereinafter, these selectively oxidized layers are referred to as selectively oxidized Al (Ga) As layers.

電流狭窄構造は、円形台状または矩形台状のメサ構造を含む半導体基板または半導体試料を高温の水蒸気の雰囲気中で熱処理し、メサ構造に含まれる被選択酸化Al(Ga)As層をメサ構造の側面からメサ構造の中心部へ向かって、かつ、中央部を残した状態まで酸化することにより、Alからなる電流狭窄部を形成したものである。このAlは、電気的に絶縁性であるので、電流経路を中央部の非酸化領域に制限する。また、面発光レーザの場合、このAlからなる電流狭窄部は、屈折率が周囲の半導体層よりも小さいので光を閉じ込める機能も果たす。このため、電流狭窄部を用いると、半導体素子の電流狭窄の効率がよく、かつ、閾値電流が小さいという優れた特性が得られる。 In the current confinement structure, a semiconductor substrate or semiconductor sample including a circular trapezoidal or rectangular trapezoidal mesa structure is heat-treated in an atmosphere of high-temperature water vapor, and a selectively oxidized Al (Ga) As layer included in the mesa structure is a mesa structure. The current constriction portion made of Al x O y is formed by oxidizing from the side surface toward the center portion of the mesa structure and leaving the central portion. Since this Al x O y is electrically insulating, it restricts the current path to the non-oxidized region in the central portion. In the case of a surface emitting laser, the current confinement portion made of Al x O y has a refractive index smaller than that of the surrounding semiconductor layer, so that it also functions to confine light. For this reason, when the current confinement portion is used, excellent characteristics are obtained in that the current confinement efficiency of the semiconductor element is high and the threshold current is small.

また、面発光レーザで単一基本横モードの発振を得るためには、狭窄部の大きさ(たとえば、狭窄径)を小さくして、高次モードの回折損失を大きくする必要がある。具体的には、狭窄部の一辺の大きさまたは直径を発振波長の3〜4倍程度まで狭くする必要がある。たとえば、発振波長が0.85μm,1.3μmの場合、狭窄部の一辺の長さは、それぞれ、約4.0μmおよび約5.0μm以下にする必要がある。さらに、量産においては、光出力などの素子特性が均一であることが要求され、狭窄部の一辺の長さの公差は、±0.2μm以下とする必要がある。   In order to obtain single fundamental transverse mode oscillation with a surface emitting laser, it is necessary to reduce the size of the constriction (for example, the constriction diameter) and increase the diffraction loss of the higher order mode. Specifically, it is necessary to narrow the size or diameter of one side of the constriction part to about 3 to 4 times the oscillation wavelength. For example, when the oscillation wavelength is 0.85 μm and 1.3 μm, the length of one side of the constricted portion needs to be about 4.0 μm and about 5.0 μm or less, respectively. Further, in mass production, it is required that the element characteristics such as light output are uniform, and the tolerance of the length of one side of the constricted portion needs to be ± 0.2 μm or less.

図24は、酸化処理を行なう従来の半導体酸化装置を示す図である。従来、図24に示す半導体酸化装置が知られている(非特許文献1)。図24を参照して、半導体酸化装置900は、反応容器901と、加熱ステージ902と、基板ホルダ903と、ヒータ904と、導入管905と、排気管906とを備える。   FIG. 24 is a diagram showing a conventional semiconductor oxidation apparatus that performs an oxidation process. Conventionally, a semiconductor oxidation apparatus shown in FIG. 24 is known (Non-Patent Document 1). Referring to FIG. 24, semiconductor oxidation apparatus 900 includes a reaction vessel 901, a heating stage 902, a substrate holder 903, a heater 904, an introduction pipe 905, and an exhaust pipe 906.

加熱ステージ902は、反応容器901内に配置される。ヒータ904は、加熱ステージ902内に内蔵される。基板ホルダ903は、加熱ステージ902の一主面に配置される。導入管905は、加熱ステージ902よりも上部に配置される。排気管906は、反応容器901の側面に設置される。   The heating stage 902 is disposed in the reaction vessel 901. The heater 904 is built in the heating stage 902. The substrate holder 903 is disposed on one main surface of the heating stage 902. The introduction pipe 905 is disposed above the heating stage 902. The exhaust pipe 906 is installed on the side surface of the reaction vessel 901.

加熱ステージ902は、基板ホルダ903を支持し、基板ホルダ903は、半導体試料910を支持する。ヒータ904は、加熱ステージ902および基板ホルダ903を介して半導体試料910を加熱する。導入管905は、所定温度の水蒸気をキャリアガスによって反応容器901内へ導入する。排気管906は、反応容器901内に導入されたキャリアガスを排気する。   The heating stage 902 supports the substrate holder 903, and the substrate holder 903 supports the semiconductor sample 910. The heater 904 heats the semiconductor sample 910 via the heating stage 902 and the substrate holder 903. The introduction pipe 905 introduces water vapor at a predetermined temperature into the reaction vessel 901 using a carrier gas. The exhaust pipe 906 exhausts the carrier gas introduced into the reaction vessel 901.

半導体酸化装置900は、第1の共振器スペーサー層、活性層、第2の共振器スペーサー層およびp型反射層がメサ形状にエッチングされた半導体試料910を基板ホルダ903上に設置し、ヒータ904によって半導体試料910を所定の温度(たとえば、400℃程度)に加熱し、さらに、導入管905によって水蒸気を反応容器901中へ導入して活性層近傍のp型反射層中に設けられた被選択酸化層をメサ形状の周囲から酸化し、p型反射層中に電流狭窄部を形成する。   The semiconductor oxidation apparatus 900 has a semiconductor sample 910 in which a first resonator spacer layer, an active layer, a second resonator spacer layer, and a p-type reflective layer are etched in a mesa shape on a substrate holder 903, and a heater 904. Then, the semiconductor sample 910 is heated to a predetermined temperature (for example, about 400 ° C.), and further, water vapor is introduced into the reaction vessel 901 through the introduction tube 905, and the selected sample provided in the p-type reflective layer near the active layer The oxide layer is oxidized from around the mesa shape to form a current confinement portion in the p-type reflective layer.

このように、面発光レーザは、半導体酸化装置を用いてp型反射層中の被選択酸化膜を選択酸化してp型反射層中に電流狭窄部を形成することによって作製される。
米国特許第5,493,577号公報 光アライアンス、2004年4月,pp42−46.
As described above, the surface emitting laser is manufactured by selectively oxidizing a target oxide film in the p-type reflective layer using a semiconductor oxidation apparatus to form a current confinement portion in the p-type reflective layer.
US Pat. No. 5,493,577 Optical Alliance, April 2004, pp 42-46.

しかし、前述の従来の半導体酸化装置を用いた場合、ウェハ内における選択酸化層の膜厚の分布に起因して選択酸化層の酸化速度にバラツキが生じ、その結果、選択酸化層を選択酸化したときの非酸化領域の直径のバラツキが±5%よりも大きくなるという問題があった。   However, when the above-described conventional semiconductor oxidation apparatus is used, the oxidation rate of the selective oxidation layer varies due to the distribution of the thickness of the selective oxidation layer in the wafer. As a result, the selective oxidation layer is selectively oxidized. There was a problem that the variation in the diameter of the non-oxidized region was larger than ± 5%.

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ウェハ内における非酸化領域の寸法を均一化可能な半導体酸化装置を提供することである。   Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a semiconductor oxidation apparatus capable of making the dimensions of non-oxidized regions in a wafer uniform.

また、この発明の別の目的は、ウェハ内における非酸化領域の寸法を均一化可能な面発光レーザ素子の製造方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a surface emitting laser element capable of making the dimensions of non-oxidized regions in a wafer uniform.

さらに、この発明の別の目的は、ウェハ内における非酸化領域の寸法を均一化可能な面発光レーザ素子の製造方法によって製造された面発光レーザ素子を備えた面発光レーザアレイを提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide a surface-emitting laser array including a surface-emitting laser element manufactured by a method for manufacturing a surface-emitting laser element capable of making the dimensions of non-oxidized regions in a wafer uniform. is there.

さらに、この発明の別の目的は、ウェハ内における非酸化領域の寸法を均一化可能な面発光レーザ素子の製造方法によって製造された面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光伝送システムを提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide an optical transmission system including a surface emitting laser element or a surface emitting laser array manufactured by a method for manufacturing a surface emitting laser element capable of making the dimensions of a non-oxidized region in a wafer uniform. Is to provide.

さらに、この発明の別の目的は、ウェハ内における非酸化領域の寸法を均一化可能な面発光レーザ素子の製造方法によって製造された面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた画像形成装置を提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide an image forming apparatus including a surface emitting laser element or a surface emitting laser array manufactured by a method of manufacturing a surface emitting laser element capable of making the dimensions of non-oxidized regions in a wafer uniform. Is to provide.

この発明によれば、半導体酸化装置は、反応容器と、支持台と、複数の加熱装置と、供給部と、制御部とを備える。支持台は、反応容器内に設置され、試料を支持する。複数の加熱装置の各々は、支持台を介して試料を加熱する。供給部は、反応容器内に酸化材料を供給する。制御部は、試料の面内方向における酸化速度の分布を基準値以下に抑制する好適な温度に試料を加熱するように複数の加熱装置を制御する。   According to the present invention, the semiconductor oxidation apparatus includes a reaction vessel, a support base, a plurality of heating devices, a supply unit, and a control unit. The support base is installed in the reaction container and supports the sample. Each of the plurality of heating devices heats the sample via the support base. The supply unit supplies an oxidizing material into the reaction vessel. The control unit controls the plurality of heating devices to heat the sample to a suitable temperature that suppresses the distribution of the oxidation rate in the in-plane direction of the sample to a reference value or less.

好ましくは、制御部は、試料の温度以外の要因に基づく酸化速度の分布を打ち消す好適な温度に試料を加熱するように複数の加熱装置を制御する。   Preferably, the control unit controls the plurality of heating devices so as to heat the sample to a suitable temperature that cancels the distribution of the oxidation rate based on factors other than the temperature of the sample.

好ましくは、複数の加熱装置は、支持台の中央から外周へ向かう方向に分割されて配置される。   Preferably, the plurality of heating devices are divided and arranged in a direction from the center of the support base toward the outer periphery.

好ましくは、好適な温度は、試料の内周から外周へ向かうに従って相対的に低下するように決定される。   Preferably, the suitable temperature is determined so as to decrease relatively from the inner periphery to the outer periphery of the sample.

好ましくは、好適な温度は、実験結果に基づいて決定される温度である。   Preferably, the suitable temperature is a temperature determined based on experimental results.

好ましくは、複数の加熱装置の各々は、抵抗加熱ヒータである。   Preferably, each of the plurality of heating devices is a resistance heater.

好ましくは、複数の加熱装置の各々は、ランプヒータである。   Preferably, each of the plurality of heating devices is a lamp heater.

また、この発明によれば、面発光レーザ素子の製造方法は、半導体分布ブラック反射器からなる第1の反射層、第1の共振器スペーサー層、活性層、第2の共振器スペーサー層および半導体分布ブラック反射器からなる第2の反射層をウェハ上に順次積層する第1のステップと、活性層、第2の共振器スペーサー層および活性層をメサ形状にエッチングして複数の面発光レーザ素子をウェハ上に形成する第2のステップと、ウェハを反応容器内の支持台にセットする第3のステップと、反応容器内に酸化材料を供給する第4のステップと、ウェハに形成された複数の面発光レーザ素子の複数の第2の反射層に含まれる複数の被選択酸化層における酸化速度の分布が基準値以下になる好適な温度にウェハを加熱する第5のステップとを備える。   According to the invention, the method of manufacturing the surface emitting laser element includes a first reflective layer comprising a semiconductor distributed black reflector, a first resonator spacer layer, an active layer, a second resonator spacer layer, and a semiconductor. A first step of sequentially laminating a second reflective layer comprising a distributed black reflector on a wafer; and a plurality of surface emitting laser elements by etching the active layer, the second resonator spacer layer, and the active layer into a mesa shape A second step of forming a wafer on the wafer, a third step of setting the wafer on a support base in the reaction vessel, a fourth step of supplying an oxidizing material into the reaction vessel, and a plurality of steps formed on the wafer And a fifth step of heating the wafer to a suitable temperature at which the distribution of oxidation rates in the plurality of selectively oxidized layers included in the plurality of second reflective layers of the surface emitting laser element is less than or equal to a reference value.

好ましくは、第5のステップは、ウェハの温度以外の要因に基づく酸化速度の分布を打ち消す好適な温度にウェハを加熱する。   Preferably, the fifth step heats the wafer to a suitable temperature that cancels the oxidation rate distribution based on factors other than the wafer temperature.

好ましくは、好適な温度は、実験結果に基づいて決定される温度である。   Preferably, the suitable temperature is a temperature determined based on experimental results.

好ましくは、第5のステップは、ウェハの径方向に配置された複数の加熱装置によってウェハを好的な温度に加熱する。   Preferably, in the fifth step, the wafer is heated to a favorable temperature by a plurality of heating devices arranged in the radial direction of the wafer.

好ましくは、第5のステップは、ウェハの内周から外周へ向かうに従ってウェハの温度が相対的に低下するように複数の加熱装置によってウェハを加熱する。   Preferably, in the fifth step, the wafer is heated by a plurality of heating devices such that the temperature of the wafer relatively decreases as it goes from the inner periphery to the outer periphery of the wafer.

好ましくは、複数の加熱装置の各々は、抵抗加熱ヒータである。   Preferably, each of the plurality of heating devices is a resistance heater.

好ましくは、複数の加熱装置の各々は、ランプヒータである。   Preferably, each of the plurality of heating devices is a lamp heater.

好ましくは、活性層は、GaInNAs系材料を含む。   Preferably, the active layer includes a GaInNAs-based material.

さらに、この発明によれば、面発光レーザアレイは、基板と、基板上に形成された複数の面発光レーザ素子とを備える。複数の面発光レーザ素子の各々は、請求項7から請求項13のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子の製造方法によって製造された面発光レーザ素子である。   Furthermore, according to the present invention, the surface emitting laser array includes a substrate and a plurality of surface emitting laser elements formed on the substrate. Each of the plurality of surface emitting laser elements is a surface emitting laser element manufactured by the method for manufacturing a surface emitting laser element according to any one of claims 7 to 13.

さらに、この発明によれば、光伝送システムは、請求項7から請求項13のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子の製造方法によって製造された面発光レーザ素子または請求項14に記載の面発光レーザアレイを光源として備える。   Furthermore, according to this invention, the optical transmission system is a surface emitting laser element manufactured by the method for manufacturing a surface emitting laser element according to any one of claims 7 to 13, or the surface emitting laser element according to claim 14. A surface emitting laser array is provided as a light source.

さらに、この発明によれば、画像形成装置は、請求項7から請求項13のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子の製造方法によって製造された面発光レーザ素子または請求項14に記載の面発光レーザアレイを光源として備える。   Furthermore, according to this invention, the image forming apparatus is a surface-emitting laser element manufactured by the method for manufacturing a surface-emitting laser element according to any one of claims 7 to 13, or the surface-emitting laser element according to claim 14. A surface emitting laser array is provided as a light source.

この発明においては、試料の面内方向における酸化速度の分布を基準値以下に抑制する好適な温度に試料を加熱して酸化する。すなわち、この発明においては、試料の面内方向においてほぼ均一な酸化速度で試料を酸化する。   In the present invention, the sample is oxidized by heating to a suitable temperature that suppresses the distribution of the oxidation rate in the in-plane direction of the sample to a reference value or less. That is, in the present invention, the sample is oxidized at a substantially uniform oxidation rate in the in-plane direction of the sample.

したがって、この発明によれば、試料内の非酸化領域の寸法を均一化できる。   Therefore, according to this invention, the dimension of the non-oxidized region in the sample can be made uniform.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による半導体酸化装置の概略図である。図1を参照して、この発明の実施の形態1による半導体酸化装置100は、反応容器101と、基台102と、加熱テーブル103と、回転軸104と、ヒータ105と、温度検出器106と、試料トレイ107と、導入管108と、水溜容器109と、配管110,112,115〜117,124,126と、液体マスフローコントローラー(LMFC:Liquid Mass Flow Controller)111と、マスフローコントローラー(MFC:Mass Flow Controller)113,118と、バルブ119〜121と、排気管122と、水捕集器123と、排気ポンプ125と、制御部127とを備える。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic diagram of a semiconductor oxidation apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. Referring to FIG. 1, a semiconductor oxidation apparatus 100 according to Embodiment 1 of the present invention includes a reaction vessel 101, a base 102, a heating table 103, a rotating shaft 104, a heater 105, a temperature detector 106, and the like. , Sample tray 107, introduction pipe 108, water reservoir 109, pipes 110, 112, 115 to 117, 124, 126, liquid mass flow controller (LMFC) 111, and mass flow controller (MFC: Mass). Flow Controllers) 113 and 118, valves 119 to 121, an exhaust pipe 122, a water collector 123, an exhaust pump 125, and a control unit 127.

基台102は、反応容器101内に配置され、回転軸104の一方端に固定される。加熱テーブル103は、基台102上に設置される。回転軸104は、一部が反応容器101内に配置され、矢印128の方向に回動可能に反応容器101の底面に固定される。   The base 102 is disposed in the reaction vessel 101 and is fixed to one end of the rotating shaft 104. The heating table 103 is installed on the base 102. A part of the rotating shaft 104 is disposed in the reaction vessel 101 and is fixed to the bottom surface of the reaction vessel 101 so as to be rotatable in the direction of an arrow 128.

ヒータ105は、基台102内に内蔵される。温度検出器106は、先端が加熱テーブル103中に埋め込まれるように基台102内に配置される。試料トレイ107は、カーボンからなり、加熱テーブル103の一主面上に配置される。   The heater 105 is built in the base 102. The temperature detector 106 is disposed in the base 102 so that the tip is embedded in the heating table 103. The sample tray 107 is made of carbon and is disposed on one main surface of the heating table 103.

導入管108は、一部が反応容器101内に配置され、一方端が加熱テーブル103よりも上側に配置されるように反応容器101の上面に固定される。そして、導入管108の一方端は、広くなっている。   The introduction pipe 108 is fixed to the upper surface of the reaction vessel 101 so that a part thereof is arranged in the reaction vessel 101 and one end thereof is arranged above the heating table 103. The one end of the introduction pipe 108 is wide.

配管110は、一方端が水溜容器109に保持された水130中に浸漬され、他方端が気化器114に連結される。液体マスフローコントローラー111は、配管110中に配設される。   One end of the pipe 110 is immersed in water 130 held in the water reservoir 109, and the other end is connected to the vaporizer 114. The liquid mass flow controller 111 is disposed in the pipe 110.

配管112は、一方端が気化器114に連結される。マスフローコントローラー113は、配管112中に配設される。気化器114は、配管110,112,115に連結される。配管115は、一方端が気化器114に連結され、他方端が外部空間に開放される。   One end of the pipe 112 is connected to the vaporizer 114. The mass flow controller 113 is disposed in the pipe 112. The vaporizer 114 is connected to the pipes 110, 112, and 115. The pipe 115 has one end connected to the vaporizer 114 and the other end opened to the external space.

配管116は、一方端が導入管108に連結され、他方端が配管115に連結される。配管117は、一方端が配管116に連結される。マスフローコントローラー118は、配管117中に配設される。   The pipe 116 has one end connected to the introduction pipe 108 and the other end connected to the pipe 115. One end of the pipe 117 is connected to the pipe 116. The mass flow controller 118 is disposed in the pipe 117.

バルブ119は、配管115の他方端の近傍で配管115中に配設される。バルブ120は、配管115と配管116との連結部と、配管116と配管117との連結部との間で配管116中に配設される。バルブ121は、配管116と配管117との連結部の近傍で配管117中に配設される。   The valve 119 is disposed in the pipe 115 in the vicinity of the other end of the pipe 115. The valve 120 is disposed in the pipe 116 between a connection part between the pipe 115 and the pipe 116 and a connection part between the pipe 116 and the pipe 117. The valve 121 is disposed in the pipe 117 in the vicinity of the connection portion between the pipe 116 and the pipe 117.

排気管122は、一方端が反応容器101の側面に連結され、他方端が水捕集器123中に配置される。配管124は、一方端が水捕集器123に連結され、他方端が排気ポンプ125に連結される。排気ポンプ125は、配管124の他方端および配管126の一方端に連結される。配管126は、一方端が排気ポンプ125に連結される。   The exhaust pipe 122 has one end connected to the side surface of the reaction vessel 101 and the other end arranged in the water collector 123. The pipe 124 has one end connected to the water collector 123 and the other end connected to the exhaust pump 125. The exhaust pump 125 is connected to the other end of the pipe 124 and one end of the pipe 126. One end of the pipe 126 is connected to the exhaust pump 125.

反応容器101は、基台102、加熱テーブル103、回転軸104の一部、試料トレイ107、および導入管108の一部を収納する。基台102は、加熱テーブル103を支持する。加熱テーブル103は、試料トレイ107を支持する。   The reaction vessel 101 accommodates a base 102, a heating table 103, a part of the rotating shaft 104, a sample tray 107, and a part of the introduction tube 108. The base 102 supports the heating table 103. The heating table 103 supports the sample tray 107.

回転軸104は、制御部127からの制御に従って基台102を矢印128の方向に回転させる。ヒータ105は、制御部127からの制御に従って加熱テーブル103および試料トレイ107を介して半導体試料140を加熱する。   The rotation shaft 104 rotates the base 102 in the direction of the arrow 128 according to the control from the control unit 127. The heater 105 heats the semiconductor sample 140 via the heating table 103 and the sample tray 107 in accordance with control from the control unit 127.

温度検出器106は、加熱テーブル103の温度Tsを検出し、その検出した温度Tsを制御部127へ出力する。試料トレイ107は、半導体試料140を支持する。導入管108は、バルブ120を介して供給された窒素ガス(N)および水蒸気を反応容器101内へ導入するとともに、バルブ121を介して供給された窒素ガスを反応容器101内へ導入する。 The temperature detector 106 detects the temperature Ts of the heating table 103 and outputs the detected temperature Ts to the control unit 127. The sample tray 107 supports the semiconductor sample 140. The introduction pipe 108 introduces nitrogen gas (N 2 ) and water vapor supplied through the valve 120 into the reaction vessel 101 and introduces nitrogen gas supplied through the valve 121 into the reaction vessel 101.

水溜容器109は、水130を保持する。配管110は、液体マスフローコントローラー111によって水溜容器109から汲み上げられた水を気化器114に供給する。液体マスフローコントローラー111は、制御部127からの制御に応じて、水溜容器109に溜められた水130を配管110を介して気化器114に供給する。配管112は、マスフローコントローラー113からの窒素ガスを気化器114に供給する。マスフローコントローラー113は、制御部127からの制御に従って、配管112の他方端から供給された窒素ガスの流量を所定流量に設定して気化器114へ供給する。   The water reservoir 109 holds water 130. The pipe 110 supplies water pumped up from the water reservoir 109 by the liquid mass flow controller 111 to the vaporizer 114. The liquid mass flow controller 111 supplies water 130 stored in the water reservoir 109 to the vaporizer 114 via the pipe 110 in accordance with control from the control unit 127. The piping 112 supplies the nitrogen gas from the mass flow controller 113 to the vaporizer 114. The mass flow controller 113 sets the flow rate of nitrogen gas supplied from the other end of the pipe 112 to a predetermined flow rate and supplies it to the vaporizer 114 according to control from the control unit 127.

気化器114は、液体マスフローコントローラー111から供給された水を気化して水蒸気を生成するとともに、その生成した水蒸気とマスフローコントローラー113から供給された窒素ガスとを配管115,116およびバルブ120を介して導入管108へ供給する。   The vaporizer 114 vaporizes the water supplied from the liquid mass flow controller 111 to generate water vapor, and the generated water vapor and the nitrogen gas supplied from the mass flow controller 113 via the pipes 115 and 116 and the valve 120. Supply to the introduction pipe 108.

