(57)【要約】【課題】加熱酸化の方法によって電流狭窄層を形成する際に、従来よりも基板面内の温度分布を均一化する。【解決手段】垂直共振器型面発光レーザ１の製造方法であって、第１および第２の反射鏡層１２，１６、活性層１４、ならびに電流狭窄構造となる被酸化層２３を含む積層体を基板の上に形成するステップと、少なくとも被酸化層２３の側面が露出するように、積層体を加工するステップと、積層体を加工した後に、被酸化層２３を側面から酸化することによって電流狭窄構造を形成するステップとを備える。上記の電流狭窄構造を形成するステップは、基板ＳＵＢが伝熱部材６１の熱放射面６６に対向するように、伝熱部材６１の熱伝導率よりも小さい熱伝導率を有する支持部材６３によって基板ＳＵＢの一部を支持するステップと、被酸化層２３を酸化するためのガスを導入するステップと、伝熱部材６１および支持部材６３をそれぞれ直接または他の部材を介して加熱するステップとを含む。【選択図】図１５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の反射鏡層、活性層、ならびに電流狭窄構造となる被酸化層を含む積層体を基板の上に形成するステップと、
少なくとも前記被酸化層の側面が露出するように、前記積層体を加工するステップと、
前記積層体を加工した後に、前記被酸化層を側面から酸化することによって電流狭窄構造を形成するステップとを備え、
前記電流狭窄構造を形成するステップは、
前記基板が伝熱部材の熱放射面に対向するように、前記基板の一部を支持部材で支持するステップと、
前記伝熱部材および前記支持部材をそれぞれ直接または他の部材を介して加熱するステップとを含み、
前記支持部材の熱伝導率は、前記伝熱部材の熱伝導率より小さい、垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
【請求項２】
前記支持部材は、前記伝熱部材に取り付けられており、
前記加熱するステップにおいて、前記支持部材は、前記伝熱部材を介した熱伝導によって加熱される、請求項１に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
【請求項３】
前記支持部材は、
前記基板の一部が載置される載置面と、
前記載置面の反対側で前記伝熱部材と接触する底部接触面と、
前記載置面と前記底部接触面とに挟まれた中間部とを含み、
前記中間部の内部のみ又は前記中間部の内部および表面のみを通って、前記底部接触面の少なくとも一部の領域内の第１の点から前記載置面の少なくとも一部の領域内の第２の点に至る最短経路は、前記第１および第２の点を結ぶ直線の長さよりも長い、請求項２に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
【請求項４】
前記支持部材は、
前記基板の一部が載置される載置面と、
前記載置面の反対側で前記伝熱部材と接触する底部接触面と、
前記載置面と前記底部接触面とに挟まれた中間部とを含み、
前記底部接触面の面積は、前記中間部のうち前記載置面に隣接する部分を前記載置面と平行な面で切断したときの断面積よりも小さい、請求項２に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
【請求項５】
前記基板の一部が載置される載置面および前記伝熱部材と接触する接触面を除く前記支持部材の表面の少なくとも一部には、複数の凸部が形成されている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
【請求項６】
前記加熱するステップにおいて、前記伝熱部材および前記支持部材はそれぞれ独立の発熱源を用いて加熱される、請求項１に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
【請求項７】
前記支持部材は、前記伝熱部材の前記熱放射面を取り囲むように１または複数個配置され、前記基板の外周部を支持するように構成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
【請求項８】
前記伝熱部材の前記熱放射面に垂直な方向から見たとき、前記支持部材はリング状の形状を有する、請求項７に記載の垂直共振器型面発光レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、垂直共振器型面発光レーザの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical  Cavity  Surface  Emitting  Laser）は、基板面と垂直方向に光共振器を形成することにより、基板面と垂直方向にレーザ光を出力する装置である。通常、ＶＣＳＥＬでは、電流を発光領域に集中させるために電流狭窄構造が形成される。
【０００３】