配管115は、気化器114から供給された水蒸気および窒素ガスをバルブ119を介して外部へ放出し、または配管116およびバルブ120を介して導入管108へ供給する。   The pipe 115 discharges the water vapor and nitrogen gas supplied from the vaporizer 114 to the outside through the valve 119 or supplies them to the introduction pipe 108 through the pipe 116 and the valve 120.

配管116は、配管115およびバルブ120を介して供給された水蒸気および窒素ガスを導入管108へ供給するとともに、配管117およびバルブ121を介して供給された窒素ガスを導入管108へ供給する。   The pipe 116 supplies water vapor and nitrogen gas supplied through the pipe 115 and the valve 120 to the introduction pipe 108, and supplies nitrogen gas supplied through the pipe 117 and the valve 121 to the introduction pipe 108.

配管117は、マスフローコントローラー118から供給された窒素ガスをバルブ121を介して配管116へ供給する。マスフローコントローラー118は、配管117の他方端から供給された窒素ガスの流量を所定流量に設定して配管116へ供給する。   The pipe 117 supplies the nitrogen gas supplied from the mass flow controller 118 to the pipe 116 via the valve 121. The mass flow controller 118 sets the flow rate of the nitrogen gas supplied from the other end of the pipe 117 to a predetermined flow rate and supplies it to the pipe 116.

バルブ119は、配管115に供給された窒素ガスおよび水蒸気を外部へ放出し、または窒素ガスおよび水蒸気の外部への放出を停止する。バルブ120は、配管115から供給された窒素ガスおよび水蒸気を導入管108の方向へ供給し、または窒素ガスおよび水蒸気の導入管108の方向への供給を停止する。バルブ121は、窒素ガスを配管116へ供給し、または窒素ガスの配管116への供給を停止する。   The valve 119 releases the nitrogen gas and water vapor supplied to the pipe 115 to the outside, or stops releasing the nitrogen gas and water vapor to the outside. The valve 120 supplies nitrogen gas and water vapor supplied from the pipe 115 toward the introduction pipe 108 or stops supplying nitrogen gas and water vapor toward the introduction pipe 108. The valve 121 supplies nitrogen gas to the pipe 116 or stops supplying nitrogen gas to the pipe 116.

排気管122は、反応容器101内の窒素ガスおよび水蒸気を水捕集器123へ供給する。水捕集器123は、排気管122から供給された窒素ガスおよび水蒸気のうち、水蒸気を捕集する。   The exhaust pipe 122 supplies the nitrogen gas and water vapor in the reaction vessel 101 to the water collector 123. The water collector 123 collects water vapor out of the nitrogen gas and water vapor supplied from the exhaust pipe 122.

配管124は、水捕集器123内の窒素ガスを排気ポンプ125へ導く。排気ポンプ125は、水捕集器123内の窒素ガスを排気する。配管126は、窒素ガスを外部へ放出する。   The pipe 124 guides the nitrogen gas in the water collector 123 to the exhaust pump 125. The exhaust pump 125 exhausts the nitrogen gas in the water collector 123. The pipe 126 discharges nitrogen gas to the outside.

制御部127は、後述する方法によって、半導体試料140の面内方向における酸化速度の分布が基準値以下になる好適な温度に加熱テーブル103を加熱するようにヒータ105を制御する。   The control unit 127 controls the heater 105 to heat the heating table 103 to a suitable temperature at which the distribution of the oxidation rate in the in-plane direction of the semiconductor sample 140 is equal to or less than the reference value by a method described later.

また、制御部127は、水の流量を所定流量に設定するように液体マスフローコントローラー111を制御し、窒素ガスの流量を所定流量に設定するようにマスフローコントローラー113,118を制御する。さらに、制御部127は、バルブ119〜121の開閉を制御する。   The control unit 127 controls the liquid mass flow controller 111 so as to set the flow rate of water to a predetermined flow rate, and controls the mass flow controllers 113 and 118 so as to set the flow rate of nitrogen gas to a predetermined flow rate. Further, the control unit 127 controls opening and closing of the valves 119 to 121.

なお、配管115,116、導入管108および反応容器101の内壁は、水蒸気が液化しない温度に加熱されている。   The pipes 115 and 116, the introduction pipe 108, and the inner wall of the reaction vessel 101 are heated to a temperature at which water vapor is not liquefied.

図2は、図1に示す加熱テーブル103およびヒータ105の平面図である。図2を参照して、ヒータ105は、ヒータ105A,105Bからなる。ヒータ105A,105Bの各々は、セラミックヒータからなる。加熱テーブル103は、略円形の平面形状を有する。そして、ヒータ105A,105Bは、略同心円状に加熱テーブル103の内部に配置される。この場合、ヒータ105Aは、ヒータ105Bの外側に配置される。   FIG. 2 is a plan view of the heating table 103 and the heater 105 shown in FIG. Referring to FIG. 2, heater 105 includes heaters 105A and 105B. Each of the heaters 105A and 105B is made of a ceramic heater. The heating table 103 has a substantially circular planar shape. The heaters 105A and 105B are arranged inside the heating table 103 in a substantially concentric shape. In this case, the heater 105A is disposed outside the heater 105B.

このように、ヒータ105は、外側に配置されたヒータ105Aと、内側に配置されたヒータ105Bとからなる。そして、ヒータ105A,105Bは、制御部127からの制御に従って、相互に独立に加熱テーブル103を加熱する。したがって、制御部127は、温度検出器106から受けた温度Tsに基づいて、ヒータ105Aによって加熱される加熱テーブル103の設定温度と、ヒータ105Bによって加熱される加熱テーブル103の設定温度とを独立に設定し、その設定した設定温度になるようにヒータ105A,105Bを独立に制御する。   As described above, the heater 105 includes the heater 105A disposed on the outer side and the heater 105B disposed on the inner side. Then, the heaters 105A and 105B heat the heating table 103 independently of each other in accordance with control from the control unit 127. Therefore, the control unit 127 independently sets the set temperature of the heating table 103 heated by the heater 105A and the set temperature of the heating table 103 heated by the heater 105B based on the temperature Ts received from the temperature detector 106. The heaters 105A and 105B are independently controlled so that the set temperature is set.

図3は、図1に示す半導体試料140の断面図である。図3を参照して、半導体試料140は、次に示す方法によって作製された試料である。まず、たとえば、ガリウム砒素(GaAs)からなるウェハ141上に、Al(Ga)Asからなる被選択酸化層1421を含む半導体多層膜142を有機金属気相成長法(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapour Deposition)または分子線エピタキシー法(MBE:Molecular Beam Epitaxy)によって結晶成長し、図3の(a)に示す半導体試料140を作製する。次に、この半導体試料140をエッチング加工し、被選択酸化層1421の側壁が露出する多数の半導体メサ(半導体柱)143を有する半導体試料140を作製する(図3の(b)参照)。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the semiconductor sample 140 shown in FIG. Referring to FIG. 3, a semiconductor sample 140 is a sample manufactured by the following method. First, for example, a semiconductor multilayer film 142 including a selective oxidation layer 1421 made of Al (Ga) As is formed on a wafer 141 made of gallium arsenide (GaAs) by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). Alternatively, crystal growth is performed by molecular beam epitaxy (MBE: Molecular Beam Epitaxy), and a semiconductor sample 140 shown in FIG. Next, the semiconductor sample 140 is etched to produce a semiconductor sample 140 having a large number of semiconductor mesas (semiconductor pillars) 143 in which the sidewalls of the selectively oxidized layer 1421 are exposed (see FIG. 3B).

ウェハ141上に結晶成長された被選択酸化層1421は、ウェハ141の面内方向DR1に膜厚分布を有し、ウェハ141の外周部ほど、膜厚が厚くなる場合と、ウェハ141の外周部ほど、膜厚が薄くなる場合が多い。以下では、ウェハ141の外周部ほど、膜厚が厚くなる場合について説明する。   The selectively oxidized layer 1421 crystal-grown on the wafer 141 has a film thickness distribution in the in-plane direction DR1 of the wafer 141, and the outer peripheral portion of the wafer 141 has a thicker film thickness or the outer peripheral portion of the wafer 141. In many cases, the film thickness decreases. Below, the case where a film thickness becomes thicker as the outer peripheral part of the wafer 141 is demonstrated.

図4は、酸化速度と膜厚との関係を示す図である。図4において、縦軸は、被選択酸化層1421の膜厚が100nmであるときの酸化速度を“1”とした被選択酸化層1421の相対酸化速度を表し、横軸は、被選択酸化層1421の膜厚を表す。図1に示す半導体酸化装置100を用いて酸化する場合、酸化速度は、膜厚が50nm程度までの範囲においては膜厚が厚くなるほど速くなり、50nm以上の膜厚においては略一定になる。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the oxidation rate and the film thickness. In FIG. 4, the vertical axis represents the relative oxidation rate of the selective oxidation layer 1421 with the oxidation rate “1” when the thickness of the selective oxidation layer 1421 is 100 nm, and the horizontal axis represents the selective oxidation layer. 1421 represents the film thickness. When oxidation is performed using the semiconductor oxidation apparatus 100 shown in FIG. 1, the oxidation rate increases as the film thickness increases in the range up to about 50 nm, and becomes substantially constant in the film thickness of 50 nm or more.

このように、被選択酸化層1421の酸化速度は、被選択酸化層1421の膜厚に大きく依存する。そうすると、ウェハ141上の被選択酸化層1421を酸化した場合、ウェハ141の面内方向DR1において、酸化領域の面積(=非酸化領域の面積)にバラツキが生じる。その結果、酸化領域の面積は、ウェハ141の外周部ほど大きくなり(すなわち、非酸化領域の面積は、ウェハ141の外周部ほど小さくなり)、ウェハ141の中央部ほど小さくなる(すなわち、非酸化領域の面積は、ウェハ141の中央部ほど大きくなる)。   Thus, the oxidation rate of the selective oxidation layer 1421 greatly depends on the film thickness of the selective oxidation layer 1421. Then, when the selective oxidation layer 1421 on the wafer 141 is oxidized, the area of the oxidized region (= the area of the non-oxidized region) varies in the in-plane direction DR1 of the wafer 141. As a result, the area of the oxidized region increases toward the outer periphery of the wafer 141 (that is, the area of the non-oxidized region decreases toward the outer periphery of the wafer 141) and decreases toward the center of the wafer 141 (that is, non-oxidized). The area of the region increases toward the center of the wafer 141).

図5は、半導体試料140とヒータ105との配置関係を示す断面図である。図5を参照して、ヒータ105は、上述したように、外周部に配置されたヒータ105Aと、中央部に配置されたヒータ105Bとからなるので、ヒータ105Aは、半導体試料140の外周部に対応して配置され、ヒータ105Bは、半導体試料140の中央部に対応して配置される。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the semiconductor sample 140 and the heater 105. Referring to FIG. 5, as described above, heater 105 includes heater 105 </ b> A disposed on the outer peripheral portion and heater 105 </ b> B disposed on the central portion, and thus heater 105 </ b> A is disposed on the outer peripheral portion of semiconductor sample 140. The heaters 105 </ b> B are disposed corresponding to the central portion of the semiconductor sample 140.

上述したように、半導体試料142の酸化速度は、被選択酸化層1421の膜厚に依存してバラツキが生じ、被選択酸化層1421の膜厚が厚くなるに従って速くなり、被選択酸化層1421の膜厚が薄くなるに従って遅くなる。   As described above, the oxidation rate of the semiconductor sample 142 varies depending on the film thickness of the selective oxidation layer 1421 and increases as the film thickness of the selective oxidation layer 1421 increases. The film becomes slower as the film thickness becomes thinner.

したがって、制御部127は、半導体試料140の膜厚による酸化速度のバラツキを基準値以下に抑制するために、半導体試料140の外周部に対応して配置されたヒータ105Aの設定温度を相対的に低く設定し、半導体試料140の中央部に対応して配置されたヒータ105Bの設定温度を相対的に高く設定してヒータ105A,105Bを独立に制御する。つまり、制御部127は、被選択酸化層1421の膜厚分布による酸化速度のバラツキを打ち消す好適な温度に加熱テーブル103を加熱するようにヒータ105A,105Bを独立に制御する。   Therefore, in order to suppress the variation in the oxidation rate due to the film thickness of the semiconductor sample 140 to a reference value or less, the control unit 127 relatively sets the set temperature of the heater 105A disposed corresponding to the outer peripheral portion of the semiconductor sample 140. The heaters 105A and 105B are independently controlled by setting the heater 105B, which is set to a low value, and the heater 105B disposed corresponding to the center of the semiconductor sample 140 is set to a relatively high temperature. That is, the control unit 127 independently controls the heaters 105A and 105B so that the heating table 103 is heated to a suitable temperature that cancels the variation in the oxidation rate due to the film thickness distribution of the selective oxidation layer 1421.

図6は、図1に示す半導体酸化装置100が酸化の対象とする面発光レーザ素子の概略断面図である。図6を参照して、面発光レーザ素子10は、基板1と、反射層2,6と、共振器スペーサー層3,5と、活性層4と、選択酸化層7と、コンタクト層8と、絶縁性樹脂9と、p側電極11と、n側電極12とを備える。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a surface emitting laser element to be oxidized by the semiconductor oxidation apparatus 100 shown in FIG. Referring to FIG. 6, surface emitting laser element 10 includes substrate 1, reflection layers 2 and 6, resonator spacer layers 3 and 5, active layer 4, selective oxidation layer 7, contact layer 8, Insulating resin 9, p-side electrode 11, and n-side electrode 12 are provided.

基板1は、(100)の面方位を有するn型ガリウム砒素(n−GaAs)からなる。反射層2は、低屈折率層21および高屈折率層22の対を一周期とした場合、35.5周期の[低屈折率層21/高屈折率層22]からなり、基板1上に形成される。そして、低屈折率層21は、n−AlGaAsからなり、高屈折率層22は、n−GaAsからなる。また、面発光レーザ素子10の発振波長をλとした場合、低屈折率層21および高屈折率層22の各々は、λ/4n(nは各半導体層の屈折率)の膜厚を有する。 The substrate 1 is made of n-type gallium arsenide (n-GaAs) having a (100) plane orientation. The reflection layer 2 is composed of [low refractive index layer 21 / high refractive index layer 22] having a period of 35.5 when the pair of the low refractive index layer 21 and the high refractive index layer 22 is defined as one period. It is formed. The low refractive index layer 21 is made of n-AlGaAs, and the high refractive index layer 22 is made of n-GaAs. Further, when the oscillation wavelength of the surface emitting laser element 10 is λ 1 , each of the low refractive index layer 21 and the high refractive index layer 22 has a film thickness of λ 1 / 4n (n is the refractive index of each semiconductor layer). Have.

共振器スペーサー層3は、GaAsからなり、反射層2上に形成される。活性層4は、GaInNAsを井戸層とし、GaAsを障壁層としたGaInNAs/GaAs3重量子井戸構造からなり、共振器スペーサー層3上に形成される。   The resonator spacer layer 3 is made of GaAs and is formed on the reflective layer 2. The active layer 4 has a GaInNAs / GaAs triple quantum well structure with GaInNAs as a well layer and GaAs as a barrier layer, and is formed on the resonator spacer layer 3.

共振器スペーサー層5は、GaAsからなり、活性層4上に形成される。反射層6は、低屈折率層61および高屈折率層62の対を一周期とした場合、28周期の[低屈折率層61/高屈折率層62]からなり、共振器スペーサー層5上に形成される。そして、低屈折率層61は、p−AlGaAsからなり、高屈折率層62は、p−GaAsからなる。また、低屈折率層61および高屈折率層62の各々は、λ/4n(nは各半導体層の屈折率)の膜厚を有する。   The resonator spacer layer 5 is made of GaAs and is formed on the active layer 4. The reflection layer 6 is composed of [low refractive index layer 61 / high refractive index layer 62] having 28 periods when the pair of the low refractive index layer 61 and the high refractive index layer 62 is defined as one period. Formed. The low refractive index layer 61 is made of p-AlGaAs, and the high refractive index layer 62 is made of p-GaAs. Each of the low refractive index layer 61 and the high refractive index layer 62 has a film thickness of λ / 4n (n is the refractive index of each semiconductor layer).

選択酸化層7は、30nmのp−AlAsからなり、反射層6中に設けられる。より具体的には、選択酸化層7は、反射層6において共振器スペーサー層5側から2周期目に設けられる。そして、選択酸化層7は、非酸化領域7aと酸化領域7bとからなる。   The selective oxidation layer 7 is made of 30 nm p-AlAs and is provided in the reflection layer 6. More specifically, the selective oxidation layer 7 is provided in the second period from the resonator spacer layer 5 side in the reflective layer 6. The selective oxidation layer 7 includes a non-oxidized region 7a and an oxidized region 7b.

コンタクト層8は、p−GaAsからなり、反射層6上に形成される。絶縁性樹脂9は、反射層102の一部の一主面と、共振器スペーサー層3、活性層4、共振器スペーサー層5、反射層6、選択酸化層7およびコンタクト層8の端面とを覆うように形成される。   The contact layer 8 is made of p-GaAs and is formed on the reflective layer 6. The insulating resin 9 includes a principal surface of a part of the reflective layer 102 and end faces of the resonator spacer layer 3, the active layer 4, the resonator spacer layer 5, the reflective layer 6, the selective oxidation layer 7, and the contact layer 8. It is formed to cover.

p側電極11は、コンタクト層8の一部および絶縁性樹脂9上に形成される。n側電極12は、基板1の裏面に形成される。   The p-side electrode 11 is formed on a part of the contact layer 8 and the insulating resin 9. The n-side electrode 12 is formed on the back surface of the substrate 1.

反射層2,6の各々は、活性層4で発振した発振光をブラッグの多重反射により反射して活性層4に閉じ込める半導体分布ブラッグ反射器を構成する。   Each of the reflection layers 2 and 6 constitutes a semiconductor distributed Bragg reflector that reflects the oscillation light oscillated in the active layer 4 by Bragg multiple reflection and confines it in the active layer 4.

また、選択酸化層7の酸化領域7bは、p側電極11および反射層6を介して注入された電流の活性層4への注入経路を非酸化領域7aに制限する。これによって、活性層4に注入される電流は、面発光レーザ素子10の面内方向に広がることがなく、面発光レーザ素子10は、低閾値の電流で発振することができる。   Further, the oxidized region 7b of the selective oxidation layer 7 restricts the injection path of the current injected through the p-side electrode 11 and the reflective layer 6 to the active layer 4 to the non-oxidized region 7a. Thus, the current injected into the active layer 4 does not spread in the in-plane direction of the surface emitting laser element 10, and the surface emitting laser element 10 can oscillate with a low threshold current.

図7および図8は、それぞれ、図6に示す面発光レーザ素子10の製造方法を示す第1および第2の工程図である。図7を参照して、まず、MOCVD法を用いて、反射層2、共振器スペーサー層3、活性層4、共振器スペーサー層5、反射層6、選択酸化層7およびコンタクト層8を基板1(=ウェハ141、以下同じ。)上に順次積層する(図7の工程(a)参照)。   7 and 8 are first and second process diagrams showing a method of manufacturing the surface-emitting laser element 10 shown in FIG. 6, respectively. Referring to FIG. 7, first, reflection layer 2, resonator spacer layer 3, active layer 4, resonator spacer layer 5, reflection layer 6, selective oxidation layer 7 and contact layer 8 are formed on substrate 1 by using MOCVD. (= Wafer 141, the same applies hereinafter) The layers are sequentially stacked (see step (a) in FIG. 7).

この場合、選択酸化層7は、反射層6の一周期目の低屈折率層21および高屈折率層22を共振器スペーサー層5上に積層した後に、高屈折率層22上に形成される。   In this case, the selective oxidation layer 7 is formed on the high refractive index layer 22 after the low refractive index layer 21 and the high refractive index layer 22 in the first cycle of the reflective layer 6 are stacked on the resonator spacer layer 5. .

また、反射層2のn−AlGaAsをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)およびセレン化水素(HSe)を原料として形成し、反射層2のn−GaAsをトリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)およびセレン化水素(HSe)を原料として形成する。 Further, n-AlGaAs of the reflective layer 2 is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), arsine (AsH 3 ), and hydrogen selenide (H 2 Se) as raw materials, and the n-GaAs of the reflective layer 2 is formed. Trimethylgallium (TMG), arsine (AsH 3 ) and hydrogen selenide (H 2 Se) are used as raw materials.

さらに、共振器スペーサー層3のGaAsをトリメチルガリウム(TMG)およびアルシン(AsH)を原料として形成し、活性層4のGaInNAsをトリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)、ジメチルヒドラジン(DMHy)およびアルシン(AsH)を原料として形成し、活性層4のGaAsをトリメチルガリウム(TMG)およびアルシン(AsH)を原料として形成する。 Further, GaAs of the resonator spacer layer 3 is formed using trimethyl gallium (TMG) and arsine (AsH 3 ) as raw materials, and GaInNAs of the active layer 4 is formed of trimethyl gallium (TMG), trimethyl indium (TMI), dimethyl hydrazine (DMHy). And arsine (AsH 3 ) as a raw material, and GaAs of the active layer 4 is formed from trimethyl gallium (TMG) and arsine (AsH 3 ) as a raw material.

さらに、共振器スペーサー層5のGaAsをトリメチルガリウム(TMG)およびアルシン(AsH)を原料として形成する。 Further, GaAs for the resonator spacer layer 5 is formed using trimethyl gallium (TMG) and arsine (AsH 3 ) as raw materials.

さらに、反射層6のp−AlGaAsをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成し、反射層6のp−GaAsをトリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成する。 Further, p-AlGaAs of the reflective layer 6 is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), arsine (AsH 3 ), and carbon tetrabromide (CBr 4 ) as raw materials, and p-GaAs of the reflective layer 6 is formed. Trimethylgallium (TMG), arsine (AsH 3 ) and carbon tetrabromide (CBr 4 ) are used as raw materials.

さらに、選択酸化層7のp−AlAsをトリメチルアルミニウム(TMA)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成し、コンタクト層8のp−GaAsをトリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成する。 Further, p-AlAs of the selective oxidation layer 7 is formed using trimethylaluminum (TMA), arsine (AsH 3 ) and carbon tetrabromide (CBr 4 ) as raw materials, and p-GaAs of the contact layer 8 is formed of trimethylgallium (TMG). , Arsine (AsH 3 ) and carbon tetrabromide (CBr 4 ).

その後、コンタクト層8の上にレジストを塗布し、半導体リソグラフィー技術を用いて、コンタクト層8上にn(nは2以上の整数)個のレジストパターン31,・・・,3m,・・・,3n(mは、1<m≦nを満たす整数)を形成する(図7の工程(b)参照)。この場合、レジストパターン31,・・・,3m,・・・,3nの各々は、直径が25μmである円形形状を有する。   Thereafter, a resist is applied on the contact layer 8, and n (n is an integer of 2 or more) resist patterns 31, ..., 3m, ..., on the contact layer 8 using a semiconductor lithography technique. 3n (m is an integer satisfying 1 <m ≦ n) is formed (see step (b) in FIG. 7). In this case, each of the resist patterns 31, ..., 3m, ..., 3n has a circular shape with a diameter of 25 µm.

レジストパターン31,・・・,3m,・・・,3nを形成すると、その形成したレジストパターン31,・・・,3m,・・・,3nをマスクとして用いて、反射層2の最上部の低屈折率層21、共振器スペーサー層3、活性層4、共振器スペーサー層5、反射層6、選択酸化層7およびコンタクト層8の周辺部を塩素ガス(Cl)を用いたICP(Inductively Coupled Plasma)法によりドライエッチングして除去し、さらに、レジストパターン31,・・・,3m,・・・,3nを除去する(図7の工程(c)参照)。これにより、反射層2を共通にしたn個のメサ構造体41〜4nが基板1上に形成され、n個のメサ構造体41〜4nの各々において、反射層2を構成する1個の低屈折率層21、共振器スペーサー層3、活性層4、共振器スペーサー層5、反射層6、選択酸化層7およびコンタクト層8が露出する。 When the resist patterns 31,..., 3m,..., 3n are formed, the formed resist patterns 31,. ICP (Inductively) using chlorine gas (Cl 2 ) around the low refractive index layer 21, the resonator spacer layer 3, the active layer 4, the resonator spacer layer 5, the reflective layer 6, the selective oxidation layer 7 and the contact layer 8. .., 3n are further removed (see step (c) in FIG. 7). As a result, n mesa structures 41 to 4n having the reflective layer 2 in common are formed on the substrate 1, and each of the n mesa structures 41 to 4n includes one low-layer constituting the reflective layer 2. The refractive index layer 21, the resonator spacer layer 3, the active layer 4, the resonator spacer layer 5, the reflective layer 6, the selective oxidation layer 7 and the contact layer 8 are exposed.