電流狭窄構造として多くの場合、ＡｌＡｓ（アルミニウム・ヒ素）層の外周側を酸化することによって形成された開口構造が利用される。具体的には、ＡｌＡｓ層の側面が露出するようにメサ型に加工した積層体（酸化対象物）が形成された基板を４００〜５００℃の加熱水蒸気中に保持することによってＡｌＡｓ層の酸化が実行される。この場合、酸化速度にばらつきが生じないようにするために基板面内の温度分布は±０．５℃以内であることが望ましい。
【０００４】
基板面内の温度分布を均一化させる方法として、たとえば、特開２０１１−１８８７６号公報（特許文献１）に記載されるように熱放射（熱輻射）を用いて加熱する方法が知られている。この文献の方法では、試料トレイと称する伝熱部材（熱放射面を有する）の周囲の凸状の壁には、互いに１２０度離れた３か所に突起が形成されている。基板は、この３点の突起で支持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１８８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明の発明者は、基板を支持するための支持部材を介した熱の流入または流出が、基板温度の面内分布が不均一になる主要因であることを見出した。たとえば、上記の特開２０１１−１８８７６号公報（特許文献１）に記載の基板加熱方法では、基板に放射熱を与える熱放射部と基板を支持する支持部材とが同一材料で一体形成されているために、基板支持部材との接触点での基板温度は基板中央部での温度に比べて高くなる。このため、基板温度の面内均一性を得ることができない。その結果、基板内の各ＶＣＳＥＬの酸化の程度のばらつきが大きくなる。
【０００７】
この発明は、上記の問題を考慮してなされたものであり、その目的は、垂直共振器型面発光レーザの製造において、加熱酸化の方法によって電流狭窄層を形成する際に、従来よりも基板面内の温度分布を均一化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、垂直共振器型面発光レーザの製造方法であって、第１および第２の反射鏡層、活性層、ならびに電流狭窄構造となる被酸化層を含む積層体を基板の上に形成するステップと、少なくとも被酸化層の側面が露出するように、積層体を加工するステップと、積層体を加工した後に、被酸化層を側面から酸化することによって電流狭窄構造を形成するステップとを備える。上記の電流狭窄構造を形成するステップは、基板が伝熱部材の熱放射面に対向するように、基板の一部を支持部材で支持するステップと、伝熱部材および支持部材をそれぞれ直接または他の部材を介して加熱するステップとを含む。支持部材の熱伝導率は、伝熱部材の熱伝導率より小さい。
【０００９】
上記構成によれば、各支持部材の熱伝導率を伝熱部材の熱伝導率よりも小さくすることによって、支持部材を介した熱伝導による基板加熱を抑制することができる。この結果、基板面内の温度分布を従来よりも均一化することできる。
【００１０】
一実施の形態において、支持部材は、伝熱部材に取り付けられている。この場合、上記の加熱するステップにおいて、支持部材は、伝熱部材を介した熱伝導によって加熱される。
【００１１】
上記の一実施の形態において、さらに好ましくは、支持部材は、基板の一部が載置される載置面と、載置面の反対側で伝熱部材と接触する底部接触面と、載置面と底部接触面とに挟まれた中間部とを含む。中間部の内部のみ又は中間部の内部および表面のみを通って、底部接触面の少なくとも一部の領域内の第１の点から載置面の少なくとも一部の領域内の第２の点に至る最短経路は、第１の点および第２の点を結ぶ直線の長さよりも長い。
【００１２】
上記の条件を満たすように支持部材を成形および／または加工することによって、直線的な熱伝導経路の場合に比べて、底部接触面から載置面上の基板に至るまでの熱伝導経路をより長くすることができる。このため、熱伝導経路における熱放射の量がより多くなり、熱伝導によって単位時間当たりに基板に与えられる熱量をより少なくすることができるので、支持部材を介した基板加熱を抑制することができる。
【００１３】
上記の一実施の形態において、さらに好ましくは、支持部材は、基板の一部が載置される載置面と、載置面の反対側で伝熱部材と接触する底部接触面と、載置面と底部接触面とに挟まれた中間部とを含む。底部接触面の面積は、中間部のうち載置面に隣接する部分を載置面と平行な面で切断したときの断面積よりも小さい。
【００１４】
上記構成によれば、底部接触面の面積をより小さくすることによって、底部接触面から単位時間当たりに支持部材に流入する熱量を低減することができるので、支持部材を介した熱伝導による基板加熱を抑制することができる。
【００１５】
上記の一実施の形態において、さらに好ましくは、基板の一部が載置される載置面および伝熱部材と接触する接触面を除く支持部材の表面の少なくとも一部には、放熱のための複数の凸部が形成されている。
【００１６】
上記構成によれば、より多くの熱が支持部材の表面から放出されるので、支持部材を介した熱伝導による基板加熱を抑制することができる。
【００１７】
好ましい他の実施の形態によれば、上記の加熱するステップにおいて、伝熱部材および支持部材はそれぞれ独立の発熱源を用いて加熱される。この構成によれば、各発熱源の発熱量を調整することによって、基板面内の温度分布を従来よりも均一化することできる。