なお、本発明においては、全ての構成例でメサ構造体の周囲のエッチング底面が反射層2の上部にある場合について説明するが、エッチング底面が反射層6中の選択酸化層7よりも下であれば、完成した素子は、面発光レーザとして機能するので、エッチング底面が選択酸化層7よりも深い反射層6の下部に位置する場合、エッチング底面が2つの共振器スペーサー層3,5のいずれかの共振器スペーサー層中に位置する場合、エッチング底面が反射層2中に位置する場合、およびエッチング底面が基板1中に位置する場合がある。   In the present invention, the case where the etching bottom surface around the mesa structure is above the reflective layer 2 will be described in all configuration examples. However, the etching bottom surface is below the selective oxidation layer 7 in the reflective layer 6. If there is, the completed element functions as a surface emitting laser. Therefore, when the etching bottom surface is located below the reflective layer 6 deeper than the selective oxidation layer 7, the etching bottom surface is one of the two resonator spacer layers 3 and 5. In some cases, the etching spacer bottom surface is located in the reflective layer 2, and the etching bottom surface is located in the substrate 1.

次に、図8を参照して、図7に示す工程(c)の後、半導体酸化装置100を用いて、基板1上のn個の選択酸化層7の周囲を外周部から中央部に向けて酸化し、各選択酸化層7中に非酸化領域7aと酸化領域7bとを形成する(図8の(d)参照)。この選択酸化層7の酸化の詳細については、後述する。   Next, referring to FIG. 8, after the step (c) shown in FIG. 7, the periphery of the n selective oxidation layers 7 on the substrate 1 is directed from the outer peripheral portion to the central portion using the semiconductor oxidation apparatus 100. Oxidized to form a non-oxidized region 7a and an oxidized region 7b in each selective oxide layer 7 (see FIG. 8D). Details of the oxidation of the selective oxidation layer 7 will be described later.

その後、試料の全体に絶縁性樹脂9をスピンコートにより塗布し、光出射部となる領域上の絶縁性樹脂9を除去する。そして、絶縁性樹脂9を形成した後、光出射部となる領域上にレジストパターンを形成し、試料の全面にp側電極材料を蒸着により形成し、レジストパターン上のp側電極材料をリフトオフにより除去してp側電極11を形成する。さらに、基板1の裏面を研磨し、基板1の裏面にn側電極12を形成し、さらに、アニールしてp側電極11およびn側電極12のオーミック導通を取る(図8の工程(e)参照)。これによって、基板1上にn個の面発光レーザ素子51,・・・,5m,・・・,5nが作製される。そして、面発光レーザ素子51,・・・,5m,・・・,5nの各々は、面発光レーザ素子10を構成する。   Thereafter, the insulating resin 9 is applied to the entire sample by spin coating, and the insulating resin 9 on the region that becomes the light emitting portion is removed. Then, after forming the insulating resin 9, a resist pattern is formed on the region to be the light emitting portion, a p-side electrode material is formed on the entire surface of the sample by vapor deposition, and the p-side electrode material on the resist pattern is lifted off. By removing, the p-side electrode 11 is formed. Further, the back surface of the substrate 1 is polished, the n-side electrode 12 is formed on the back surface of the substrate 1, and further annealed to establish ohmic conduction between the p-side electrode 11 and the n-side electrode 12 (step (e) in FIG. 8). reference). As a result, n surface emitting laser elements 51,..., 5m,. Each of the surface emitting laser elements 51,..., 5m,.

選択酸化層7の酸化について詳細に説明する。図7に示す工程(c)が終了すると、図7の工程(c)に示すn個のメサ構造体41〜4n(各積層体は、反射層2、共振器スペーサー層3、活性層4、共振器スペーサー層5、反射層6、選択酸化層7およびコンタクト層8からなる)がウェハ141(=基板1)上に形成されている。そして、n個のメサ構造体41〜4nが形成されたウェハ141を半導体試料140として試料トレイ107に載せ、試料トレイ107を反応容器101内の加熱テーブル103上に設置する。   The oxidation of the selective oxidation layer 7 will be described in detail. When the step (c) shown in FIG. 7 is completed, the n mesa structures 41 to 4n shown in the step (c) of FIG. 7 (each stacked body includes the reflective layer 2, the resonator spacer layer 3, the active layer 4, A resonator spacer layer 5, a reflective layer 6, a selective oxidation layer 7 and a contact layer 8) are formed on a wafer 141 (= substrate 1). Then, the wafer 141 on which the n mesa structures 41 to 4n are formed is placed on the sample tray 107 as the semiconductor sample 140, and the sample tray 107 is placed on the heating table 103 in the reaction vessel 101.

その後、制御部127は、マスフローコントローラー118を制御し、所定流量の窒素ガスを、配管117,116、バルブ120および導入管108を介して反応容器101へ流す。これによって、反応容器101内は、窒素ガスによって置換される。   Thereafter, the control unit 127 controls the mass flow controller 118 to flow a predetermined flow rate of nitrogen gas into the reaction vessel 101 through the pipes 117 and 116, the valve 120, and the introduction pipe 108. Thereby, the inside of the reaction vessel 101 is replaced with nitrogen gas.

また、制御部127は、マスフローコントローラー113を制御し、5SLMの窒素ガスを配管112を介して気化器114へ流す。   Further, the control unit 127 controls the mass flow controller 113 to flow 5 SLM nitrogen gas to the vaporizer 114 via the pipe 112.

さらに、制御部127は、液体マスフローコントローラー111を制御し、50g/hrの水を水溜容器109から汲み上げて気化器114へ供給する。   Further, the control unit 127 controls the liquid mass flow controller 111 to pump 50 g / hr of water from the water reservoir 109 and supply it to the vaporizer 114.

そして、気化器114は、液体マスフローコントローラー111から供給された水を気化して水蒸気を生成し、その生成した水蒸気をマスフローコントローラー113から供給された窒素ガスをキャリアガスとして輸送し、水蒸気を配管115およびバルブ119を介して系外へ放出する。   The vaporizer 114 vaporizes the water supplied from the liquid mass flow controller 111 to generate water vapor, transports the generated water vapor using the nitrogen gas supplied from the mass flow controller 113 as a carrier gas, and supplies the water vapor to the pipe 115. And is discharged out of the system through the valve 119.

これらの窒素ガスおよび水蒸気の供給系が平衡状態になったら、制御部127は、バルブ121を閉じ、バルブ120を開け、バルブ119を閉じる。これによって、50g/hrの水蒸気は、5SLMの窒素ガスによって輸送されて反応容器101へ供給される。   When these nitrogen gas and water vapor supply systems are in an equilibrium state, the control unit 127 closes the valve 121, opens the valve 120, and closes the valve 119. Thus, 50 g / hr of water vapor is transported by 5 SLM nitrogen gas and supplied to the reaction vessel 101.

次に、制御部127は、ヒータ105Aと、ヒータ105Bとを制御し、ヒータ105A付近の加熱テーブル103の温度が365℃になり、ヒータ105B付近の加熱テーブル103の温度が370℃になるように加熱テーブル103を加熱する。   Next, the control unit 127 controls the heater 105A and the heater 105B so that the temperature of the heating table 103 near the heater 105A becomes 365 ° C., and the temperature of the heating table 103 near the heater 105B becomes 370 ° C. The heating table 103 is heated.

さらに、制御部127は、所定回転数で回転するように、回転軸104を制御し、回転軸104は、制御部127からの制御に応じて所定回転数で矢印128の方向へ回転する。   Further, the control unit 127 controls the rotation shaft 104 so as to rotate at a predetermined rotation number, and the rotation shaft 104 rotates at a predetermined rotation number in the direction of the arrow 128 according to the control from the control unit 127.

この加熱テーブル103の外周部を365℃に加熱し、加熱テーブル103の中央部を370℃に加熱し、5SLMの窒素ガスと50g/hrの水蒸気とを反応容器101に流した状態を所定時間保持する。   The outer peripheral portion of the heating table 103 is heated to 365 ° C., the central portion of the heating table 103 is heated to 370 ° C., and a state where 5 SLM nitrogen gas and 50 g / hr of water vapor are allowed to flow into the reaction vessel 101 is maintained for a predetermined time. To do.

これによって、AlAsからなる選択酸化層7は、外周部から酸化され、非酸化領域7aおよび酸化領域7bが反射層6中に形成される。   Thereby, the selective oxidation layer 7 made of AlAs is oxidized from the outer peripheral portion, and a non-oxidized region 7 a and an oxidized region 7 b are formed in the reflective layer 6.

そして、所定時間が経過すると、制御部127は、バルブ119を開け、バルブ120を閉じ、バルブ121を開けるように制御し、さらに、加熱を停止するようにヒータ105A,105Bを制御する。   When a predetermined time elapses, the control unit 127 opens the valve 119, closes the valve 120, opens the valve 121, and controls the heaters 105A and 105B to stop heating.

そうすると、半導体試料140は、マスフローコントローラー118から供給された窒素ガスによって急冷される。これによって、半導体酸化装置100を用いた選択酸化層7の酸化が終了する。   Then, the semiconductor sample 140 is rapidly cooled by the nitrogen gas supplied from the mass flow controller 118. Thereby, the oxidation of the selective oxidation layer 7 using the semiconductor oxidation apparatus 100 is completed.

図9は、選択酸化層7の酸化過程を示す平面図である。また、図10は、半導体試料140の平面図および断面図である。メサ形状は、直径が25μmの円形形状からなるので、図7の工程(c)が終了した時点で共振器スペーサー層3、活性層4、共振器スペーサー層5、反射層6、選択酸化層7およびコンタクト層8からなる積層体50は、直径が25μmの円形形状を有する(図9の(a)参照)。   FIG. 9 is a plan view showing the oxidation process of the selective oxidation layer 7. FIG. 10 is a plan view and a cross-sectional view of the semiconductor sample 140. Since the mesa shape is a circular shape having a diameter of 25 μm, the resonator spacer layer 3, the active layer 4, the resonator spacer layer 5, the reflective layer 6, and the selective oxidation layer 7 are obtained when step (c) in FIG. 7 is completed. And the laminated body 50 which consists of the contact layer 8 has a circular shape whose diameter is 25 micrometers (refer (a) of FIG. 9).

そして、半導体酸化装置100を用いて選択酸化層7が酸化されると、選択酸化層7の外周部が酸化され、非酸化領域7aおよび酸化領域7bが形成される(図9の(b)参照)。   Then, when the selective oxidation layer 7 is oxidized using the semiconductor oxidation apparatus 100, the outer peripheral portion of the selective oxidation layer 7 is oxidized to form a non-oxidized region 7a and an oxidized region 7b (see FIG. 9B). ).

半導体酸化装置100を用いた選択酸化層7の酸化は、複数のメサ構造体41〜4nがウェハ141上に形成された状態で行なわれるので、ウェハ141の面内方向における非酸化領域7aの直径の分布を調べた。ウェハ141の外周部141Aおよび内周部141Bの各々から複数のポイントを選択し、その選択した複数のポイントにおける非酸化領域7aの直径を調べた(図10参照)。   Since the oxidation of the selective oxidation layer 7 using the semiconductor oxidation apparatus 100 is performed in a state where the plurality of mesa structures 41 to 4n are formed on the wafer 141, the diameter of the non-oxidized region 7a in the in-plane direction of the wafer 141. The distribution of was examined. A plurality of points were selected from each of the outer peripheral portion 141A and the inner peripheral portion 141B of the wafer 141, and the diameters of the non-oxidized regions 7a at the selected plurality of points were examined (see FIG. 10).

その結果、非酸化領域7aの直径は、平均で4.0μmであり、バラツキは、平均で±2%以下であった。   As a result, the diameter of the non-oxidized region 7a was 4.0 μm on average, and the variation was ± 2% or less on average.

このように、半導体酸化装置100を用いて選択酸化層7を酸化することにより、非酸化領域7aの直径のバラツキを基準値(=±5%)以下に抑制できた。非酸化領域7aの直径のバラツキが平均で±5%以下になったのは、半導体試料140の外周部を365℃に加熱し、半導体試料140の中央部を370℃に加熱して選択酸化層7を酸化したからである。   Thus, by oxidizing the selective oxidation layer 7 using the semiconductor oxidation device 100, the variation in the diameter of the non-oxidized region 7a could be suppressed to a reference value (= ± 5%) or less. The variation of the diameter of the non-oxidized region 7a on average is ± 5% or less because the outer peripheral portion of the semiconductor sample 140 is heated to 365 ° C., and the central portion of the semiconductor sample 140 is heated to 370 ° C. This is because 7 was oxidized.

そして、この外周部の設定温度(=365℃)および中央部の設定温度(=370℃)は、実験結果に基づいて決定された温度である。比較のために、半導体酸化装置100において、ヒータ105A,105Bの設定温度を共に370℃に設定して選択酸化層7を酸化した場合、非酸化領域7aの直径は、平均で4.2μmであり、直径のバラツキは、平均で±10%であった。そして、ウェハ141の中心付近においては、非酸化領域7aの直径が相対的に長く、ウェハ141の外周部においては、非酸化領域7aの直径が相対的に短かった。   The set temperature (= 365 ° C.) of the outer peripheral portion and the set temperature (= 370 ° C.) of the central portion are temperatures determined based on experimental results. For comparison, in the semiconductor oxidation apparatus 100, when the set temperature of the heaters 105A and 105B is both set to 370 ° C. and the selective oxidation layer 7 is oxidized, the non-oxidized region 7a has an average diameter of 4.2 μm. The variation in diameter was ± 10% on average. In the vicinity of the center of the wafer 141, the diameter of the non-oxidized region 7a is relatively long, and in the outer peripheral portion of the wafer 141, the diameter of the non-oxidized region 7a is relatively short.

ウェハ141の中心付近において非酸化領域7aの直径が相対的に長いのは、ウェハ141の中心付近では、結晶成長された選択酸化膜7(=AlAs)の膜厚が相対的に薄く、選択酸化膜7(=AlAs)の酸化速度が相対的に遅いからであり、ウェハ141の外周部において非酸化領域7aの直径が相対的に短いのは、ウェハ141の外周部では、結晶成長された選択酸化層7(=AlAs)の膜厚が相対的に厚く、選択酸化膜7(=AlAs)の酸化速度が相対的に速いからである(図4および図10参照)。   The diameter of the non-oxidized region 7a is relatively long near the center of the wafer 141 because the film thickness of the selective oxide film 7 (= AlAs) on which the crystal is grown is relatively thin near the center of the wafer 141. This is because the oxidation rate of the film 7 (= AlAs) is relatively slow, and the diameter of the non-oxidized region 7a is relatively short in the outer peripheral portion of the wafer 141. This is because the oxide layer 7 (= AlAs) is relatively thick and the selective oxide film 7 (= AlAs) has a relatively high oxidation rate (see FIGS. 4 and 10).

そこで、ウェハ141の外周部における選択酸化膜7(=AlAs)の酸化速度を遅くするために、ウェハ141の外周部141Aの設定温度をウェハ141の中央部141Bの設定温度(=370℃)よりも低い365℃に設定した。その結果、上述したように、非酸化領域7aの直径は、平均で4.0μmであり、直径のバラツキは、平均で±5%以下になった。   Therefore, in order to slow down the oxidation rate of the selective oxide film 7 (= AlAs) at the outer peripheral portion of the wafer 141, the set temperature of the outer peripheral portion 141A of the wafer 141 is set higher than the set temperature (= 370 ° C.) of the central portion 141B of the wafer 141. The lower temperature was set to 365 ° C. As a result, as described above, the diameter of the non-oxidized region 7a was 4.0 μm on average, and the variation in diameter was ± 5% or less on average.

したがって、外周部の設定温度(=365℃)および内周部の設定温度(=370℃)は、実験結果に基づいて決定された温度である。   Accordingly, the set temperature of the outer peripheral portion (= 365 ° C.) and the set temperature of the inner peripheral portion (= 370 ° C.) are temperatures determined based on experimental results.

上述したように、ウェハ141の外周部141Aの設定温度をウェハ141の内周部141Bの設定温度(=370℃)よりも低い温度(=365℃)に設定して選択酸化層7を酸化することにより、ウェハ141上における非酸化領域7aの直径の分布を基準値以下に抑制できるが、これは、ウェハ141上に形成された選択酸化層7の酸化速度が選択酸化層7の膜厚によってウェハ141の外周部141Aと内周部141Bとで異なるからである。   As described above, the selective oxidation layer 7 is oxidized by setting the set temperature of the outer peripheral portion 141A of the wafer 141 to a temperature (= 365 ° C.) lower than the set temperature (= 370 ° C.) of the inner peripheral portion 141B of the wafer 141. Thus, the diameter distribution of the non-oxidized region 7a on the wafer 141 can be suppressed to a reference value or less. This is because the oxidation rate of the selective oxidation layer 7 formed on the wafer 141 depends on the film thickness of the selective oxidation layer 7. This is because the outer peripheral portion 141A and the inner peripheral portion 141B of the wafer 141 are different.

したがって、ウェハ141上に形成された選択酸化層7の膜厚がウェハ141の外周部141Aで相対的に薄く、ウェハ141の内周部で相対的に厚いなら、ウェハ141の外周部141Aの設定温度をウェハ141の内周部141Bの設定温度よりも相対的に高く設定して選択酸化層7を酸化するようにする。   Therefore, if the thickness of the selective oxidation layer 7 formed on the wafer 141 is relatively thin at the outer peripheral portion 141A of the wafer 141 and relatively thick at the inner peripheral portion of the wafer 141, the setting of the outer peripheral portion 141A of the wafer 141 is performed. The temperature is set relatively higher than the set temperature of the inner peripheral portion 141B of the wafer 141 so that the selective oxidation layer 7 is oxidized.

つまり、この発明においては、選択酸化層7の膜厚分布に基づく酸化速度の分布を打ち消す好適な温度にウェハ141(すなわち、半導体試料140)を加熱し、選択酸化層7を酸化する。   That is, in the present invention, the wafer 141 (that is, the semiconductor sample 140) is heated to a suitable temperature that cancels the oxidation rate distribution based on the film thickness distribution of the selective oxidation layer 7, and the selective oxidation layer 7 is oxidized.

実際には、選択酸化層7の膜厚以外にも、選択酸化層7を構成する半導体材料の組成によって選択酸化層7の酸化速度が異なる。AlAsは、AlGaAsよりも酸化速度が速いが、それは、AlGaAsよりもAl量が多いからである。したがって、ウェハ141の全領域で選択酸化層7がAlAsから構成されていればよいが、ウェハ141内においてAl量が異なっている場合は、組成による酸化速度の分布が生じることになる。   Actually, in addition to the thickness of the selective oxidation layer 7, the oxidation rate of the selective oxidation layer 7 varies depending on the composition of the semiconductor material constituting the selective oxidation layer 7. AlAs has a higher oxidation rate than AlGaAs because the amount of Al is higher than that of AlGaAs. Therefore, it is sufficient that the selective oxidation layer 7 is made of AlAs in the entire region of the wafer 141. However, when the amount of Al is different in the wafer 141, the distribution of the oxidation rate due to the composition occurs.

本発明では、上述したように、ヒータ105A,105Bの設定温度を同じ温度に設定して非酸化領域7aの直径のバラツキを調べた後に、そのバラツキを打ち消すようにヒータ105A,105Bの設定温度を独自に設定して選択酸化層7を酸化する。   In the present invention, as described above, the set temperatures of the heaters 105A and 105B are set to the same temperature, and after checking the variation in the diameter of the non-oxidized region 7a, the set temperature of the heaters 105A and 105B is set so as to cancel the variation. The selective oxidation layer 7 is oxidized by setting independently.

したがって、本発明は、一般的には、半導体試料140の温度以外の要因(膜厚および組成等)に基づく選択酸化層7の酸化速度の分布(=バラツキ)を打ち消す好適な温度に半導体試料140を加熱して選択酸化層7を酸化することを特徴とする。   Therefore, in general, according to the present invention, the semiconductor sample 140 is set to a suitable temperature that cancels the oxidation rate distribution (= variation) of the selective oxidation layer 7 based on factors (film thickness, composition, etc.) other than the temperature of the semiconductor sample 140. Is heated to oxidize the selective oxidation layer 7.

図11は、図1に示す半導体酸化装置100が酸化の対象とする面発光レーザ素子の他の概略断面図である。半導体酸化装置100が酸化の対象とする面発光レーザ素子は、図11に示す面発光レーザ素子10Aであってもよい。   FIG. 11 is another schematic cross-sectional view of the surface emitting laser element to be oxidized by the semiconductor oxidation apparatus 100 shown in FIG. The surface emitting laser element 10A shown in FIG. 11 may be the surface emitting laser element to be oxidized by the semiconductor oxidation apparatus 100.

図11を参照して、面発光レーザ素子10Aは、図6に示す面発光レーザ素子10の選択酸化層7を選択酸化層71に代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子10と同じである。   Referring to FIG. 11, surface emitting laser element 10 </ b> A is the same as surface emitting laser element 10 except that selective oxidation layer 7 of surface emitting laser element 10 shown in FIG. 6 is replaced with selective oxidation layer 71. It is.

選択酸化層71は、30nmの膜厚を有し、p−AlGa1−xAs(0.9≦x<1)からなる。そして、選択酸化層71は、非酸化領域71aと酸化領域71bとを有する。酸化領域71bは、上述した酸化領域7bと同じ機能を果たす。 The selective oxidation layer 71 has a thickness of 30 nm and is made of p-Al x Ga 1-x As (0.9 ≦ x <1). The selective oxidation layer 71 has a non-oxidized region 71a and an oxidized region 71b. The oxidized region 71b performs the same function as the oxidized region 7b described above.

面発光レーザ素子10Aは、図7および図8に示す工程(a)〜(e)に従って作製される。そして、図7に示す工程(a)において、選択酸化層71は、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成される。また、図8に示す工程(d)において、選択酸化層71は、半導体酸化装置100を用いて上述した方法によって酸化され、非酸化領域71aおよび酸化領域71bが反射層6中に形成される。 The surface emitting laser element 10A is manufactured according to steps (a) to (e) shown in FIGS. In the step (a) shown in FIG. 7, the selective oxidation layer 71 is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), arsine (AsH 3 ), and carbon tetrabromide (CBr 4 ) as raw materials. . Further, in the step (d) shown in FIG. 8, the selective oxidation layer 71 is oxidized by the above-described method using the semiconductor oxidation apparatus 100, and the non-oxidized region 71 a and the oxidized region 71 b are formed in the reflective layer 6.

半導体酸化装置100を用いて選択酸化層71を酸化したときの非酸化領域71aの直径は、平均で3.8μmであり、直径のバラツキは、平均で±5%以下であった。   When the selective oxidation layer 71 was oxidized using the semiconductor oxidation apparatus 100, the diameter of the non-oxidized region 71a was 3.8 μm on average, and the variation in diameter was ± 5% or less on average.

上述した面発光レーザ素子10の選択酸化層7は、p−AlAsからなり、面発光レーザ素子10Aの選択酸化層71は、p−AlGa1−xAs(0.9≦x<1)からなるので、半導体酸化装置100が酸化の対象とする面発光レーザ素子の選択酸化層は、p−AlGa1−xAs(0.9≦x≦1)からなり、好ましくは、p−AlGa1−xAs(0.95≦x≦1)からなる。Al量が多くなれば、選択酸化層7,71の酸化速度が適度に大きくなり、現実的な条件で狭窄構造を作成することが可能になるからである。 The selective oxidation layer 7 of the surface emitting laser element 10 described above is made of p-AlAs, and the selective oxidation layer 71 of the surface emitting laser element 10A is p-Al x Ga 1-x As (0.9 ≦ x <1). Therefore, the selective oxidation layer of the surface emitting laser element to be oxidized by the semiconductor oxidation apparatus 100 is made of p-Al x Ga 1-x As (0.9 ≦ x ≦ 1), preferably p− consisting al x Ga 1-x As ( 0.95 ≦ x ≦ 1). This is because if the amount of Al increases, the oxidation rate of the selective oxidation layers 7 and 71 will increase moderately, and a constriction structure can be created under realistic conditions.

図12は、図1に示す半導体酸化装置100が酸化の対象とする端面発光レーザ素子の概略断面図である。半導体酸化装置100が酸化の対象とする面発光レーザ素子は、図12に示す端面発光レーザ素子10Bであってもよい。   FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of an edge-emitting laser element to be oxidized by the semiconductor oxidation apparatus 100 shown in FIG. The surface emitting laser element to be oxidized by the semiconductor oxidation apparatus 100 may be an edge emitting laser element 10B shown in FIG.

図12を参照して、端面発光レーザ素子10Bは、基板51と、クラッド層52,57と、ガイド層53,55と、活性層54と、選択酸化層56と、上部電極58と、下部電極59とを備える。   Referring to FIG. 12, edge emitting laser element 10B includes substrate 51, cladding layers 52 and 57, guide layers 53 and 55, active layer 54, selective oxidation layer 56, upper electrode 58, and lower electrode. 59.

基板51は、(100)の面方位を有するn−GaAsからなる。クラッド層52は、n−Al0.8Ga0.2Asからなり、基板51上に形成される。ガイド層53は、GaAsからなり、クラッド層52上に形成される。 The substrate 51 is made of n-GaAs having a (100) plane orientation. The clad layer 52 is made of n-Al 0.8 Ga 0.2 As and is formed on the substrate 51. The guide layer 53 is made of GaAs and is formed on the cladding layer 52.

活性層54は、GaInNAsを井戸層とし、GaAsを障壁層としたGaInNAs/GaAs2重量子井戸構造であり、ガイド層53上に形成される。ガイド層55は、GaAsからなり、活性層54上に形成される。選択酸化層56は、AlGa1−xAs(0.95≦x≦1)からなり、ガイド層55上に形成される。そして、選択酸化層56は、非酸化領域56aと酸化領域56bとからなる。 The active layer 54 has a GaInNAs / GaAs double quantum well structure using GaInNAs as a well layer and GaAs as a barrier layer, and is formed on the guide layer 53. The guide layer 55 is made of GaAs and is formed on the active layer 54. The selective oxidation layer 56 is made of Al x Ga 1-x As (0.95 ≦ x ≦ 1) and is formed on the guide layer 55. The selective oxidation layer 56 includes a non-oxidized region 56a and an oxidized region 56b.

クラッド層57は、p−AlGaAsからなり、選択酸化層56上に形成される。上部電極58は、クラッド層57上に形成され、下部電極58は、基板51の裏面に形成される。   The clad layer 57 is made of p-AlGaAs and is formed on the selective oxide layer 56. The upper electrode 58 is formed on the cladding layer 57, and the lower electrode 58 is formed on the back surface of the substrate 51.

端面発光レーザ素子10Bにおいては、ガイド層53、活性層54、ガイド層55、選択酸化層56およびクラッド層57は、ストライプ形状からなる。そして、ストライプ形状は、図12における紙面に垂直な方向の長さが300μmであり、紙面に平行な方向の長さが30μmである。   In the edge-emitting laser device 10B, the guide layer 53, the active layer 54, the guide layer 55, the selective oxidation layer 56, and the cladding layer 57 have a stripe shape. The stripe shape has a length in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 12 of 300 μm and a length in the direction parallel to the paper surface of 30 μm.

端面発光レーザ素子10Bは、図7および図8に示す工程(a)〜(e)に従って作製される。まず、MOCVD法またはMBE法によって、n−GaAsからなる基板51上に、n−Al0.8Ga0.2Asからなるクラッド層52、GaAsからなるガイド層53、GaInNAs/GaAs2重量子井戸構造からなる活性層54、GaAsからなるガイド層55、AlGa1−xAsからなる選択酸化層56、およびp−Al0.8Ga0.2Asからなるクラッド層57を順次成長させた積層膜を形成する。 The edge-emitting laser element 10B is manufactured according to steps (a) to (e) shown in FIGS. First, a cladding layer 52 made of n-Al 0.8 Ga 0.2 As, a guide layer 53 made of GaAs, and a GaInNAs / GaAs double quantum well structure on a substrate 51 made of n-GaAs by MOCVD or MBE. A stacked layer in which an active layer 54 made of GaAs, a guide layer 55 made of GaAs, a selective oxidation layer 56 made of Al x Ga 1-x As, and a cladding layer 57 made of p-Al 0.8 Ga 0.2 As are sequentially grown. A film is formed.

この積層膜をドライエッチングまたはウェットエッチングにより、ストライプ部を残してクラッド層52中まで除去する。次に、半導体酸化装置100を用いて、選択酸化層56を上述した方法によって酸化し、非酸化領域56aおよび酸化領域56bを活性層54の近傍に形成する。   The laminated film is removed by dry etching or wet etching, leaving the stripe portion and reaching the cladding layer 52. Next, the selective oxidation layer 56 is oxidized by the above-described method using the semiconductor oxidation apparatus 100, and the non-oxidized region 56a and the oxidized region 56b are formed in the vicinity of the active layer 54.

端面発光レーザ素子10Bにおいては、非酸化領域56aは、ストライプ形状からなるので、半導体酸化装置100を用いて選択酸化層56を酸化したときの非酸化領域56aの寸法の評価は、図12における紙面に平行な方向の長さ(=幅)を用いて行なった。   In the edge-emitting laser element 10B, the non-oxidized region 56a has a stripe shape. Therefore, the evaluation of the size of the non-oxidized region 56a when the selective oxidation layer 56 is oxidized using the semiconductor oxidation device 100 is performed on the paper surface in FIG. The length (= width) in the direction parallel to is used.

その結果、半導体酸化装置100を用いて選択酸化層56を酸化したときの非酸化領域56aの幅は、平均で4.8μmであり、直径のバラツキは、平均で±5%以下であった。   As a result, when the selective oxidation layer 56 was oxidized using the semiconductor oxidation device 100, the width of the non-oxidized region 56a was 4.8 μm on average, and the variation in diameter was ± 5% or less on average.

このように、図1に示す半導体酸化装置100を用いて選択酸化層7,56,71を酸化することにより、非酸化領域7a,56a,71aの寸法の分布を基準値(=±5%)以下に抑制でき、非酸化領域7a,56a,71aのサイズが均一である複数の面発光レーザ素子10,10Aと、端面発光レーザ素子10Bとをウェハ141上に作製できる。その結果、面発光レーザ素子10,10Aと、端面発光レーザ素子10Bとの歩留まりを高くできる。   As described above, by oxidizing the selective oxidation layers 7, 56, 71 using the semiconductor oxidation apparatus 100 shown in FIG. 1, the dimensional distribution of the non-oxidized regions 7a, 56a, 71a is the reference value (= ± 5%). A plurality of surface emitting laser elements 10, 10A and end surface emitting laser elements 10B, which can be suppressed to the following and the non-oxidized regions 7a, 56a, 71a are uniform in size, can be fabricated on the wafer 141. As a result, the yield of the surface emitting laser elements 10 and 10A and the edge emitting laser element 10B can be increased.

なお、上記においては、ヒータ105は、2つのヒータ105A,105Bからなると説明したが、この発明においては、これに限らず、ヒータ105は、略同心円状に配置された複数のヒータからなっていてもよい。   In the above description, the heater 105 is composed of the two heaters 105A and 105B. However, the present invention is not limited to this, and the heater 105 includes a plurality of heaters arranged substantially concentrically. Also good.

[実施の形態2]
図13は、実施の形態2による半導体酸化装置の概略図である。図13を参照して、実施の形態2による半導体酸化装置200は、反応容器201と、基台202と、加熱テーブル203と、ランプ204と、温度検出器205と、試料トレイ206と、導入管207と、水溜容器208と、配管209,211,214〜216,223,225と、液体マスフローコントローラー210と、マスフローコントローラー212,217と、気化器213と、バルブ218〜220と、排気管221と、水捕集器222と、排気ポンプ224と、制御部226とを備える。
[Embodiment 2]
FIG. 13 is a schematic diagram of a semiconductor oxidation apparatus according to the second embodiment. Referring to FIG. 13, a semiconductor oxidation apparatus 200 according to the second embodiment includes a reaction vessel 201, a base 202, a heating table 203, a lamp 204, a temperature detector 205, a sample tray 206, and an introduction tube. 207, water reservoir 208, pipes 209, 211, 214 to 216, 223, 225, liquid mass flow controller 210, mass flow controllers 212, 217, vaporizer 213, valves 218 to 220, and exhaust pipe 221 , A water collector 222, an exhaust pump 224, and a control unit 226.

基台202は、主にステンレスからなり、反応容器201内に配置される。加熱テーブル203は、カーボンからなり、基台202上に設置される。ランプ204は、加熱テーブル203に接するように基台202内に配置される。温度検出器205は、先端が加熱テーブル203中に埋め込まれるように基台202内に配置される。試料トレイ206は、カーボンからなり、加熱テーブル203の一主面上に配置される。   The base 202 is mainly made of stainless steel and is disposed in the reaction vessel 201. The heating table 203 is made of carbon and installed on the base 202. The lamp 204 is disposed in the base 202 so as to be in contact with the heating table 203. The temperature detector 205 is disposed in the base 202 so that the tip is embedded in the heating table 203. The sample tray 206 is made of carbon and is disposed on one main surface of the heating table 203.

導入管207は、一部が反応容器201内に配置され、一方端が加熱テーブル203よりも上側に配置されるように反応容器201の上面に固定される。そして、導入管207の一方端は、広くなっている。   The introduction pipe 207 is fixed to the upper surface of the reaction vessel 201 so that a part thereof is arranged in the reaction vessel 201 and one end thereof is arranged above the heating table 203. The one end of the introduction pipe 207 is wide.

配管209は、一方端が水溜容器208に保持された水230中に浸漬され、他方端が気化器213に連結される。液体マスフローコントローラー210は、配管210中に配設される。   One end of the pipe 209 is immersed in the water 230 held in the water reservoir 208, and the other end is connected to the vaporizer 213. The liquid mass flow controller 210 is disposed in the pipe 210.

配管211は、一方端が気化器213に連結される。マスフローコントローラー212は、配管211中に配設される。気化器213は、配管209,211,214に連結される。配管214は、一方端が気化器213に連結され、他方端が外部空間に開放される。   One end of the pipe 211 is connected to the vaporizer 213. The mass flow controller 212 is disposed in the pipe 211. The vaporizer 213 is connected to the pipes 209, 211, and 214. The pipe 214 has one end connected to the vaporizer 213 and the other end opened to the external space.

配管215は、一方端が導入管207に連結され、他方端が配管214に連結される。配管216は、一方端が配管215に連結される。マスフローコントローラー217は、配管216中に配設される。   The pipe 215 has one end connected to the introduction pipe 207 and the other end connected to the pipe 214. One end of the pipe 216 is connected to the pipe 215. The mass flow controller 217 is disposed in the pipe 216.

バルブ218は、配管214の他方端の近傍で配管214中に配設される。バルブ219は、配管214と配管215との連結部と、配管215と配管216との連結部との間で配管215中に配設される。   The valve 218 is disposed in the pipe 214 in the vicinity of the other end of the pipe 214. The valve 219 is disposed in the pipe 215 between a connection part between the pipe 214 and the pipe 215 and a connection part between the pipe 215 and the pipe 216.

バルブ220は、配管215と配管216との連結部の近傍で配管216中に配設される。排気管221は、一方端が反応容器201の側面に連結され、他方端が水捕集器222内に挿入される。   The valve 220 is disposed in the pipe 216 in the vicinity of the connection portion between the pipe 215 and the pipe 216. The exhaust pipe 221 has one end connected to the side surface of the reaction vessel 201 and the other end inserted into the water collector 222.

配管223は、一方端が水捕集器222に連結され、他方端が排気ポンプ224に連結される。配管225は、一方端が排気ポンプ224に連結され、他方端が外部空間に開放される。   The pipe 223 has one end connected to the water collector 222 and the other end connected to the exhaust pump 224. The pipe 225 has one end connected to the exhaust pump 224 and the other end opened to the external space.

反応容器201は、基台202、加熱テーブル203、ランプ204、温度検出器205、試料トレイ206、および導入管207の一部を収納する。加熱テーブル203は、試料トレイ206を支持する。ランプ204は、制御部226からの制御に従って加熱テーブル203および試料トレイ206を介して半導体試料240を加熱する。   The reaction vessel 201 accommodates a part of the base 202, the heating table 203, the lamp 204, the temperature detector 205, the sample tray 206, and the introduction tube 207. The heating table 203 supports the sample tray 206. The lamp 204 heats the semiconductor sample 240 via the heating table 203 and the sample tray 206 in accordance with control from the control unit 226.

温度検出器205は、加熱テーブル203の温度Tsを検出し、その検出した温度Tsを制御部226へ出力する。試料トレイ206は、半導体試料240を支持する。導入管207は、バルブ219を介して供給された窒素ガスおよび水蒸気を反応容器201内へ導入するとともに、バルブ220を介して供給された窒素ガスを反応容器201内へ導入する。   The temperature detector 205 detects the temperature Ts of the heating table 203 and outputs the detected temperature Ts to the control unit 226. The sample tray 206 supports the semiconductor sample 240. The introduction pipe 207 introduces the nitrogen gas and water vapor supplied through the valve 219 into the reaction vessel 201 and introduces the nitrogen gas supplied through the valve 220 into the reaction vessel 201.

水溜容器208は、水230を保持する。配管209は、液体マスフローコントローラー210によって水溜容器208から汲み上げられた水を気化器213に供給する。   The water reservoir 208 holds water 230. The pipe 209 supplies the water pumped up from the water reservoir 208 by the liquid mass flow controller 210 to the vaporizer 213.

液体マスフローコントローラー210は、制御部226からの制御に応じて、水溜容器208に溜められた水を配管209を介して気化器213に供給する。配管211は、マスフローコントローラー212からの窒素ガスを気化器213に供給する。マスフローコントローラー212は、制御部226からの制御に従って、配管211の他方端から供給された窒素ガスの流量を所定流量に設定して気化器213へ供給する。   The liquid mass flow controller 210 supplies the water stored in the water reservoir 208 to the vaporizer 213 via the pipe 209 in accordance with control from the control unit 226. The pipe 211 supplies nitrogen gas from the mass flow controller 212 to the vaporizer 213. The mass flow controller 212 sets the flow rate of the nitrogen gas supplied from the other end of the pipe 211 to a predetermined flow rate and supplies it to the vaporizer 213 according to the control from the control unit 226.

気化器213は、液体マスフローコントローラー210から供給された水を気化して水蒸気を生成するとともに、その生成した水蒸気とマスフローコントローラー212から供給された窒素ガスとを配管214,215およびバルブ219を介して導入管207へ供給する。   The vaporizer 213 vaporizes the water supplied from the liquid mass flow controller 210 to generate water vapor, and the generated water vapor and nitrogen gas supplied from the mass flow controller 212 are connected via the pipes 214 and 215 and the valve 219. Supply to the introduction pipe 207.

配管214は、気化器213から供給された水蒸気および窒素ガスをバルブ218を介して外部へ放出し、または配管215およびバルブ219を介して導入管207へ供給する。   The pipe 214 discharges the water vapor and nitrogen gas supplied from the vaporizer 213 to the outside through the valve 218 or supplies them to the introduction pipe 207 through the pipe 215 and the valve 219.

配管215は、配管214およびバルブ219を介して供給された水蒸気および窒素ガスを導入管207へ供給するとともに、配管216およびバルブ220を介して供給された窒素ガスを導入管207へ供給する。   The pipe 215 supplies the water vapor and nitrogen gas supplied via the pipe 214 and the valve 219 to the introduction pipe 207, and supplies the nitrogen gas supplied via the pipe 216 and the valve 220 to the introduction pipe 207.

配管216は、マスフローコントローラー217から供給された窒素ガスをバルブ220を介して配管215へ供給する。マスフローコントローラー217は、配管216の他方端から供給された窒素ガスの流量を所定流量に設定して配管215へ供給する。   The pipe 216 supplies the nitrogen gas supplied from the mass flow controller 217 to the pipe 215 via the valve 220. The mass flow controller 217 sets the flow rate of the nitrogen gas supplied from the other end of the pipe 216 to a predetermined flow rate and supplies it to the pipe 215.

バルブ218は、配管214に供給された窒素ガスおよび水蒸気を外部へ放出し、または窒素ガスおよび水蒸気の外部への放出を停止する。バルブ219は、配管214から供給された窒素ガスおよび水蒸気を導入管207の方向へ供給し、または窒素ガスおよび水蒸気の導入管207の方向への供給を停止する。バルブ220は、窒素ガスを配管215へ供給し、または窒素ガスの配管215への供給を停止する。   The valve 218 releases the nitrogen gas and water vapor supplied to the pipe 214 to the outside, or stops releasing the nitrogen gas and water vapor to the outside. The valve 219 supplies nitrogen gas and water vapor supplied from the pipe 214 in the direction of the introduction pipe 207 or stops supply of nitrogen gas and water vapor in the direction of the introduction pipe 207. The valve 220 supplies nitrogen gas to the pipe 215 or stops supplying nitrogen gas to the pipe 215.

排気管221は、反応容器201内の窒素ガスおよび水蒸気を水捕集器222へ供給する。水捕集器222は、排気管221から供給された窒素ガスおよび水蒸気のうち、水蒸気を捕集する。   The exhaust pipe 221 supplies the nitrogen gas and water vapor in the reaction vessel 201 to the water collector 222. The water collector 222 collects water vapor from the nitrogen gas and water vapor supplied from the exhaust pipe 221.

配管223は、水捕集器222内の窒素ガスを排気ポンプ224へ導く。排気ポンプ224は、水捕集器222内の窒素ガスを排気する。配管225は、窒素ガスを外部へ放出する。   The pipe 223 guides the nitrogen gas in the water collector 222 to the exhaust pump 224. The exhaust pump 224 exhausts the nitrogen gas in the water collector 222. The pipe 225 releases nitrogen gas to the outside.

制御部226は、後述する方法によって、半導体試料240の面内方向における酸化速度の分布が基準値以下になる好適な温度に加熱テーブル203を加熱するようにランプ204を制御する。   The control unit 226 controls the lamp 204 so as to heat the heating table 203 to a suitable temperature at which the distribution of the oxidation rate in the in-plane direction of the semiconductor sample 240 is equal to or less than the reference value by a method described later.

また、制御部226は、窒素ガスの流量を所定流量に設定するようにマスフローコントローラー212,217を制御し、水の流量を所定流量に設定するように液体マスフローコントローラー210を制御する。さらに、制御部226は、バルブ218〜220の開閉を制御する。   Further, the control unit 226 controls the mass flow controllers 212 and 217 to set the flow rate of nitrogen gas to a predetermined flow rate, and controls the liquid mass flow controller 210 to set the flow rate of water to a predetermined flow rate. Furthermore, the control unit 226 controls opening and closing of the valves 218 to 220.

なお、配管214,215および導入管207は、水蒸気が液化しない温度に加熱されている。   The pipes 214 and 215 and the introduction pipe 207 are heated to a temperature at which the water vapor is not liquefied.

図14は、図13に示すランプ204の平面図である。図14を参照して、ランプ204は、ランプ2041〜2047からなる。ランプ2042〜2047は、ランプ2041の周囲に配置される。ランプ2041の直径は、ランプ2042〜2047の直径よりも長い。そして、ランプ2041は、半導体試料240の中央部を加熱し、ランプ2042〜2047は、半導体試料240の外周部を加熱する。   FIG. 14 is a plan view of the lamp 204 shown in FIG. Referring to FIG. 14, lamp 204 includes lamps 2041 to 2047. The lamps 2042 to 2047 are arranged around the lamp 2041. The diameter of the lamp 2041 is longer than the diameter of the lamps 2042 to 2047. The lamp 2041 heats the central portion of the semiconductor sample 240, and the lamps 2042 to 2047 heat the outer peripheral portion of the semiconductor sample 240.

このように、ランプ240が7個のランプ2041〜2047により構成される結果、温度検出器205は、7個のランプ2041〜2047に対応して設けられる。図13においては、ランプ2041,2042,2045にそれぞれ対応する温度検出器205a,205b,205cを示す。   As described above, as a result of the lamp 240 being composed of the seven lamps 2041 to 2047, the temperature detector 205 is provided corresponding to the seven lamps 2041 to 2047. FIG. 13 shows temperature detectors 205a, 205b, and 205c corresponding to the lamps 2041, 2042, and 2045, respectively.

温度検出器205を各ランプ2041〜2047に対応して設けることにより、各ランプ2041〜2047による加熱テーブル103の加熱を独立に制御できる。   By providing the temperature detector 205 corresponding to each of the lamps 2041 to 2047, heating of the heating table 103 by each of the lamps 2041 to 2047 can be controlled independently.

図15は、図13に示す半導体酸化装置200が酸化の対象とする面発光レーザ素子の概略断面図である。図15を参照して、面発光レーザ素子10Cは、図6に示す面発光レーザ素子10の基板1、反射層2、共振器スペーサー層3、活性層4、共振器スペーサー層5、反射層6および選択酸化層7をそれぞれ基板1A、反射層2A、共振器スペーサー層3A、活性層4A、共振器スペーサー層5A、反射層6Aおよび選択酸化層77に代えたものであり、その他は、面発光レーザ素子10と同じである。   FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of a surface emitting laser element to be oxidized by the semiconductor oxidation apparatus 200 shown in FIG. Referring to FIG. 15, surface emitting laser element 10C includes substrate 1, reflecting layer 2, resonator spacer layer 3, active layer 4, resonator spacer layer 5 and reflecting layer 6 of surface emitting laser element 10 shown in FIG. And the selective oxidation layer 7 are replaced with the substrate 1A, the reflection layer 2A, the resonator spacer layer 3A, the active layer 4A, the resonator spacer layer 5A, the reflection layer 6A, and the selective oxidation layer 77, respectively. The same as the laser element 10.

基板1Aは、<110>方向に2度傾斜した(100)の面方位を有するn−GaAsからなる。反射層2Aは、低屈折率層21Aおよび高屈折率層22Aの対を一周期とした場合、35.5周期の[低屈折率層21A/高屈折率層22A]からなり、基板1A上に形成される。そして、低屈折率層21Aは、n−Al0.9Ga0.1Asからなり、高屈折率層22Aは、n−Al0.3Ga0.7Asからなる。また、面発光レーザ素子10Bの発振波長をλとした場合、低屈折率層21Aおよび高屈折率層22Aの各々は、λ/4n(nは各半導体層の屈折率)の膜厚を有する。 The substrate 1A is made of n-GaAs having a (100) plane orientation inclined by 2 degrees in the <110> direction. The reflection layer 2A is composed of [low refractive index layer 21A / high refractive index layer 22A] having a period of 35.5 when a pair of the low refractive index layer 21A and the high refractive index layer 22A is taken as one period, and is formed on the substrate 1A. It is formed. The low refractive index layer 21A is made of n-Al 0.9 Ga 0.1 As, and the high refractive index layer 22A is made of n-Al 0.3 Ga 0.7 As. Further, when the oscillation wavelength of the surface emitting laser element 10B was lambda 2, the thickness of each of the low refractive index layer 21A and the high-refractive index layer 22A is, λ 2 / 4n (n is the refractive index of each semiconductor layer) Have.

共振器スペーサー層3Aは、Al0.5Ga0.5Asからなり、反射層2A上に形成される。活性層4Aは、GaAs/Al0.5Ga0.5Asからなる3重量子井戸構造を有し、共振器スペーサー層3A上に形成される。 The resonator spacer layer 3A is made of Al 0.5 Ga 0.5 As and is formed on the reflective layer 2A. The active layer 4A has a triple quantum well structure made of GaAs / Al 0.5 Ga 0.5 As and is formed on the resonator spacer layer 3A.

共振器スペーサー層5Aは、Al0.5Ga0.5Asからなり、活性層4A上に形成される。反射層6Aは、低屈折率層61Aおよび高屈折率層62Aの対を一周期とした場合、28周期の[低屈折率層61A/高屈折率層62A]からなり、共振器スペーサー層5A上に形成される。そして、低屈折率層61Aは、p−Al0.9Ga0.1Asからなり、高屈折率層62Aは、p−Al0.3Ga0.7Asからなる。また、低屈折率層61Aおよび高屈折率層62Aの各々は、λ/4n(nは各半導体層の屈折率)の膜厚を有する。 The resonator spacer layer 5A is made of Al 0.5 Ga 0.5 As and is formed on the active layer 4A. The reflection layer 6A is composed of [low refractive index layer 61A / high refractive index layer 62A] of 28 periods when the pair of the low refractive index layer 61A and the high refractive index layer 62A is taken as one period, on the resonator spacer layer 5A. Formed. The low refractive index layer 61A is made of p-Al 0.9 Ga 0.1 As, and the high refractive index layer 62A is made of p-Al 0.3 Ga 0.7 As. Each of the low refractive index layer 61A and the high refractive index layer 62A has a film thickness of λ 2 / 4n (n is the refractive index of each semiconductor layer).

選択酸化層77は、30nmのp−Al0.99Ga0.01Asからなり、反射層6A中に設けられる。より具体的には、選択酸化層77は、反射層6Aにおいて共振器スペーサー層5A側から2周期目のp−Al0.9Ga0.1As中に設けられる。そして、選択酸化層77は、非酸化領域77aと酸化領域77bとからなる。 The selective oxidation layer 77 is made of 30 nm of p-Al 0.99 Ga 0.01 As, and is provided in the reflective layer 6A. More specifically, the selective oxidation layer 77 is provided in p-Al 0.9 Ga 0.1 As in the second period from the resonator spacer layer 5A side in the reflective layer 6A. The selective oxidation layer 77 includes a non-oxidized region 77a and an oxidized region 77b.

反射層2A,6Aの各々は、活性層4Aで発振した発振光をブラッグの多重反射により反射して活性層4Aに閉じ込める半導体分布ブラッグ反射器を構成する。   Each of the reflective layers 2A and 6A constitutes a semiconductor distributed Bragg reflector that reflects the oscillation light oscillated in the active layer 4A by Bragg multiple reflection and confines it in the active layer 4A.

また、選択酸化層77の酸化領域77bは、p側電極11および反射層6Aを介して注入された電流の活性層4Aへの注入経路を非酸化領域77aに制限する。これによって、活性層4Aに注入される電流は、面発光レーザ素子10Cの面内方向に広がることがなく、面発光レーザ素子10Cは、低閾値の電流で発振することができる。   The oxidized region 77b of the selective oxidation layer 77 restricts the injection path of the current injected through the p-side electrode 11 and the reflective layer 6A to the active layer 4A to the non-oxidized region 77a. Accordingly, the current injected into the active layer 4A does not spread in the in-plane direction of the surface emitting laser element 10C, and the surface emitting laser element 10C can oscillate with a low threshold current.

面発光レーザ素子10Cは、図7および図8に示す工程(a)〜(e)に従って製造される。この場合、図7に示す工程(a)において、反射層2Aのn−Al0.9Ga0.1As/n−Al0.3Ga0.7Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)およびセレン化水素(HSe)を原料として形成する。 The surface emitting laser element 10C is manufactured according to steps (a) to (e) shown in FIGS. In this case, in the step (a) shown in FIG. 7, n-Al 0.9 Ga 0.1 As / n-Al 0.3 Ga 0.7 As of the reflective layer 2A is changed to trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMA). TMG), arsine (AsH 3 ) and hydrogen selenide (H 2 Se) are used as raw materials.

さらに、共振器スペーサー層3AのAl0.5Ga0.5Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)およびアルシン(AsH)を原料として形成し、活性層4AのGaAs/Al0.5Ga0.5Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)およびアルシン(AsH)を原料として形成する。 Further, Al 0.5 Ga 0.5 As of the resonator spacer layer 3A is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), and arsine (AsH 3 ) as raw materials, and GaAs / Al 0. 5 Ga 0.5 As is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), and arsine (AsH 3 ) as raw materials.

さらに、共振器スペーサー層5AのAl0.5Ga0.5Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)およびアルシン(AsH)を原料として形成する。 Further, Al 0.5 Ga 0.5 As for the resonator spacer layer 5A is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), and arsine (AsH 3 ) as raw materials.

さらに、反射層6Aのp−Al0.9Ga0.1As/p−Al0.3Ga0.7Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成する。 Further, p-Al 0.9 Ga 0.1 As / p-Al 0.3 Ga 0.7 As trimethylaluminum reflective layer 6A (TMA), trimethyl gallium (TMG), arsine (AsH 3) and tetrabromide Carbonized carbon (CBr 4 ) is used as a raw material.

さらに、選択酸化層77のp−Al0.99Ga0.01Asをトリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成し、コンタクト層8のp−GaAsをトリメチルガリウム(TMG)、アルシン(AsH)および四臭化炭素(CBr)を原料として形成する。 Further, p-Al 0.99 Ga 0.01 As for the selective oxidation layer 77 is formed using trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), arsine (AsH 3 ), and carbon tetrabromide (CBr 4 ) as raw materials. Then, p-GaAs of the contact layer 8 is formed using trimethyl gallium (TMG), arsine (AsH 3 ), and carbon tetrabromide (CBr 4 ) as raw materials.

また、図8に示す工程(d)においては、基板1A(=ウェハ141)上に形成されたn個のメサ構造体41〜4n中のn個の選択酸化層77が半導体酸化装置200を用いて酸化される。   Further, in the step (d) shown in FIG. 8, the n selective oxidation layers 77 in the n mesa structures 41 to 4 n formed on the substrate 1 </ b> A (= wafer 141) use the semiconductor oxidation apparatus 200. It is oxidized.

半導体酸化装置200を用いた選択酸化層77の酸化について詳細に説明する。図7に示す工程(c)が終了すると、図7の工程(c)に示すn個の積層体41〜4nがウェハ141(=基板1)上に形成されている。そして、n個の積層体41〜4nが形成されたウェハ141を半導体試料240として試料トレイ206に載せ、試料トレイ206を反応容器201内の加熱テーブル203上に設置する。   The oxidation of the selective oxidation layer 77 using the semiconductor oxidation apparatus 200 will be described in detail. When step (c) shown in FIG. 7 is completed, n stacked bodies 41 to 4n shown in step (c) in FIG. 7 are formed on wafer 141 (= substrate 1). Then, the wafer 141 on which the n stacked bodies 41 to 4n are formed is placed on the sample tray 206 as the semiconductor sample 240, and the sample tray 206 is set on the heating table 203 in the reaction vessel 201.

その後、制御部226は、マスフローコントローラー212を制御し、所定流量の窒素ガスを、配管211,214,215、バルブ219および導入管207を介して反応容器201へ流す。これによって、反応容器201内は、窒素ガスによって置換される。   Thereafter, the control unit 226 controls the mass flow controller 212 to flow a predetermined flow rate of nitrogen gas into the reaction vessel 201 via the pipes 211, 214, 215, the valve 219 and the introduction pipe 207. Thereby, the inside of the reaction vessel 201 is replaced with nitrogen gas.

また、制御部226は、マスフローコントローラー212を制御し、5SLMの窒素ガスを配管211を介して気化器213へ流す。   Further, the control unit 226 controls the mass flow controller 212 to flow 5 SLM nitrogen gas to the vaporizer 213 via the pipe 211.

さらに、制御部226は、液体マスフローコントローラー210を制御し、50g/hrの水を水溜容器208から汲み上げて気化器213へ供給する。   Further, the control unit 226 controls the liquid mass flow controller 210 to pump 50 g / hr of water from the water reservoir 208 and supply it to the vaporizer 213.

そして、気化器213は、液体マスフローコントローラー210から供給された水を気化して水蒸気を生成し、その生成した水蒸気をマスフローコントローラー212から供給された窒素ガスをキャリアガスとして輸送し、水蒸気を配管214およびバルブ218を介して系外へ放出する。   The vaporizer 213 vaporizes the water supplied from the liquid mass flow controller 210 to generate water vapor, transports the generated water vapor using the nitrogen gas supplied from the mass flow controller 212 as a carrier gas, and supplies the water vapor to the pipe 214. And discharged outside the system through the valve 218.

これらの窒素ガスおよび水蒸気の供給系が平衡状態になったら、制御部226は、バルブ220を閉じ、バルブ219を開け、バルブ218を閉じる。これによって、50g/hrの水蒸気は、5SLMの窒素ガスによって輸送されて反応容器201へ供給される。   When these nitrogen gas and water vapor supply systems are in an equilibrium state, the control unit 226 closes the valve 220, opens the valve 219, and closes the valve 218. Thus, 50 g / hr of water vapor is transported by 5 SLM nitrogen gas and supplied to the reaction vessel 201.

次に、制御部226は、ランプ2041〜2047を制御し、ランプ2041付近の加熱テーブル203の温度が430℃になり、ランプ2042〜2047付近の加熱テーブル203の温度が427〜429℃になるように加熱テーブル203を加熱する。   Next, the control unit 226 controls the lamps 2041 to 2047 so that the temperature of the heating table 203 near the lamp 2041 becomes 430 ° C., and the temperature of the heating table 203 near the lamps 2042 to 2047 becomes 427 to 429 ° C. The heating table 203 is heated.

この加熱テーブル203の外周部を427〜429℃に加熱し、加熱テーブル203の中央部を430℃に加熱し、5SLMの窒素ガスと50g/hrの水蒸気とを反応容器201に流した状態を所定時間保持する。   The outer peripheral portion of the heating table 203 is heated to 427 to 429 ° C., the central portion of the heating table 203 is heated to 430 ° C., and a state where 5 SLM nitrogen gas and 50 g / hr of water vapor are caused to flow into the reaction vessel 201 is predetermined. Hold for hours.

これによって、p−Al0.99Ga0.01Asからなる選択酸化層77は、外周部から酸化され、非酸化領域77aおよび酸化領域77bが反射層6A中に形成される。 Thereby, the selective oxidation layer 77 made of p-Al 0.99 Ga 0.01 As is oxidized from the outer peripheral portion, and a non-oxidized region 77a and an oxidized region 77b are formed in the reflective layer 6A.

そして、所定時間が経過すると、制御部226は、バルブ218を開け、バルブ219を閉じ、バルブ220を開けるように制御し、さらに、加熱を停止するようにランプ2041〜2047を制御する。   When a predetermined time elapses, the control unit 226 controls to open the valve 218, close the valve 219, open the valve 220, and further control the lamps 2041 to 2047 to stop heating.

そうすると、半導体試料240は、マスフローコントローラー217から供給された窒素ガスによって急冷される。これによって、半導体酸化装置200を用いた選択酸化層77の酸化が終了する。   Then, the semiconductor sample 240 is rapidly cooled by the nitrogen gas supplied from the mass flow controller 217. Thereby, the oxidation of the selective oxidation layer 77 using the semiconductor oxidation apparatus 200 is completed.

半導体酸化装置200を用いて選択酸化層77を酸化し、ウェハ141上に製造した複数の面発光レーザ素子10Cにおける非酸化領域77aの直径の分布を調べた。その結果、非酸化領域77aの直径は、平均で4.0μmであり、直径のバラツキは、平均で±5%以下であった。   The selective oxidation layer 77 was oxidized using the semiconductor oxidation device 200, and the diameter distribution of the non-oxidized regions 77a in the plurality of surface emitting laser elements 10C manufactured on the wafer 141 was examined. As a result, the diameter of the non-oxidized region 77a was 4.0 μm on average, and the variation in diameter was ± 5% or less on average.

このように、半導体酸化装置200を用いて選択酸化層77を酸化することにより、非酸化領域77aの直径のバラツキを基準値(=±5%)以下に抑制できた。非酸化領域77aの直径のバラツキが平均で±5%以下になったのは、半導体試料240の外周部を427〜429℃に加熱し、半導体試料240の内周部を430℃に加熱して選択酸化層77を酸化したからである。   Thus, by oxidizing the selective oxidation layer 77 using the semiconductor oxidation apparatus 200, the variation in the diameter of the non-oxidized region 77a can be suppressed to a reference value (= ± 5%) or less. The average variation in the diameter of the non-oxidized region 77a is ± 5% or less because the outer peripheral portion of the semiconductor sample 240 is heated to 427 to 429 ° C., and the inner peripheral portion of the semiconductor sample 240 is heated to 430 ° C. This is because the selective oxidation layer 77 is oxidized.

そして、この外周部の設定温度(=427〜429℃)および中央部の設定温度(=430℃)は、実験結果に基づいて決定された温度である。比較のために、半導体酸化装置200において、ランプ2041〜2047の全ての設定温度を430℃に設定して選択酸化層77を酸化した場合、非酸化領域77aの直径は、平均で3.7μmであり、直径のバラツキは、平均で±10%であった。そして、ウェハ141の中心付近においては、非酸化領域77aの直径が相対的に長く、ウェハ141の外周部においては、非酸化領域77aの直径が相対的に短かった。   And the set temperature (= 427-429 degreeC) of this outer peripheral part and the set temperature (= 430 degreeC) of a center part are the temperature determined based on the experimental result. For comparison, in the semiconductor oxidation apparatus 200, when all the set temperatures of the lamps 2041 to 2047 are set to 430 ° C. and the selective oxidation layer 77 is oxidized, the non-oxidized region 77a has an average diameter of 3.7 μm. The diameter variation was ± 10% on average. In the vicinity of the center of the wafer 141, the diameter of the non-oxidized region 77a is relatively long, and in the outer peripheral portion of the wafer 141, the diameter of the non-oxidized region 77a is relatively short.

ウェハ141の中心付近において非酸化領域77aの直径が相対的に長いのは、ウェハ141の中心付近では、結晶成長された選択酸化膜77(=p−Al0.99Ga0.01As)の膜厚が相対的に薄く、選択酸化膜77(=p−Al0.99Ga0.01As)の酸化速度が相対的に遅いからであり、ウェハ141の外周部において非酸化領域77aの直径が相対的に短いのは、ウェハ141の外周部では、結晶成長された選択酸化層77(=p−Al0.99Ga0.01As)の膜厚が相対的に厚く、選択酸化膜77(=p−Al0.99Ga0.01As)の酸化速度が相対的に速いからである(図4および図10参照)。 The diameter of the non-oxidized region 77a is relatively long near the center of the wafer 141 because the selective oxide film 77 (= p-Al 0.99 Ga 0.01 As) having undergone crystal growth is near the center of the wafer 141. This is because the film thickness is relatively thin and the oxidation rate of the selective oxide film 77 (= p-Al 0.99 Ga 0.01 As) is relatively slow, and the diameter of the non-oxidized region 77 a at the outer peripheral portion of the wafer 141. Is relatively short at the outer peripheral portion of the wafer 141, the film thickness of the selective oxide layer 77 (= p-Al 0.99 Ga 0.01 As) on which the crystal is grown is relatively thick. This is because (= p-Al 0.99 Ga 0.01 As) has a relatively high oxidation rate (see FIGS. 4 and 10).

そこで、ウェハ141の外周部における選択酸化膜77(=p−Al0.99Ga0.01As)の酸化速度を遅くするために、ウェハ141の外周部141Aの設定温度をウェハ141の内周部141Bの設定温度(=430℃)よりも低い427〜429℃に設定した。その結果、上述したように、非酸化領域77aの直径は、平均で4.0μmであり、直径のバラツキは、平均で±5%以下になった。 Therefore, in order to slow down the oxidation rate of the selective oxide film 77 (= p-Al 0.99 Ga 0.01 As) in the outer peripheral portion of the wafer 141, the set temperature of the outer peripheral portion 141A of the wafer 141 is set to the inner peripheral portion of the wafer 141. It set to 427-429 degreeC lower than the preset temperature (= 430 degreeC) of the part 141B. As a result, as described above, the diameter of the non-oxidized region 77a was 4.0 μm on average, and the variation in diameter was ± 5% or less on average.

したがって、外周部の設定温度(=427〜429℃)および内周部の設定温度(=430℃)は、実験結果に基づいて決定された温度である。   Therefore, the set temperature of the outer peripheral portion (= 427 to 429 ° C.) and the set temperature of the inner peripheral portion (= 430 ° C.) are temperatures determined based on experimental results.

なお、図13に示す半導体酸化装置200は、面発光レーザ素子10,10A,10Bの選択酸化層7,71,56を酸化の対象としてもよい。   In the semiconductor oxidation apparatus 200 shown in FIG. 13, the selective oxidation layers 7, 71, 56 of the surface emitting laser elements 10, 10A, 10B may be subjected to oxidation.

その他は、実施の形態1と同じである。   Others are the same as in the first embodiment.

[実施の形態3]
図16は、実施の形態3による半導体酸化装置の概略図である。図16を参照して、実施の形態3による半導体酸化装置300は、反応容器301と、基台302と、加熱テーブル303と、回転軸304と、ヒータ305と、温度検出器306と、試料トレイ307と、導入管308と、バブラ309と、配管310〜313,321と、マスフローコントローラー314,315と、バルブ316〜318と、排気管319と、水捕集器320と、制御部322とを備える。
[Embodiment 3]
FIG. 16 is a schematic diagram of a semiconductor oxidation apparatus according to the third embodiment. Referring to FIG. 16, a semiconductor oxidation apparatus 300 according to Embodiment 3 includes a reaction vessel 301, a base 302, a heating table 303, a rotating shaft 304, a heater 305, a temperature detector 306, and a sample tray. 307, an introduction pipe 308, a bubbler 309, pipes 310 to 313, 321, a mass flow controller 314, 315, valves 316 to 318, an exhaust pipe 319, a water collector 320, and a control unit 322. Prepare.

基台302は、反応容器301内に配置される。加熱テーブル303は、基台302上に設置され、回転軸304の一方端に固定される。回転軸304は、一部が反応容器301内に配置され、矢印323の方向に回動可能に反応容器301の底面に固定される。   The base 302 is disposed in the reaction vessel 301. The heating table 303 is installed on the base 302 and is fixed to one end of the rotating shaft 304. A part of the rotating shaft 304 is disposed in the reaction vessel 301 and is fixed to the bottom surface of the reaction vessel 301 so as to be rotatable in the direction of an arrow 323.

ヒータ305は、基台302内に内蔵される。温度検出器306は、先端が加熱テーブル303中に埋め込まれるように基台302内に配置される。試料トレイ307は、カーボンからなり、加熱テーブル303の一主面上に配置される。   The heater 305 is built in the base 302. The temperature detector 306 is disposed in the base 302 so that the tip is embedded in the heating table 303. The sample tray 307 is made of carbon and is disposed on one main surface of the heating table 303.

導入管308は、一部が反応容器301内に配置され、一方端が加熱テーブル303よりも上側に配置されるように反応容器301の上面に固定される。そして、導入管308の一方端は、広くなっている。   The introduction pipe 308 is fixed to the upper surface of the reaction container 301 so that a part thereof is disposed in the reaction container 301 and one end thereof is disposed above the heating table 303. The one end of the introduction pipe 308 is wide.

配管310は、一方端がバブラ309に保持された水330中に浸漬される。配管311は、一方端がバブラ309に連結される。配管312は、一方端が導入管308に連結され、他方端が配管311に連結される。配管313は、一方端が配管312に連結される。   The pipe 310 is immersed in water 330 held at one end by a bubbler 309. One end of the pipe 311 is connected to the bubbler 309. The pipe 312 has one end connected to the introduction pipe 308 and the other end connected to the pipe 311. One end of the pipe 313 is connected to the pipe 312.

マスフローコントローラー314は、配管310中に配設され、マスフローコントローラー315は、配管313中に配設される。バルブ316は、配管311の他方端の近傍で配管311中に配設される。バルブ317は、配管311と配管312との連結部と、配管312と配管313との連結部との間で配管313中に配設される。バルブ318は、配管312と配管313との連結部の近傍で配管313中に配設される。   The mass flow controller 314 is disposed in the pipe 310, and the mass flow controller 315 is disposed in the pipe 313. The valve 316 is disposed in the pipe 311 in the vicinity of the other end of the pipe 311. The valve 317 is disposed in the pipe 313 between a connection part between the pipe 311 and the pipe 312 and a connection part between the pipe 312 and the pipe 313. The valve 318 is disposed in the pipe 313 in the vicinity of the connection portion between the pipe 312 and the pipe 313.

排気管319は、一方端が反応容器301の側面に連結され、他方端が水捕集器320中に配置される。配管321は、一方端が水捕集器320に連結される。   One end of the exhaust pipe 319 is connected to the side surface of the reaction vessel 301, and the other end is disposed in the water collector 320. One end of the pipe 321 is connected to the water collector 320.

反応容器301は、基台302、加熱テーブル303、回転軸304の一部、ヒータ305、温度検出器306、試料トレイ307、および導入管308の一部を収納する。加熱テーブル303は、試料トレイ307を支持する。   The reaction vessel 301 accommodates a base 302, a heating table 303, a part of a rotating shaft 304, a heater 305, a temperature detector 306, a sample tray 307, and a part of an introduction tube 308. The heating table 303 supports the sample tray 307.

回転軸304は、制御部322からの制御に従って加熱テーブル303を矢印323の方向に回転させる。ヒータ305は、制御部322からの制御に従って加熱テーブル303および試料トレイ307を介して半導体試料340を加熱する。   The rotating shaft 304 rotates the heating table 303 in the direction of the arrow 323 according to the control from the control unit 322. The heater 305 heats the semiconductor sample 340 via the heating table 303 and the sample tray 307 according to control from the control unit 322.

温度検出器306は、加熱テーブル303の温度Tsを検出し、その検出した温度Tsを制御部322へ出力する。試料トレイ307は、半導体試料340を支持する。導入管308は、バルブ317を介して供給された窒素ガスおよび水蒸気を反応容器301内へ導入するとともに、バルブ318を介して供給された窒素ガスを反応容器301内へ導入する。   The temperature detector 306 detects the temperature Ts of the heating table 303 and outputs the detected temperature Ts to the control unit 322. The sample tray 307 supports the semiconductor sample 340. The introduction pipe 308 introduces nitrogen gas and water vapor supplied via the valve 317 into the reaction vessel 301 and introduces nitrogen gas supplied via the valve 318 into the reaction vessel 301.

バブラ309は、ヒータ(図示せず)によって85℃程度に加熱された水330を保持し、配管310を介して所定流量の窒素ガスが供給されると、窒素ガスをキャリアガスとして85℃程度の水蒸気を配管311へ供給する。   The bubbler 309 holds the water 330 heated to about 85 ° C. by a heater (not shown), and when a predetermined flow rate of nitrogen gas is supplied via the pipe 310, the nitrogen gas is used as a carrier gas and the temperature is about 85 ° C. Steam is supplied to the pipe 311.

配管310は、マスフローコントローラー314から供給された窒素ガスをバブラ309に保持された水330中へ放出する。配管311は、バブラ309から供給された窒素ガスおよび水蒸気をバルブ316を介して外部へ放出し、または配管312へ供給する。   The pipe 310 releases the nitrogen gas supplied from the mass flow controller 314 into the water 330 held in the bubbler 309. The pipe 311 discharges the nitrogen gas and water vapor supplied from the bubbler 309 to the outside via the valve 316 or supplies them to the pipe 312.

配管312は、配管311から供給された窒素ガスおよび水蒸気を導入管308へ供給するとともに、配管313から供給された窒素ガスを導入管308へ供給する。配管313は、マスフローコントローラー315を介して供給された窒素ガスをバルブ318を介して配管312へ供給する。   The pipe 312 supplies the nitrogen gas and water vapor supplied from the pipe 311 to the introduction pipe 308 and supplies the nitrogen gas supplied from the pipe 313 to the introduction pipe 308. The pipe 313 supplies the nitrogen gas supplied via the mass flow controller 315 to the pipe 312 via the valve 318.

マスフローコントローラー314は、制御部322からの制御に従って、他方端に供給された窒素ガスの流量を所定流量に設定して配管310へ供給する。マスフローコントローラー315は、制御部322からの制御に従って、他方端に供給された窒素ガスの流量を所定流量に設定して配管313へ供給する。   The mass flow controller 314 sets the flow rate of the nitrogen gas supplied to the other end to a predetermined flow rate and supplies it to the pipe 310 according to the control from the control unit 322. The mass flow controller 315 sets the flow rate of the nitrogen gas supplied to the other end to a predetermined flow rate and supplies it to the pipe 313 in accordance with the control from the control unit 322.

バルブ316は、配管311に供給された窒素ガスおよび水蒸気を外部へ放出し、または窒素ガスおよび水蒸気の外部への放出を停止する。バルブ317は、配管311から供給された窒素ガスおよび水蒸気を導入管308の方向へ供給し、または窒素ガスおよび水蒸気の導入管308の方向への供給を停止する。バルブ318は、窒素ガスを配管312へ供給し、または窒素ガスの配管312への供給を停止する。   The valve 316 releases the nitrogen gas and water vapor supplied to the pipe 311 to the outside, or stops releasing the nitrogen gas and water vapor to the outside. The valve 317 supplies nitrogen gas and water vapor supplied from the pipe 311 in the direction of the introduction pipe 308 or stops supply of nitrogen gas and water vapor in the direction of the introduction pipe 308. The valve 318 supplies nitrogen gas to the pipe 312 or stops supplying nitrogen gas to the pipe 312.

排気管319は、反応容器301内の窒素ガスおよび水蒸気を水捕集器320へ供給する。水捕集器320は、排気管319から供給された窒素ガスおよび水蒸気のうち、水蒸気を捕集し、窒素ガスを配管321を介して外部へ放出する。配管321は、水捕集器320に供給された窒素ガスを外部へ放出する。   The exhaust pipe 319 supplies nitrogen gas and water vapor in the reaction vessel 301 to the water collector 320. The water collector 320 collects water vapor from the nitrogen gas and water vapor supplied from the exhaust pipe 319 and discharges the nitrogen gas to the outside through the pipe 321. The pipe 321 releases the nitrogen gas supplied to the water collector 320 to the outside.

制御部322は、サイリスタ温度制御回路の機能を有し、後述する方法によって、半導体試料340の面内方向における酸化速度の分布が基準値以下になる好適な温度に加熱テーブル303を加熱するようにヒータ305を制御する。   The control unit 322 has a function of a thyristor temperature control circuit, and heats the heating table 303 to a suitable temperature at which the distribution of the oxidation rate in the in-plane direction of the semiconductor sample 340 is equal to or less than a reference value by a method described later. The heater 305 is controlled.

また、制御部322は、窒素ガスの流量を所定流量に設定するようにマスフローコントローラー314,315を制御する。さらに、制御部322は、バルブ316〜318の開閉を制御する。   In addition, the control unit 322 controls the mass flow controllers 314 and 315 so that the flow rate of nitrogen gas is set to a predetermined flow rate. Further, the control unit 322 controls opening and closing of the valves 316 to 318.

なお、配管311,312、導入管308および反応容器301内は、水蒸気が液化しない温度に加熱されている。   The pipes 311 and 312, the introduction pipe 308, and the reaction vessel 301 are heated to a temperature at which water vapor is not liquefied.

図17は、図16に示す加熱テーブル303およびヒータ305の平面図である。図17を参照して、ヒータ305は、ヒータ305A,305Bからなる。ヒータ305A,305Bの各々は、ニクロム線からなる抵抗加熱ヒータによって構成される。加熱テーブル303は、略円形の平面形状を有する。そして、ヒータ305Aは、加熱テーブル303の円周に沿って加熱テーブル303の内部に配置され、ヒータ305Bは、ヒータ305Aの内側に配置される。   FIG. 17 is a plan view of the heating table 303 and the heater 305 shown in FIG. Referring to FIG. 17, heater 305 includes heaters 305A and 305B. Each of the heaters 305A and 305B is constituted by a resistance heater made of nichrome wire. The heating table 303 has a substantially circular planar shape. The heater 305A is arranged inside the heating table 303 along the circumference of the heating table 303, and the heater 305B is arranged inside the heater 305A.

このように、ヒータ305は、外側に配置されたヒータ305Aと、内側に配置されたヒータ305Bとからなる。そして、ヒータ305A,305Bは、制御部322からの制御に従って、相互に独立に加熱テーブル303を加熱する。したがって、制御部322は、温度検出器306から受けた温度Tsに基づいて、ヒータ305Aによって加熱される加熱テーブル303の設定温度と、ヒータ305Bによって加熱される加熱テーブル303の設定温度とを独立に設定し、その設定した設定温度になるようにヒータ305A,305Bを独立に制御する。   As described above, the heater 305 includes the heater 305A disposed on the outside and the heater 305B disposed on the inside. The heaters 305 </ b> A and 305 </ b> B heat the heating table 303 independently of each other according to control from the control unit 322. Therefore, the control unit 322 independently sets the set temperature of the heating table 303 heated by the heater 305A and the set temperature of the heating table 303 heated by the heater 305B based on the temperature Ts received from the temperature detector 306. The heaters 305A and 305B are independently controlled so that the set temperature is set.

図16に示す半導体酸化装置300は、面発光レーザ素子10Cが製造される場合、図8に示す工程(d)において、p−Al0.99Ga0.01Asからなる選択酸化層77を選択酸化して非酸化領域77aおよび酸化領域77bを形成する。 When the surface emitting laser element 10C is manufactured, the semiconductor oxidation apparatus 300 shown in FIG. 16 selects the selective oxidation layer 77 made of p-Al 0.99 Ga 0.01 As in the step (d) shown in FIG. Oxidation forms a non-oxidized region 77a and an oxidized region 77b.

半導体酸化装置300を用いた選択酸化層77の酸化について詳細に説明する。図7に示す工程(c)が終了すると、図7の工程(c)に示すn個のメサ構造体41〜4nがウェハ141(=基板1)上に形成されている。そして、n個のメサ構造体41〜4nが形成されたウェハ141を半導体試料340として試料トレイ307に載せ、試料トレイ307を反応容器301内の加熱テーブル303上に設置する。   The oxidation of the selective oxidation layer 77 using the semiconductor oxidation apparatus 300 will be described in detail. When step (c) shown in FIG. 7 is completed, n mesa structures 41 to 4n shown in step (c) in FIG. 7 are formed on wafer 141 (= substrate 1). Then, the wafer 141 on which the n mesa structures 41 to 4n are formed is placed on the sample tray 307 as the semiconductor sample 340, and the sample tray 307 is set on the heating table 303 in the reaction vessel 301.

その後、制御部322は、5SLMの窒素ガスを流すようにマスフローコントローラー315を制御し、マスフローコントローラー315は、制御部322からの制御に応じて、5SLMの窒素ガスをキャリアガスとして配管313,312、バルブ318および導入管308を介して反応容器301へ流す。これによって、反応容器301内は、窒素ガスによって置換される。   Thereafter, the control unit 322 controls the mass flow controller 315 to flow 5 SLM nitrogen gas, and the mass flow controller 315 performs piping 313, 312 with 5 SLM nitrogen gas as a carrier gas in accordance with control from the control unit 322. It flows to the reaction vessel 301 through the valve 318 and the introduction pipe 308. Thereby, the inside of the reaction vessel 301 is replaced with nitrogen gas.

また、制御部322は、窒素ガスを流すようにマスフローコントローラー314を制御し、マスフローコントローラー314は、制御部322からの制御に応じて、窒素ガスを配管310を介してバブラ309へ流す。これにより、バブラ309内に保持された85℃の水330は、窒素ガスによってバブリングされ、バブラ309は、水蒸気を配管311,312、バルブ317および導入管308を介して反応容器301へ供給する。すなわち、バブラ309は、酸化材料を反応容器301へ供給する。   In addition, the control unit 322 controls the mass flow controller 314 to flow nitrogen gas, and the mass flow controller 314 flows nitrogen gas to the bubbler 309 via the pipe 310 in accordance with control from the control unit 322. As a result, 85 ° C. water 330 held in the bubbler 309 is bubbled by nitrogen gas, and the bubbler 309 supplies water vapor to the reaction vessel 301 via the pipes 311, 312, the valve 317 and the introduction pipe 308. That is, the bubbler 309 supplies the oxidation material to the reaction vessel 301.

さらに、制御部322は、温度検出器306の設定温度を430℃に設定するとともに、ヒータ305Bを制御するサイリスタ温度制御回路の出力電力を60%に設定し、ヒータ305Aを制御するサイリスタ温度制御回路の出力電力を58%に設定してヒータ305A,305Bを制御する。   Furthermore, the control unit 322 sets the set temperature of the temperature detector 306 to 430 ° C., sets the output power of the thyristor temperature control circuit that controls the heater 305B to 60%, and controls the heater 305A. Is set to 58% to control the heaters 305A and 305B.

そして、水蒸気と5SLMの窒素ガスとを反応容器301に流した状態で、ヒータ305A,305Bは、制御部322からの制御に従って、加熱テーブル303を加熱し、所定時間保持する。   The heaters 305A and 305B heat the heating table 303 according to the control from the control unit 322 and hold it for a predetermined time in a state where water vapor and 5SLM nitrogen gas are allowed to flow into the reaction vessel 301.

これによって、p−Al0.99Ga0.01Asからなる選択酸化層77は、外周部から酸化され、非酸化領域77aおよび酸化領域77bが反射層6A中に形成される。 Thereby, the selective oxidation layer 77 made of p-Al 0.99 Ga 0.01 As is oxidized from the outer peripheral portion, and a non-oxidized region 77a and an oxidized region 77b are formed in the reflective layer 6A.

そして、所定時間が経過すると、制御部322は、加熱を停止するようにヒータ305A,305Bを制御する。同時に、制御部322は、水蒸気と5SLMの窒素ガスとを反応容器301に流すのを停止するようにバルブ316とバルブ317とを開閉し、バルブ318を開き、マスフローコントローラ315を介して窒素ガスを反応容器301へ導入する。   And when predetermined time passes, the control part 322 controls heater 305A, 305B so that a heating may be stopped. At the same time, the control unit 322 opens and closes the valve 316 and the valve 317 so as to stop the flow of water vapor and 5 SLM nitrogen gas to the reaction vessel 301, opens the valve 318, and supplies nitrogen gas via the mass flow controller 315. Introduce into the reaction vessel 301.

そうすると、半導体試料340は、急冷され、半導体酸化装置300を用いた選択酸化層77の酸化が終了する。   Then, the semiconductor sample 340 is rapidly cooled, and the oxidation of the selective oxidation layer 77 using the semiconductor oxidation apparatus 300 is completed.

半導体酸化装置300を用いて選択酸化層77を酸化し、ウェハ141上に製造した複数の面発光レーザ素子10Cにおける非酸化領域77aの直径の分布を調べた。その結果、非酸化領域77aの直径は、平均で3.0μmであり、直径のバラツキは、平均で±2%以下であった。   The selective oxidation layer 77 was oxidized using the semiconductor oxidation device 300, and the diameter distribution of the non-oxidized regions 77a in the plurality of surface emitting laser elements 10C manufactured on the wafer 141 was examined. As a result, the diameter of the non-oxidized region 77a was 3.0 μm on average, and the variation in diameter was ± 2% or less on average.

このように、半導体酸化装置300を用いて選択酸化層77を酸化することにより、非酸化領域77aの直径のバラツキを基準値(=±5%)以下に抑制できた。非酸化領域77aの直径のバラツキが±5%以下になったのは、半導体試料340の外周部を出力電力を58%に設定したヒータ305Aによって加熱し、半導体試料340の中央部を出力電力を60%に設定したヒータ305Bによって加熱して選択酸化層77を酸化したからである。   Thus, by oxidizing the selective oxidation layer 77 using the semiconductor oxidation device 300, the variation in the diameter of the non-oxidized region 77a can be suppressed to a reference value (= ± 5%) or less. The variation in the diameter of the non-oxidized region 77a is ± 5% or less because the outer periphery of the semiconductor sample 340 is heated by the heater 305A with the output power set to 58%, and the central portion of the semiconductor sample 340 is output with the output power. This is because the selective oxidation layer 77 is oxidized by heating with the heater 305B set to 60%.

そして、この出力電力の設定は、実験結果に基づいて決定された出力である。半導体酸化装置300において、温度検出器306の設定温度を430℃に設定するとともに、ヒータ305Bを制御するサイリスタ制御回路の出力電力を60%に設定し、加熱テーブル303の全域において430℃になるようにヒータ305Aを制御するサイリスタ制御回路の出力電力を調整して選択酸化層77を酸化した結果、非酸化領域7aの直径は、平均で2.8μmであり、直径のバラツキは、平均で±10%であった。そして、ウェハ141の中心付近においては、非酸化領域77aの直径が相対的に長く、ウェハ141の外周部においては、非酸化領域77aの直径が相対的に短かった。   The output power setting is an output determined based on the experimental result. In the semiconductor oxidation apparatus 300, the set temperature of the temperature detector 306 is set to 430 ° C., the output power of the thyristor control circuit that controls the heater 305B is set to 60%, and the heating table 303 is set to 430 ° C. throughout the entire area. As a result of adjusting the output power of the thyristor control circuit that controls the heater 305A to oxidize the selective oxidation layer 77, the non-oxidized region 7a has an average diameter of 2.8 μm and an average diameter variation of ± 10. %Met. In the vicinity of the center of the wafer 141, the diameter of the non-oxidized region 77a is relatively long, and in the outer peripheral portion of the wafer 141, the diameter of the non-oxidized region 77a is relatively short.

ウェハ141の中心付近において非酸化領域77aの直径が相対的に長いのは、ウェハ141の中心付近では、結晶成長された選択酸化膜77(=p−Al0.99Ga0.01As)の膜厚が相対的に薄く、選択酸化膜77(=p−Al0.99Ga0.01As)の酸化速度が相対的に遅いからであり、ウェハ141の外周部において非酸化領域77aの直径が相対的に短いのは、ウェハ141の外周部では、結晶成長された選択酸化層77(=p−Al0.99Ga0.01As)の膜厚が相対的に厚く、選択酸化膜77(=p−Al0.99Ga0.01As)の酸化速度が相対的に速いからである(図4および図10参照)。 The diameter of the non-oxidized region 77a is relatively long near the center of the wafer 141 because the selective oxide film 77 (= p-Al 0.99 Ga 0.01 As) having undergone crystal growth is near the center of the wafer 141. This is because the film thickness is relatively thin and the oxidation rate of the selective oxide film 77 (= p-Al 0.99 Ga 0.01 As) is relatively slow, and the diameter of the non-oxidized region 77 a at the outer peripheral portion of the wafer 141. Is relatively short at the outer peripheral portion of the wafer 141, the film thickness of the selective oxide layer 77 (= p-Al 0.99 Ga 0.01 As) on which the crystal is grown is relatively thick. This is because (= p-Al 0.99 Ga 0.01 As) has a relatively high oxidation rate (see FIGS. 4 and 10).

そこで、ウェハ141の外周部における選択酸化膜77(=p−Al0.99Ga0.01As)の酸化速度を遅くするために、ウェハ141の外周部141Aを加熱するヒータ305Aの出力電力をウェハ141の中央部141Bを加熱するヒータ305Bの出力電力(60%)よりも低い58%に設定した。その結果、上述したように、非酸化領域77aの直径は、平均で4.0μmであり、直径のバラツキは、平均で±5%以下になった。 Therefore, in order to slow down the oxidation rate of the selective oxide film 77 (= p-Al 0.99 Ga 0.01 As) at the outer peripheral portion of the wafer 141, the output power of the heater 305A for heating the outer peripheral portion 141A of the wafer 141 is changed. It was set to 58%, which is lower than the output power (60%) of the heater 305B that heats the central portion 141B of the wafer 141. As a result, as described above, the diameter of the non-oxidized region 77a was 4.0 μm on average, and the variation in diameter was ± 5% or less on average.

したがって、ウェハ141の外周部141Aを加熱するヒータ305Aの出力電力およびウェハ141の中央部141Bを加熱するヒータ305Bの出力電力は、実験結果に基づいて決定された温度である。   Therefore, the output power of the heater 305A that heats the outer peripheral portion 141A of the wafer 141 and the output power of the heater 305B that heats the central portion 141B of the wafer 141 are temperatures determined based on experimental results.

なお、図16に示す半導体酸化装置300は、面発光レーザ素子10,10A,10Bの選択酸化層7,71,56を酸化の対象としてもよい。   In the semiconductor oxidation apparatus 300 shown in FIG. 16, the selective oxidation layers 7, 71, 56 of the surface emitting laser elements 10, 10A, 10B may be subjected to oxidation.

その他は、実施の形態1と同じである。   Others are the same as in the first embodiment.

[実施の形態4]
図18は、実施の形態4による半導体酸化装置の概略図である。図18を参照して、実施の形態4による半導体酸化装置400は、反応容器401と、加熱テーブル402と、回転軸403と、ランプハウス404と、ランプ405と、バブラ406と、配管407〜410,418と、マスフローコントローラー411,412と、バルブ413〜415と、排気管416と、水捕集器417と、制御部419とを備える。
[Embodiment 4]
FIG. 18 is a schematic diagram of a semiconductor oxidation apparatus according to the fourth embodiment. Referring to FIG. 18, the semiconductor oxidation apparatus 400 according to the fourth embodiment includes a reaction vessel 401, a heating table 402, a rotating shaft 403, a lamp house 404, a lamp 405, a bubbler 406, and pipes 407 to 410. , 418, mass flow controllers 411 and 412, valves 413 to 415, an exhaust pipe 416, a water collector 417, and a control unit 419.

加熱テーブル402は、回転軸403の一方端に固定される。回転軸403は、一部が反応容器401内に配置され、矢印420の方向に回動可能に反応容器401の底面に固定される。   The heating table 402 is fixed to one end of the rotating shaft 403. A part of the rotating shaft 403 is disposed in the reaction vessel 401 and is fixed to the bottom surface of the reaction vessel 401 so as to be rotatable in the direction of an arrow 420.

ランプハウス404は、反応容器401の上面に設置される。ランプ405は、ランプハウス404内に設置される。配管407は、一方端がバブラ406に保持された水430中に浸漬される。配管408は、一方端がバブラ406に連結される。配管409は、一方端が導入管408に連結され、他方端が反応容器401内に設置される。配管410は、一方端が配管409に連結される。   The lamp house 404 is installed on the upper surface of the reaction vessel 401. The lamp 405 is installed in the lamp house 404. The pipe 407 is immersed in water 430 held at one end by the bubbler 406. One end of the pipe 408 is connected to the bubbler 406. The pipe 409 has one end connected to the introduction pipe 408 and the other end installed in the reaction vessel 401. One end of the pipe 410 is connected to the pipe 409.

マスフローコントローラー411は、配管407中に配設され、マスフローコントローラー412は、配管410中に配設される。バルブ413は、配管408の他方端の近傍で配管408中に配設される。バルブ414は、配管408と配管409との連結部と、配管409と配管410との連結部との間で配管409中に配設される。バルブ415は、配管409と配管410との連結部の近傍で配管410中に配設される。   The mass flow controller 411 is disposed in the pipe 407, and the mass flow controller 412 is disposed in the pipe 410. The valve 413 is disposed in the pipe 408 in the vicinity of the other end of the pipe 408. The valve 414 is disposed in the pipe 409 between a connection part between the pipe 408 and the pipe 409 and a connection part between the pipe 409 and the pipe 410. The valve 415 is disposed in the pipe 410 in the vicinity of the connection portion between the pipe 409 and the pipe 410.

排気管416は、一方端が反応容器401の側面に連結され、他方端が水捕集器417中に配置される。配管418は、一方端が水捕集器417に連結される。   One end of the exhaust pipe 416 is connected to the side surface of the reaction vessel 401, and the other end is disposed in the water collector 417. One end of the pipe 418 is connected to the water collector 417.

反応容器401は、加熱テーブル402、回転軸403の一部および配管409の一部を収納する。加熱テーブル402は、半導体試料440を支持する。   The reaction container 401 accommodates the heating table 402, a part of the rotating shaft 403, and a part of the piping 409. The heating table 402 supports the semiconductor sample 440.

回転軸403は、制御部419からの制御に従って加熱テーブル402を矢印420の方向に回転させる。ランプハウス404は、ランプ405を収納する。ランプ405は、制御部419からの制御に従って半導体試料440を上側から加熱する。   The rotating shaft 403 rotates the heating table 402 in the direction of the arrow 420 in accordance with control from the control unit 419. The lamp house 404 stores the lamp 405. The lamp 405 heats the semiconductor sample 440 from above according to control from the control unit 419.

バブラ406は、ヒータ(図示せず)によって85℃程度に加熱された水430を保持し、配管407を介して所定流量の窒素ガスが供給されると、窒素ガスをキャリアガスとして85℃程度の水蒸気を配管408へ供給する。   The bubbler 406 holds the water 430 heated to about 85 ° C. by a heater (not shown), and when a predetermined amount of nitrogen gas is supplied through the pipe 407, the bubbler 406 uses the nitrogen gas as a carrier gas at about 85 ° C. Steam is supplied to the pipe 408.

配管407は、マスフローコントローラー411から供給された窒素ガスをバブラ406に保持された水430中へ放出する。配管408は、バブラ406から供給された窒素ガスおよび水蒸気をバルブ413を介して外部へ放出し、または配管409へ供給する。   The pipe 407 discharges the nitrogen gas supplied from the mass flow controller 411 into the water 430 held by the bubbler 406. The pipe 408 discharges the nitrogen gas and water vapor supplied from the bubbler 406 to the outside via the valve 413 or supplies them to the pipe 409.

配管409は、配管408から供給された窒素ガスおよび水蒸気を反応容器401へ供給するとともに、配管410から供給された窒素ガスを反応容器401へ供給する。配管410は、マスフローコントローラー412を介して供給された窒素ガスをバルブ415を介して配管409へ供給する。   The pipe 409 supplies the nitrogen gas and water vapor supplied from the pipe 408 to the reaction container 401 and supplies the nitrogen gas supplied from the pipe 410 to the reaction container 401. The pipe 410 supplies the nitrogen gas supplied via the mass flow controller 412 to the pipe 409 via the valve 415.

マスフローコントローラー412は、制御部419からの制御に従って、他方端に供給された窒素ガスの流量を所定流量に設定して配管407へ供給する。マスフローコントローラー412は、制御部419からの制御に従って、他方端に供給された窒素ガスの流量を所定流量に設定して配管410へ供給する。   The mass flow controller 412 sets the flow rate of the nitrogen gas supplied to the other end to a predetermined flow rate and supplies it to the pipe 407 in accordance with the control from the control unit 419. The mass flow controller 412 sets the flow rate of the nitrogen gas supplied to the other end to a predetermined flow rate and supplies it to the pipe 410 according to the control from the control unit 419.

バルブ413は、配管408に供給された窒素ガスおよび水蒸気を外部へ放出し、または窒素ガスおよび水蒸気の外部への放出を停止する。バルブ414は、配管408から供給された窒素ガスおよび水蒸気を反応容器401の方向へ供給し、または窒素ガスおよび水蒸気の反応容器401の方向への供給を停止する。バルブ415は、窒素ガスを配管409へ供給し、または窒素ガスの配管409への供給を停止する。   The valve 413 releases the nitrogen gas and water vapor supplied to the pipe 408 to the outside, or stops releasing the nitrogen gas and water vapor to the outside. The valve 414 supplies nitrogen gas and water vapor supplied from the pipe 408 in the direction of the reaction vessel 401 or stops supplying nitrogen gas and water vapor in the direction of the reaction vessel 401. The valve 415 supplies nitrogen gas to the pipe 409 or stops supplying nitrogen gas to the pipe 409.

排気管416は、反応容器401内の窒素ガスおよび水蒸気を水捕集器417へ供給する。水捕集器417は、排気管416から供給された窒素ガスおよび水蒸気のうち、水蒸気を捕集し、窒素ガスを配管418を介して外部へ放出する。配管418は、水捕集器417に供給された窒素ガスを外部へ放出する。   The exhaust pipe 416 supplies the nitrogen gas and water vapor in the reaction vessel 401 to the water collector 417. The water collector 417 collects water vapor out of the nitrogen gas and water vapor supplied from the exhaust pipe 416 and releases the nitrogen gas to the outside through the pipe 418. The pipe 418 discharges the nitrogen gas supplied to the water collector 417 to the outside.

制御部419は、後述する方法によって、半導体試料440の面内方向における酸化速度の分布が基準値以下になる好適な温度に加熱テーブル402を加熱するようにランプ405を制御する。   The control unit 419 controls the lamp 405 so as to heat the heating table 402 to a suitable temperature at which the distribution of the oxidation rate in the in-plane direction of the semiconductor sample 440 is equal to or less than the reference value by a method described later.

また、制御部419は、窒素ガスの流量を所定流量に設定するようにマスフローコントローラー411,412を制御する。さらに、制御部419は、バルブ413〜415の開閉を制御する。   Further, the control unit 419 controls the mass flow controllers 411 and 412 so as to set the flow rate of nitrogen gas to a predetermined flow rate. Further, the control unit 419 controls opening and closing of the valves 413 to 415.

なお、配管408,409は、水蒸気が液化しない温度に加熱されている。   The pipes 408 and 409 are heated to a temperature at which the water vapor is not liquefied.

図18に示すランプ405は、図14に示すランプ2041〜2047と同じように配置された7個のランプからなる。したがって、ランプ405は、ランプ204と同じように、半導体試料440の中央部および外周部にそれぞれ対応して設けられたランプからなる。   A lamp 405 illustrated in FIG. 18 includes seven lamps arranged in the same manner as the lamps 2041 to 2047 illustrated in FIG. 14. Therefore, like the lamp 204, the lamp 405 is composed of lamps provided corresponding to the central portion and the outer peripheral portion of the semiconductor sample 440, respectively.

図18に示す半導体酸化装置400は、上述した面発光レーザ素子10,10A,10B,10Cのいずれかが製造される場合、図8に示す工程(d)において、選択酸化層7,56,71,77を選択酸化して非酸化領域7a,56a,71a,77aおよび酸化領域7b,56b,71b,77bを形成する。   When any of the surface emitting laser elements 10, 10A, 10B, and 10C described above is manufactured, the semiconductor oxidation apparatus 400 shown in FIG. 18 is selectively oxidized layers 7, 56, and 71 in the step (d) shown in FIG. , 77 are selectively oxidized to form non-oxidized regions 7a, 56a, 71a, 77a and oxidized regions 7b, 56b, 71b, 77b.

半導体酸化装置400を用いた選択酸化層7の酸化について詳細に説明する。図7に示す工程(c)が終了すると、図7の工程(c)に示すn個の積層体41〜4nがウェハ141(=基板1)上に形成されている。そして、n個の積層体41〜4nが形成されたウェハ141を半導体試料440として反応容器401内の加熱テーブル402上に設置する。   The oxidation of the selective oxidation layer 7 using the semiconductor oxidation apparatus 400 will be described in detail. When step (c) shown in FIG. 7 is completed, n stacked bodies 41 to 4n shown in step (c) in FIG. 7 are formed on wafer 141 (= substrate 1). Then, the wafer 141 on which the n stacked bodies 41 to 4n are formed is placed on the heating table 402 in the reaction vessel 401 as the semiconductor sample 440.

その後、制御部419は、5SLMの窒素ガスを流すようにマスフローコントローラー412を制御し、マスフローコントローラー412は、制御部419からの制御に応じて、5SLMの窒素ガスをキャリアガスとして配管410,409およびバルブ415を介して反応容器401へ流す。これによって、反応容器401内は、窒素ガスによって置換される。   Thereafter, the control unit 419 controls the mass flow controller 412 to flow 5 SLM nitrogen gas, and the mass flow controller 412 controls the pipes 410, 409 and 5SLM nitrogen gas as carrier gas in accordance with the control from the control unit 419. It flows to the reaction vessel 401 through the valve 415. Thereby, the inside of the reaction vessel 401 is replaced with nitrogen gas.

また、制御部319は、窒素ガスを流すようにマスフローコントローラー411を制御し、マスフローコントローラー411は、制御部419からの制御に応じて、窒素ガスを配管407を介してバブラ406へ流す。これにより、バブラ406内に保持された85℃の水430は、窒素ガスによってバブリングされ、バブラ406は、水蒸気を配管408,409およびバルブ414を介して反応容器401へ供給する。すなわち、バブラ406は、酸化材料を反応容器401へ供給する。   Further, the control unit 319 controls the mass flow controller 411 so as to flow nitrogen gas, and the mass flow controller 411 flows nitrogen gas to the bubbler 406 via the pipe 407 in accordance with control from the control unit 419. As a result, 85 ° C. water 430 held in the bubbler 406 is bubbled by nitrogen gas, and the bubbler 406 supplies water vapor to the reaction vessel 401 via the pipes 408 and 409 and the valve 414. That is, the bubbler 406 supplies the oxidation material to the reaction vessel 401.

さらに、制御部419は、加熱テーブル403の外周部を365℃に加熱するようにランプ2042〜2047を制御し、加熱テーブル403の中央部を370℃に加熱するようにランプ2041を制御する。   Further, the control unit 419 controls the lamps 2042 to 2047 so as to heat the outer peripheral portion of the heating table 403 to 365 ° C., and controls the lamp 2041 so as to heat the central portion of the heating table 403 to 370 ° C.

そして、ランプ2042〜2047は、制御部419からの制御に応じて、加熱テーブル403の外周部を365℃に加熱し、ランプ2041は、制御部419からの制御に応じて、加熱テーブル403の中央部を370℃に加熱する。   The lamps 2042 to 2047 heat the outer peripheral portion of the heating table 403 to 365 ° C. according to the control from the control unit 419, and the lamp 2041 is connected to the center of the heating table 403 according to the control from the control unit 419. The part is heated to 370 ° C.

その後、水蒸気と5SLMの窒素ガスとを反応容器401に流した状態で、ランプ2041〜2047は、加熱テーブル403を加熱し、所定時間保持する。   Thereafter, the lamps 2041 to 2047 heat the heating table 403 and hold it for a predetermined time in a state where water vapor and 5 SLM nitrogen gas are flowed into the reaction vessel 401.

これによって、p−AlAsからなる選択酸化層7は、外周部から酸化され、非酸化領域7aおよび酸化領域7bが反射層6中に形成される。   Thereby, the selective oxidation layer 7 made of p-AlAs is oxidized from the outer peripheral portion, and the non-oxidized region 7 a and the oxidized region 7 b are formed in the reflective layer 6.

そして、所定時間が経過すると、制御部419は、加熱を停止するようにランプ2041〜2047を制御する。同時に、制御部419は、水蒸気と5SLMの窒素ガスとを反応容器401に流すのを停止するようにバルブ413とバルブ414とを開閉し、バルブ415を開き、マスフローコントローラ412を介して窒素ガスを反応容器401へ導入する。   And when predetermined time passes, the control part 419 will control the lamps 2041-2047 so that heating may be stopped. At the same time, the control unit 419 opens and closes the valve 413 and the valve 414 so as to stop the flow of water vapor and 5 SLM nitrogen gas to the reaction vessel 401, opens the valve 415, and supplies nitrogen gas via the mass flow controller 412. Introduce into the reaction vessel 401.

そうすると、半導体試料440は、急冷され、半導体酸化装置400を用いた選択酸化層7の酸化が終了する。   Then, the semiconductor sample 440 is rapidly cooled, and the oxidation of the selective oxidation layer 7 using the semiconductor oxidation apparatus 400 is completed.

半導体酸化装置400を用いて選択酸化層7を酸化し、ウェハ141上に製造した複数の面発光レーザ素子10における非酸化領域7aの直径の分布を調べた。その結果、非酸化領域7aの直径は、平均で4.0μmであり、直径のバラツキは、平均で±5%以下であった。   The selective oxidation layer 7 was oxidized using the semiconductor oxidation apparatus 400, and the diameter distribution of the non-oxidized regions 7a in the plurality of surface emitting laser elements 10 manufactured on the wafer 141 was examined. As a result, the diameter of the non-oxidized region 7a was 4.0 μm on average, and the variation in diameter was ± 5% or less on average.

このように、半導体酸化装置400を用いて選択酸化層7を酸化することにより、非酸化領域7aの直径のバラツキを基準値(=±5%)以下に抑制できた。非酸化領域7aの直径のバラツキが平均で±5%以下になったのは、半導体試料440の外周部を365℃に加熱し、半導体試料440の中央部を370℃に加熱して選択酸化層7を酸化したからである。   Thus, by oxidizing the selective oxidation layer 7 using the semiconductor oxidation device 400, the variation in the diameter of the non-oxidized region 7a can be suppressed to a reference value (= ± 5%) or less. The variation in the diameter of the non-oxidized region 7a on average is ± 5% or less because the outer peripheral portion of the semiconductor sample 440 is heated to 365 ° C., and the central portion of the semiconductor sample 440 is heated to 370 ° C. This is because 7 was oxidized.

そして、この外周部の設定温度(=365℃)および中央部の設定温度(=370℃)は、実験結果に基づいて決定された温度である。比較のために、半導体酸化装置400において、ランプ405の設定温度を370℃に設定して選択酸化層7を酸化し、非酸化領域7aの直径の分布を調べた結果、直径は、平均で3.7μmであり、直径のバラツキは、平均で±10%であった。そして、ウェハ141の中心付近においては、非酸化領域7aの直径が相対的に長く、ウェハ141の外周部においては、非酸化領域7aの直径が相対的に短かった。   The set temperature (= 365 ° C.) of the outer peripheral portion and the set temperature (= 370 ° C.) of the central portion are temperatures determined based on experimental results. For comparison, in the semiconductor oxidation apparatus 400, the selective oxidation layer 7 was oxidized by setting the set temperature of the lamp 405 to 370 ° C., and the diameter distribution of the non-oxidized region 7a was examined. The average diameter variation was ± 10%. In the vicinity of the center of the wafer 141, the diameter of the non-oxidized region 7a is relatively long, and in the outer peripheral portion of the wafer 141, the diameter of the non-oxidized region 7a is relatively short.

ウェハ141の中心付近において非酸化領域7aの直径が相対的に長いのは、ウェハ141の中心付近では、結晶成長された選択酸化膜7(=p−AlAs)の膜厚が相対的に薄く、選択酸化膜7(=p−AlAs)の酸化速度が相対的に遅いからであり、ウェハ141の外周部において非酸化領域7aの直径が相対的に短いのは、ウェハ141の外周部では、結晶成長された選択酸化層7(=p−AlAs)の膜厚が相対的に厚く、選択酸化膜7(=p−AlAs)の酸化速度が相対的に速いからである(図4および図10参照)。   The diameter of the non-oxidized region 7a is relatively long near the center of the wafer 141. The film thickness of the selective oxide film 7 (= p-AlAs) on which the crystal is grown is relatively thin near the center of the wafer 141. This is because the oxidation rate of the selective oxide film 7 (= p-AlAs) is relatively slow, and the diameter of the non-oxidized region 7a is relatively short in the outer peripheral portion of the wafer 141. This is because the grown selective oxide layer 7 (= p-AlAs) is relatively thick and the selective oxide film 7 (= p-AlAs) has a relatively high oxidation rate (see FIGS. 4 and 10). ).

そこで、ウェハ141の外周部における選択酸化膜7(=p−AlAs)の酸化速度を遅くするために、ウェハ141の外周部141Aの設定温度をウェハ141の中央部141Bの設定温度(=370℃)よりも低い365℃に設定した。その結果、上述したように、非酸化領域7aの直径は、平均で4.0μmであり、直径のバラツキは、平均で±5%以下になった。   Therefore, in order to slow down the oxidation rate of the selective oxide film 7 (= p-AlAs) at the outer peripheral portion of the wafer 141, the set temperature of the outer peripheral portion 141A of the wafer 141 is set to the set temperature (= 370 ° C.) of the central portion 141B of the wafer 141. ) Lower than 365). As a result, as described above, the diameter of the non-oxidized region 7a was 4.0 μm on average, and the variation in diameter was ± 5% or less on average.

したがって、外周部の設定温度(=365℃)および中央部の設定温度(=370℃)は、実験結果に基づいて決定された温度である。   Therefore, the set temperature (= 365 ° C.) of the outer peripheral portion and the set temperature (= 370 ° C.) of the central portion are temperatures determined based on experimental results.

なお、図18に示す半導体酸化装置400は、面発光レーザ素子10A,10B,10Cの選択酸化層56,71,77を酸化の対象としてもよい。   In the semiconductor oxidation apparatus 400 shown in FIG. 18, the selective oxidation layers 56, 71, and 77 of the surface emitting laser elements 10A, 10B, and 10C may be oxidized.

その他は、実施の形態1と同じである。   Others are the same as in the first embodiment.

[応用例]
図19は、この発明による面発光レーザアレイの平面図である。図19を参照して、面発光レーザアレイ500は、基板501と、複数の面発光レーザ素子502とを備える。複数の面発光レーザ素子502は、基板501上に形成され、i×j個の2次元に配列される。より具体的には、複数の面発光レーザ素子502は、縦方向に5列、横方向に8列に配列される。そして、面発光レーザ素子502は、上述した面発光レーザ素子10,10A,10Cのいずれかからなる。
[Application example]
FIG. 19 is a plan view of a surface emitting laser array according to the present invention. Referring to FIG. 19, surface emitting laser array 500 includes a substrate 501 and a plurality of surface emitting laser elements 502. The plurality of surface emitting laser elements 502 are formed on the substrate 501 and arranged in an i × j two-dimensional manner. More specifically, the plurality of surface emitting laser elements 502 are arranged in 5 rows in the vertical direction and 8 rows in the horizontal direction. The surface emitting laser element 502 is composed of any of the surface emitting laser elements 10, 10A, 10C described above.

したがって、面発光レーザアレイ500は、上述した半導体酸化装置100,200,300,400のいずれかを用いて上述した製造方法によって作製される。その結果、非酸化領域7a,71a,77aの直径の分布が±5%以下の均一性の良い40個の面発光レーザ素子10,10A,10Cからなる面発光レーザアレイ500を作製できる。   Therefore, the surface emitting laser array 500 is manufactured by the manufacturing method described above using any of the semiconductor oxidation apparatuses 100, 200, 300, and 400 described above. As a result, a surface-emitting laser array 500 including 40 surface-emitting laser elements 10, 10A, and 10C with good uniformity in which the diameter distribution of the non-oxidized regions 7a, 71a, and 77a is ± 5% or less can be manufactured.

面発光レーザ素子10,10A,10Cは、1枚の基板上に多数の素子を一括で作製でき、ヘキカイが不用であるので、低コストで並列化および2次元高密度集積アレイを容易に作製できる。   Since the surface emitting laser elements 10, 10A, and 10C can be manufactured in a lump on a single substrate and no creaking is required, parallelization and a two-dimensional high density integrated array can be easily manufactured at low cost. .

図20は、この発明による光伝送システムの概略図である。図20を参照して、この発明による光伝送システム600は、ボード601,602と、面発光レーザアレイ603,606と、光ファイバー群604,607と、受光素子605,608とを備える。   FIG. 20 is a schematic diagram of an optical transmission system according to the present invention. Referring to FIG. 20, an optical transmission system 600 according to the present invention includes boards 601, 602, surface emitting laser arrays 603, 606, optical fiber groups 604, 607, and light receiving elements 605, 608.

面発光レーザアレイ603および受光素子608は、ボード601の一主面601Aに形成される。また、受光素子605および面発光レーザアレイ606は、ボード602の一主面602Aに形成される。そして、面発光レーザアレイ603,606の各々は、図19に示す面発光レーザアレイ500からなる。   The surface emitting laser array 603 and the light receiving element 608 are formed on one main surface 601A of the board 601. The light receiving element 605 and the surface emitting laser array 606 are formed on one main surface 602A of the board 602. Each of the surface emitting laser arrays 603 and 606 includes a surface emitting laser array 500 shown in FIG.

受光素子605は、面発光レーザアレイ603に含まれる複数の面発光レーザ素子に対応して設けられた複数の受光素子を含む。   The light receiving element 605 includes a plurality of light receiving elements provided corresponding to the plurality of surface emitting laser elements included in the surface emitting laser array 603.

光ファイバー群604は、複数の光ファイバー6041からなる。そして、複数の光ファイバー6041は、面発光レーザアレイ603と受光素子605との間に並列に配設される。この場合、複数の光ファイバー6041は、面発光レーザアレイ603に含まれる複数の面発光レーザ素子および受光素子605に含まれる複数の受光素子に対応して設けられる。そして、各光ファイバー6041は、対応する面発光レーザ素子(面発光レーザ素子10,10A,10Cのいずれか)が発した光を対応する受光素子へ伝送する。   The optical fiber group 604 includes a plurality of optical fibers 6041. The plurality of optical fibers 6041 are arranged in parallel between the surface emitting laser array 603 and the light receiving element 605. In this case, the plurality of optical fibers 6041 are provided corresponding to the plurality of surface emitting laser elements included in the surface emitting laser array 603 and the plurality of light receiving elements included in the light receiving element 605. Each optical fiber 6041 transmits the light emitted from the corresponding surface emitting laser element (any one of the surface emitting laser elements 10, 10A, and 10C) to the corresponding light receiving element.

受光素子608は、面発光レーザアレイ606に含まれる複数の面発光レーザ素子に対応して設けられた複数の受光素子を含む。   The light receiving element 608 includes a plurality of light receiving elements provided corresponding to the plurality of surface emitting laser elements included in the surface emitting laser array 606.

光ファイバー群607は、複数の光ファイバー6071からなる。そして、複数の光ファイバー6071は、面発光レーザアレイ606と受光素子608との間に並列に配設される。この場合、複数の光ファイバー6071は、面発光レーザアレイ606に含まれる複数の面発光レーザ素子および受光素子608に含まれる複数の受光素子に対応して設けられる。そして、各光ファイバー6071は、対応する面発光レーザ素子(面発光レーザ素子10,10A,10Cのいずれか)が発した光を対応する受光素子へ伝送する。   The optical fiber group 607 includes a plurality of optical fibers 6071. The plurality of optical fibers 6071 are arranged in parallel between the surface emitting laser array 606 and the light receiving element 608. In this case, the plurality of optical fibers 6071 are provided corresponding to the plurality of surface emitting laser elements included in the surface emitting laser array 606 and the plurality of light receiving elements included in the light receiving element 608. Each optical fiber 6071 transmits the light emitted from the corresponding surface emitting laser element (any one of the surface emitting laser elements 10, 10A, and 10C) to the corresponding light receiving element.

面発光レーザアレイ603は、複数の光を発し、その発した複数の光を光ファイバー群604へ入射する。光ファイバー群604は、面発光レーザアレイ603からの複数の光を受光素子605へ伝送する。そして、受光素子605は、光ファイバー604によって伝送された複数の光を受光し、その受光した複数の光を電気信号に変換して出力する。   The surface emitting laser array 603 emits a plurality of lights, and the emitted light enters the optical fiber group 604. The optical fiber group 604 transmits a plurality of lights from the surface emitting laser array 603 to the light receiving element 605. The light receiving element 605 receives a plurality of lights transmitted by the optical fiber 604, converts the received plurality of lights into electrical signals, and outputs them.

面発光レーザアレイ606は、複数の光を発し、その発した複数の光を光ファイバー群607へ入射する。光ファイバー群607は、面発光レーザアレイ606からの複数の光を受光素子608へ伝送する。そして、受光素子608は、光ファイバー607によって伝送された複数の光を受光し、その受光した複数の光を電気信号に変換して出力する。   The surface emitting laser array 606 emits a plurality of lights, and the emitted light enters the optical fiber group 607. The optical fiber group 607 transmits a plurality of lights from the surface emitting laser array 606 to the light receiving element 608. The light receiving element 608 receives a plurality of lights transmitted by the optical fiber 607, converts the received plurality of lights into electrical signals, and outputs them.

このように、光伝送システム600は、ボード601,602間で光を並列に送受信する並列光伝送システムである。   Thus, the optical transmission system 600 is a parallel optical transmission system that transmits and receives light between the boards 601 and 602 in parallel.

図21は、この発明による光伝送システムの他の概略図である。図21を参照して、光伝送システム700は、シリコン(Si)基板701,702と、面発光レーザアレイ703,705と、受光素子704,706とを備える。   FIG. 21 is another schematic diagram of the optical transmission system according to the present invention. Referring to FIG. 21, the optical transmission system 700 includes silicon (Si) substrates 701 and 702, surface emitting laser arrays 703 and 705, and light receiving elements 704 and 706.

面発光レーザアレイ703,705の各々は、GaInNAs/GaAsの量子井戸構造からなる活性層4を備える面発光レーザ素子10を複数個含む。そして、面発光レーザアレイ703は、基板1側から光を出射し、面発光レーザアレイ705は、基板1と反対側から光を出射する。   Each of the surface emitting laser arrays 703 and 705 includes a plurality of surface emitting laser elements 10 each having an active layer 4 having a GaInNAs / GaAs quantum well structure. The surface emitting laser array 703 emits light from the substrate 1 side, and the surface emitting laser array 705 emits light from the side opposite to the substrate 1.

面発光レーザアレイ703および受光素子706は、Si基板701の一主面701Aに設置される。受光素子704および面発光レーザアレイ705は、Si基板702の一主面702Aに設置される。   The surface emitting laser array 703 and the light receiving element 706 are installed on one main surface 701A of the Si substrate 701. The light receiving element 704 and the surface emitting laser array 705 are installed on one main surface 702A of the Si substrate 702.

面発光レーザアレイ703は、発振波長が1.1〜1.6μmの範囲である複数の光を発振し、その発振した複数の光をSi基板701を介して受光素子704の方向へ出射する。そして、受光素子704は、面発光レーザアレイ703から出射された複数の光を受光し、その受光した複数の光を電気信号に変換して外部へ出力する。   The surface emitting laser array 703 oscillates a plurality of lights having an oscillation wavelength in the range of 1.1 to 1.6 μm, and emits the oscillated plurality of lights toward the light receiving element 704 through the Si substrate 701. The light receiving element 704 receives a plurality of lights emitted from the surface emitting laser array 703, converts the received plurality of lights into electrical signals, and outputs them to the outside.

また、面発光レーザアレイ705も、発振波長が1.1〜1.6μmの範囲である複数の光を発振し、その発振した複数の光を受光素子706の方向へ出射する。そして、受光素子706は、面発光レーザアレイ705から出射された複数の光をSi基板701を介して受光し、その受光した複数の光を電気信号に変換して外部へ出力する。
こ のように、光伝送システム700は、チップ間で光を並列に送受信する並列光伝送システムである。
The surface emitting laser array 705 also oscillates a plurality of lights having an oscillation wavelength in the range of 1.1 to 1.6 μm, and emits the oscillated lights toward the light receiving element 706. The light receiving element 706 receives the plurality of lights emitted from the surface emitting laser array 705 via the Si substrate 701, converts the received plurality of lights into electric signals, and outputs them to the outside.
Thus, the optical transmission system 700 is a parallel optical transmission system that transmits and receives light in parallel between chips.

光伝送システム700の面発光レーザアレイ703,705を構成する面発光レーザ素子は、GaInNAs以外に、GaNAs,GaInNAs,GaInAsSb,GaInNP,GaNP,GaNAsSb,GaInNAsSb,InNAsおよびInNPAs等のNまたはAsを含むIII−V族混晶半導体を井戸層に用いた量子井戸構造からなる活性層を備えるものであればよい。   The surface-emitting laser elements constituting the surface-emitting laser arrays 703 and 705 of the optical transmission system 700 include III or N such as GaNAs, GaInNAs, GaInAsSb, GaInNP, GaNP, GaNAsSb, GaInNAsSb, InNAs, and InNPAs in addition to GaInNAs. What is necessary is just to provide the active layer which consists of a quantum well structure which used the -V group mixed crystal semiconductor for the well layer.

そして、NまたはAsを含むIII−V族混晶半導体を井戸層に用いた量子井戸構造からなる活性層を備える面発光レーザ素子は、1.1〜1.6μmの範囲の発振光を発振し、その発振光は、石英系ファイバー中を低損失で伝搬し、Si基板中を低吸収で通過する。   A surface emitting laser element having an active layer having a quantum well structure using a III-V mixed crystal semiconductor containing N or As as a well layer oscillates oscillation light in the range of 1.1 to 1.6 μm. The oscillation light propagates through the silica-based fiber with low loss and passes through the Si substrate with low absorption.

また、NまたはAsを含むIII−V族混晶半導体を井戸層に用いた量子井戸構造からなる活性層を備える面発光レーザ素子は、GaAs基板上に作製され、温度特性が良好であり、屈折率差を大きく取れるため、反射率を大きくできるAlGaAs/GaAsまたはAlAs/GaAsからなる半導体分布ブラッグ反射器を用いて作製される。   A surface emitting laser device having an active layer having a quantum well structure using a III-V mixed crystal semiconductor containing N or As as a well layer is fabricated on a GaAs substrate, has a good temperature characteristic, and is refracted. In order to obtain a large difference in rate, the semiconductor distributed Bragg reflector made of AlGaAs / GaAs or AlAs / GaAs that can increase the reflectivity is used.

さらに、NまたはAsを含むIII−V族混晶半導体を井戸層に用いた量子井戸構造からなる活性層を備える面発光レーザ素子は、発振波長が長いので、特に熱伝導率が高い材料同士の組合せであるAlAs/GaAsからなる半導体分布ブラッグ反射器を用いて作製される。   Furthermore, since a surface emitting laser element including an active layer having a quantum well structure using a III-V group mixed crystal semiconductor containing N or As as a well layer has a long oscillation wavelength, the surface-emitting laser element having a particularly high thermal conductivity is used. The semiconductor distributed Bragg reflector made of a combination of AlAs / GaAs is used.

図22は、この発明による画像形成装置の概略図である。図22を参照して、画像形成装置800は、面発光レーザアレイ801と、レンズ802,804と、ポリゴンミラー803と、感光体805とを備える。   FIG. 22 is a schematic view of an image forming apparatus according to the present invention. Referring to FIG. 22, image forming apparatus 800 includes surface emitting laser array 801, lenses 802 and 804, polygon mirror 803, and photoconductor 805.

面発光レーザアレイ801は、複数のビームを放射する。レンズ802は、面発光レーザアレイ801から放射された複数のビームをポリゴンミラー803へ導く。   The surface emitting laser array 801 emits a plurality of beams. The lens 802 guides a plurality of beams emitted from the surface emitting laser array 801 to the polygon mirror 803.

ポリゴンミラー803は、所定の速度で時計方向に回転し、レンズ802から受けた複数のビームを主走査方向および副走査方向に走査させてレンズ804へ導く。レンズ804は、ポリゴンミラー803によって走査された複数のビームを感光体805に導く。   The polygon mirror 803 rotates clockwise at a predetermined speed, scans a plurality of beams received from the lens 802 in the main scanning direction and the sub-scanning direction, and guides them to the lens 804. The lens 804 guides a plurality of beams scanned by the polygon mirror 803 to the photoconductor 805.

このように、画像形成装置800は、面発光レーザアレイ801からの複数のビームをレンズ802,804およびポリゴンミラー803等からなる同じ光学系を用い、ポリゴンミラー803を高速回転させるとともに、ドット位置を点灯のタイミングを調整して副走査方向に分離した複数の光スポットとして被走査面である感光体805上に集光する。   As described above, the image forming apparatus 800 uses the same optical system including the lenses 802 and 804 and the polygon mirror 803 for the plurality of beams from the surface emitting laser array 801, rotates the polygon mirror 803 at a high speed, and sets the dot position. Light is condensed on a photoconductor 805 as a surface to be scanned as a plurality of light spots separated in the sub-scanning direction by adjusting the lighting timing.

図23は、図22に示す面発光レーザアレイ801の平面図である。図23を参照して、面発光レーザアレイ801は、m×n個の面発光レーザ素子8011が略平行四辺形に配列された構造からなる。より具体的には、面発光レーザアレイ801は、縦方向に4列、横方向に10列、配列された40個の面発光レーザ素子8011からなる。そして、面発光レーザ素子8011は、面発光レーザ素子10,10A,10Cのいずれかからなる。   FIG. 23 is a plan view of the surface emitting laser array 801 shown in FIG. Referring to FIG. 23, surface emitting laser array 801 has a structure in which m × n surface emitting laser elements 8011 are arranged in a substantially parallelogram. More specifically, the surface emitting laser array 801 is composed of 40 surface emitting laser elements 8011 arranged in four columns in the vertical direction and ten columns in the horizontal direction. The surface emitting laser element 8011 is composed of any one of the surface emitting laser elements 10, 10A, and 10C.

縦方向において、隣接する2つの面発光レーザ素子8011の間隔をdとすると、d/nによって記録密度が決定される。したがって、面発光レーザアレイ801は、記録密度を考慮して間隔dおよび主走査方向の配列数nを決定する。   If the distance between two adjacent surface-emitting laser elements 8011 in the vertical direction is d, the recording density is determined by d / n. Accordingly, the surface emitting laser array 801 determines the interval d and the number n of arrangements in the main scanning direction in consideration of the recording density.

図23においては、40個の面発光レーザ素子8011は、副走査方向に40μmの間隔dで、主走査方向に40μmの間隔で、主走査方向に行くに従って副走査方向に10μmづつずれるように配列される。   In FIG. 23, 40 surface emitting laser elements 8011 are arranged at an interval d of 40 μm in the sub-scanning direction, at an interval of 40 μm in the main scanning direction, and shifted by 10 μm in the sub-scanning direction as going to the main scanning direction. Is done.

そして、40個の面発光レーザ素子8011の点灯のタイミングを調整することによって、感光体805上に40のドットを副走査方向に一定間隔で書込むことができる。   Then, by adjusting the lighting timing of the 40 surface emitting laser elements 8011, 40 dots can be written on the photoconductor 805 at regular intervals in the sub-scanning direction.

光学系の倍率が同じである場合、面発光レーザアレイ801の副走査方向の間隔dが狭い程、高密度に書込みをできる。面発光レーザ素子8011は、面発光レーザ素子10,10A,10Cのいずれかからなるので、面発光レーザアレイ801は、非酸化領域7a,71a,77aの寸法の分布が±5%以下の複数の面発光レーザ素子によって作製され、均一な出力を有する複数の光を出射できる。その結果、画像形成装置300においては、均一な書き込みができる。   When the magnification of the optical system is the same, writing can be performed with higher density as the distance d in the sub-scanning direction of the surface emitting laser array 801 is narrower. Since the surface-emitting laser element 8011 is composed of any one of the surface-emitting laser elements 10, 10A, and 10C, the surface-emitting laser array 801 has a plurality of non-oxidized regions 7a, 71a, and 77a having a size distribution of ± 5% or less. A plurality of lights produced by a surface emitting laser element and having a uniform output can be emitted. As a result, the image forming apparatus 300 can perform uniform writing.

また、40ドットを同時に書込み可能であり、高速印刷が可能である。そして、アレイ数を増加させることでさらに高速印刷が可能である。   In addition, 40 dots can be written simultaneously, and high-speed printing is possible. Further, higher speed printing is possible by increasing the number of arrays.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiment but by the scope of claims for patent, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

この発明は、ウェハ内における非酸化領域の寸法を均一化可能な半導体酸化装置に適用される。また、この発明は、ウェハ内における非酸化領域の寸法を均一化可能な面発光レーザ素子の製造方法に適用される。さらに、この発明は、ウェハ内における非酸化領域の寸法を均一化可能な面発光レーザ素子の製造方法によって製造された面発光レーザ素子を備えた面発光レーザアレイに適用される。さらに、この発明は、ウェハ内における非酸化領域の寸法を均一化可能な面発光レーザ素子の製造方法によって製造された面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた光伝送システムに適用される。さらに、この発明は、ウェハ内における非酸化領域の寸法を均一化可能な面発光レーザ素子の製造方法によって製造された面発光レーザ素子または面発光レーザアレイを備えた画像形成装置に適用される。 The present invention is applied to a semiconductor oxidation apparatus capable of making the size of a non-oxidized region in a wafer uniform. The present invention is also applied to a method for manufacturing a surface emitting laser element capable of making the dimensions of non-oxidized regions in a wafer uniform. Furthermore, the present invention is applied to a surface-emitting laser array including a surface-emitting laser element manufactured by a method for manufacturing a surface-emitting laser element capable of making the dimensions of non-oxidized regions in a wafer uniform. Furthermore, the present invention is applied to an optical transmission system including a surface-emitting laser element or a surface-emitting laser array manufactured by a method for manufacturing a surface-emitting laser element that can make the dimensions of non-oxidized regions in a wafer uniform. Furthermore, the present invention is applied to an image forming apparatus including a surface-emitting laser element or a surface-emitting laser array manufactured by a method for manufacturing a surface-emitting laser element that can make the dimensions of a non-oxidized region in a wafer uniform.

この発明の実施の形態1による半導体酸化装置の概略図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic of the semiconductor oxidation apparatus by Embodiment 1 of this invention. 図1に示す加熱テーブルおよびヒータの平面図である。It is a top view of the heating table and heater shown in FIG. 図1に示す半導体試料の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor sample shown in FIG. 酸化速度と膜厚との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an oxidation rate and a film thickness. 半導体試料とヒータとの配置関係を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the arrangement | positioning relationship between a semiconductor sample and a heater. 図1に示す半導体酸化装置が酸化の対象とする面発光レーザ素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the surface emitting laser element which the semiconductor oxidation apparatus shown in FIG. 図6に示す面発光レーザ素子の製造方法を示す第1の工程図である。FIG. 7 is a first process chart showing a method for manufacturing the surface emitting laser element shown in FIG. 6. 図6に示す面発光レーザ素子の製造方法を示す第2の工程図である。FIG. 7 is a second process diagram showing a method for manufacturing the surface emitting laser element shown in FIG. 6. 選択酸化層7の酸化過程を示す平面図である。3 is a plan view showing an oxidation process of a selective oxidation layer 7. FIG. 半導体試料の平面図および断面図である。It is the top view and sectional drawing of a semiconductor sample. 図1に示す半導体酸化装置が酸化の対象とする面発光レーザ素子の他の概略断面図である。FIG. 6 is another schematic cross-sectional view of the surface emitting laser element to be oxidized by the semiconductor oxidation apparatus shown in FIG. 1. 図1に示す半導体酸化装置が酸化の対象とする端面発光レーザ素子の概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an edge-emitting laser element to be oxidized by the semiconductor oxidation apparatus shown in FIG. 1. 実施の形態2による半導体酸化装置の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a semiconductor oxidation apparatus according to a second embodiment. 図13に示すランプの平面図である。It is a top view of the lamp | ramp shown in FIG. 図13に示す半導体酸化装置が酸化の対象とする面発光レーザ素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the surface emitting laser element which the semiconductor oxidation apparatus shown in FIG. 実施の形態3による半導体酸化装置の概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a semiconductor oxidation apparatus according to a third embodiment. 図16に示す加熱テーブルおよびヒータの平面図である。It is a top view of the heating table and heater shown in FIG. 実施の形態4による半導体酸化装置の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a semiconductor oxidation apparatus according to a fourth embodiment. この発明による面発光レーザアレイの平面図である。It is a top view of the surface emitting laser array by this invention. この発明による光伝送システムの概略図である。1 is a schematic diagram of an optical transmission system according to the present invention. この発明による光伝送システムの他の概略図である。It is another schematic diagram of the optical transmission system according to the present invention. この発明による画像形成装置の概略図である。1 is a schematic view of an image forming apparatus according to the present invention. 図22に示す面発光レーザアレイの平面図である。It is a top view of the surface emitting laser array shown in FIG. 酸化処理を行なう従来の半導体酸化装置を示す図である。It is a figure which shows the conventional semiconductor oxidation apparatus which performs an oxidation process.

符号の説明Explanation of symbols

1,1A,51,501 基板、2,2A,6,6A 反射層、3,3A,5,5A 共振器スペーサー層、4,4A,54 活性層、7,56,71,77 選択酸化層、7a,56a,71a,77a 非酸化領域、7b,56b,71b,77b 酸化領域、8 コンタクト層、9 絶縁性樹脂、10,10A,10C,51〜5n,502,8011 面発光レーザ素子、10B 端面発光レーザ素子、11 p側電極、12 n側電極、21,21A,61,61A 低屈折率層、22,22A,62,62A 高屈折率層、31〜3n レジストパターン、41〜4n,50 積層体、52,57 クラッド層、53,55 ガイド層、58 上部電極、59 下部電極、100,200,300,400,900 半導体酸化装置、101,201,301,401,901 反応容器、102,202,302 基台、103,203,303 加熱テーブル、104,304,403 回転軸、105,105A,105B,305,305A,305B,904 ヒータ、106,205,205a,205b,205c,306 温度検出器、107,206,307,402,903 試料ホルダ、108,207,308,905 導入管、109,208 水溜容器、110,112,115〜117,124,126,209,211,214〜216,223,225,310〜313,321,407〜410,418 配管、111,210 液体マスフローコントローラー、113,118,212,217,314,315,411,412 マスフローコントローラー、114,213 気化器、119〜121,218〜220,316〜318,413〜415 バルブ、122,221,319,416,906 排気管、123,222,320,417 水捕集器、125,224 排気ポンプ、127,226,322,419 制御部、128,323,420 矢印、130,230,430 水、140,240,440,910 半導体試料、141 ウェハ、141A 外周部、141B 内周部、142 半導体層、204,405,2041〜2047 ランプ、309,406 バブラ、404 ランプハウス、500,801 面発光レーザアレイ、600,700 光伝送システム、601,602 ボード、601A,602A,701A,702A 一主面、603,606,703,705 面発光レーザアレイ、604,607 光ファイバー群、605,608,704,706 受光素子、701,702 Si基板、800 画像形成装置、802,804 レンズ、803 ポリゴンミラー、805 感光体、902 加熱ステージ、6041,6071 光ファイバー。   1, 1A, 51, 501 substrate, 2, 2A, 6, 6A reflective layer, 3, 3A, 5, 5A resonator spacer layer, 4, 4A, 54 active layer, 7, 56, 71, 77 selective oxidation layer, 7a, 56a, 71a, 77a Non-oxidized region, 7b, 56b, 71b, 77b Oxidized region, 8 contact layer, 9 Insulating resin, 10, 10A, 10C, 51-5n, 502, 8011 Surface emitting laser element, 10B End surface Light emitting laser element, 11 p-side electrode, 12 n-side electrode, 21, 21A, 61, 61A low refractive index layer, 22, 22A, 62, 62A high refractive index layer, 31-3n resist pattern, 41-4n, 50 stack Body, 52, 57 cladding layer, 53, 55 guide layer, 58 upper electrode, 59 lower electrode, 100, 200, 300, 400, 900 semiconductor oxidation device, 101, 01, 301, 401, 901 Reaction vessel, 102, 202, 302 Base, 103, 203, 303 Heating table, 104, 304, 403 Rotating shaft, 105, 105A, 105B, 305, 305A, 305B, 904 Heater, 106 , 205, 205a, 205b, 205c, 306 Temperature detector, 107, 206, 307, 402, 903 Sample holder, 108, 207, 308, 905 Introduction pipe, 109, 208 Reservoir, 110, 112, 115-117, 124, 126, 209, 211, 214 to 216, 223, 225, 310 to 313, 321, 407 to 410, 418 piping, 111, 210 liquid mass flow controller, 113, 118, 212, 217, 314, 315, 411 412 Mass Flow Control 114, 213 Vaporizer, 119 to 121, 218 to 220, 316 to 318, 413 to 415 Valve, 122, 221, 319, 416, 906 Exhaust pipe, 123, 222, 320, 417 Water collector, 125 , 224 Exhaust pump, 127, 226, 322, 419 Control unit, 128, 323, 420 Arrow, 130, 230, 430 Water, 140, 240, 440, 910 Semiconductor sample, 141 Wafer, 141A Outer part, 141B Inner part , 142 semiconductor layer, 204, 405, 2041 to 2047 lamp, 309, 406 bubbler, 404 lamp house, 500, 801 surface emitting laser array, 600, 700 optical transmission system, 601 602 board, 601A, 602A, 701A, 702A One main surface, 603, 606 703, 705 Surface emitting laser array, 604, 607 Optical fiber group, 605, 608, 704, 706 Light receiving element, 701, 702 Si substrate, 800 Image forming apparatus, 802, 804 Lens, 803 Polygon mirror, 805 Photoconductor, 902 Heating Stage, 6041, 6071 optical fiber.

Claims (16)

反応容器と、
前記反応容器内に設置され、試料を支持する支持台と、
各々が前記支持台を介して前記試料を加熱する複数の加熱装置と、
前記反応容器内に酸化材料を供給する供給部と、
前記試料の面内方向における酸化速度の分布を基準値以下に抑制する好適な温度に前記試料を加熱するように前記複数の加熱装置を制御する制御部とを備える半導体酸化装置。
A reaction vessel;
A support base installed in the reaction vessel and supporting the sample;
A plurality of heating devices each heating the sample via the support;
A supply unit for supplying an oxidizing material into the reaction vessel;
A semiconductor oxidation apparatus comprising: a control unit that controls the plurality of heating devices so as to heat the sample to a suitable temperature that suppresses a distribution of an oxidation rate in an in-plane direction of the sample to a reference value or less.
前記制御部は、前記試料の温度以外の要因に基づく前記酸化速度の分布を打ち消す好適な温度に前記試料を加熱するように前記複数の加熱装置を制御する、請求項1に記載の半導体酸化装置。   2. The semiconductor oxidation apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the plurality of heating devices to heat the sample to a suitable temperature that cancels the distribution of the oxidation rate based on factors other than the temperature of the sample. . 前記複数の加熱装置は、前記支持台の中央から外周へ向かう方向に分割されて配置される、請求項1または請求項2に記載の半導体酸化装置。   The semiconductor oxidation device according to claim 1, wherein the plurality of heating devices are divided and arranged in a direction from the center of the support base toward the outer periphery. 前記好適な温度は、実験結果に基づいて決定される温度である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体酸化装置。   The semiconductor oxidation apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the suitable temperature is a temperature determined based on an experimental result. 前記複数の加熱装置の各々は、抵抗加熱ヒータである、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の半導体酸化装置。   5. The semiconductor oxidation apparatus according to claim 1, wherein each of the plurality of heating devices is a resistance heater. 6. 前記複数の加熱装置の各々は、ランプヒータである、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の半導体酸化装置。   5. The semiconductor oxidation apparatus according to claim 1, wherein each of the plurality of heating devices is a lamp heater. 半導体分布ブラック反射器からなる第1の反射層、第1の共振器スペーサー層、活性層、第2の共振器スペーサー層および前記半導体分布ブラック反射器からなる第2の反射層をウェハ上に順次積層する第1のステップと、
前記活性層、前記第2の共振器スペーサー層および前記活性層をメサ形状にエッチングして複数の面発光レーザ素子を前記ウェハ上に形成する第2のステップと、
前記ウェハを反応容器内の支持台にセットする第3のステップと、
前記反応容器内に酸化材料を供給する第4のステップと、
前記ウェハに形成された複数の面発光レーザ素子の複数の第2の反射層に含まれる複数の被選択酸化層における酸化速度の分布が基準値以下になる好適な温度に前記ウェハを加熱する第5のステップとを備える面発光レーザ素子の製造方法。
A first reflective layer composed of a semiconductor distributed black reflector, a first resonator spacer layer, an active layer, a second resonator spacer layer, and a second reflective layer composed of the semiconductor distributed black reflector are sequentially formed on the wafer. A first step of stacking;
A second step of forming a plurality of surface emitting laser elements on the wafer by etching the active layer, the second resonator spacer layer, and the active layer into a mesa shape;
A third step of setting the wafer on a support in the reaction vessel;
A fourth step of supplying an oxidizing material into the reaction vessel;
The wafer is heated to a suitable temperature at which the distribution of oxidation rates in the plurality of selectively oxidized layers included in the plurality of second reflective layers of the plurality of surface-emitting laser elements formed on the wafer is below a reference value. And a step of manufacturing the surface-emitting laser element.
前記第5のステップは、前記ウェハの温度以外の要因に基づく前記酸化速度の分布を打ち消す前記好適な温度に前記ウェハを加熱する、請求項7に記載の面発光レーザ素子の製造方法。   8. The method of manufacturing a surface emitting laser element according to claim 7, wherein the fifth step heats the wafer to the suitable temperature that cancels the distribution of the oxidation rate based on factors other than the temperature of the wafer. 前記好適な温度は、実験結果に基づいて決定される温度である、請求項8に記載の面発光レーザ素子の製造方法。   9. The method for manufacturing a surface emitting laser element according to claim 8, wherein the suitable temperature is a temperature determined based on an experimental result. 前記第5のステップは、前記ウェハの径方向に配置された複数の加熱装置によって前記ウェハを前記好的な温度に加熱する、請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子の製造方法。   The surface light emission according to any one of claims 7 to 9, wherein in the fifth step, the wafer is heated to the favorable temperature by a plurality of heating devices arranged in a radial direction of the wafer. A method for manufacturing a laser element. 前記複数の加熱装置の各々は、抵抗加熱ヒータである、請求項10に記載の面発光レーザ素子の製造方法。   The method of manufacturing a surface emitting laser element according to claim 10, wherein each of the plurality of heating devices is a resistance heater. 前記複数の加熱装置の各々は、ランプヒータである、請求項10に記載の面発光レーザ素子の製造方法。   The method of manufacturing a surface emitting laser element according to claim 10, wherein each of the plurality of heating devices is a lamp heater. 前記活性層は、GaInNAs系材料を含む、請求項7から請求項12のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子の製造方法。   The method of manufacturing a surface emitting laser element according to claim 7, wherein the active layer includes a GaInNAs-based material. 基板と、
前記基板上に形成された複数の面発光レーザ素子とを備え、
前記複数の面発光レーザ素子の各々は、請求項7から請求項13のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子の製造方法によって製造された面発光レーザ素子である、面発光レーサアレイ。
A substrate,
A plurality of surface emitting laser elements formed on the substrate,
Each of these surface emitting laser elements is a surface emitting laser array which is a surface emitting laser element manufactured by the manufacturing method of the surface emitting laser element of any one of Claims 7-13.
請求項7から請求項13のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子の製造方法によって製造された面発光レーザ素子または請求項14に記載の面発光レーザアレイを光源として備える光伝送システム。   An optical transmission system comprising a surface-emitting laser element manufactured by the method for manufacturing a surface-emitting laser element according to any one of claims 7 to 13 or the surface-emitting laser array according to claim 14 as a light source. 請求項7から請求項13のいずれか1項に記載の面発光レーザ素子の製造方法によって製造された面発光レーザ素子または請求項14に記載の面発光レーザアレイを光源として備える画像形成装置。   An image forming apparatus comprising a surface-emitting laser element manufactured by the method for manufacturing a surface-emitting laser element according to claim 7 or a surface-emitting laser array according to claim 14 as a light source.
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