【００１８】
上記の各構成において、好ましくは、支持部材は、伝熱部材の熱放射面を取り囲むように１または複数個配置され、基板の外周部を支持するように構成される。さらに好ましくは、伝熱部材の熱放射面に垂直な方向から見たとき、支持部材はリング状の形状を有する。
【００１９】
上記の構成によれば、より広い面積で基板と支持部材を接触させることによって、基板をより安定して支持することができる。さらに、支持部材との接触部における基板の局所的な温度上昇を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
したがって、この発明によれば、垂直共振器型面発光レーザの製造において、加熱酸化の方法によって電流狭窄層を形成する際に、従来よりも基板面内の温度分布を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態に係るＶＣＳＥＬの構成を模式的に示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面構造を模式的に示す図である。
【図３】図２の一部を拡大した図である。
【図４】図３の各層のＡｌ組成の分布図である。
【図５】ＶＣＳＥＬの作製プロセスを示すフローチャートである。
【図６】ＶＣＳＥＬの作製プロセスにおいて、多層のエピタキシャル膜を模式的に示す断面図である。
【図７】ＶＣＳＥＬの作製プロセスにおいて、メサポスト構造の形成を模式的に示す断面図である。
【図８】ＶＣＳＥＬの作製プロセスにおいて、電流狭窄層の形成を模式的に示す断面図である。
【図９】ＶＣＳＥＬの作製プロセスにおいて、アノード電極層の形成を模式的に示す断面図である。
【図１０】ＶＣＳＥＬの作製プロセスにおいて、掘込みパターンの形成を模式的に示す断面図である。
【図１１】ＶＣＳＥＬの作製プロセスにおいて、カソード電極層の形成を模式的に示す断面図である。
【図１２】ＶＣＳＥＬの作製プロセスにおいて、アイソレーション溝の形成を模式的に示す断面図である。
【図１３】ＶＣＳＥＬの作製プロセスにおいて、絶縁保護膜の形成を模式的に示す断面図である。
【図１４】ＶＣＳＥＬの作製プロセスにおいて、絶縁層の形成を模式的に示す断面図である。
【図１５】酸化炉の構成を模式的に示す断面図である。
【図１６】加熱水蒸気酸化工程（図５のステップＳ１１０）の手順を示すフローチャートである。
【図１７】図１５に示す基板加熱機構６０の要部を拡大して模式的に示した断面図である。
【図１８】図１７の支持部材６３の平面図である。
【図１９】図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿う断面図である。
【図２０】第１の変形例による支持部材６３Ａの断面形状を示す模式図である。
【図２１】第２の変形例による支持部材６３Ｂの断面形状を示す模式図である。
【図２２】第３の変形例による支持部材６３Ｃの断面形状を示す模式図である。
【図２３】第４の変形例による支持部材６３Ｄの断面形状を示す模式図である。
【図２４】第５の変形例による支持部材６３Ｅの断面形状を示す模式図である。
【図２５】第２の実施の形態によるＶＣＳＥＬの製造方法で用いられる基板加熱機構６０Ｆを模式的に示す断面図である。
【図２６】基板温度の面内分布の実測結果を示す図である。
【図２７】他の変形例による基板加熱機構６０Ｇの構成を模式的に示す断面図である。
【図２８】さらに他の変形例による基板加熱機構６０Ｈの構成を模式的に示す断面図である。
【図２９】さらに他の変形例による基板加熱機構６０Ｉの構成を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、各実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。以下では、ＶＣＳＥＬの構成およびその製造方法について説明した後、この発明の特徴である基板加熱の方法について詳しく説明する。なお、以下の説明において、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない場合がある。
【００２３】
＜第１の実施の形態＞
［ＶＣＳＥＬの構成］
図１は、第１の実施形態に係るＶＣＳＥＬの構成を模式的に示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面構造を模式的に示す図である。図３は、図２の一部を拡大した図である。なお、図２および図３に示す断面図は模式図であって、図中の各層の厚みは実際のデバイスの厚みと比例関係にない。また、図２および図３の各層の厚みの比は完全に一致していない。図１〜図３において、基板１０の面内方向がｘ方向およびｙ方向であり、基板１０に垂直な方向がｚ方向である。
【００２４】
図１〜図３を参照して、ＶＣＳＥＬ１は、基板１０と、Ｎ型半導体コンタクト層１１と、半導体多層膜反射鏡層１２，１６と、クラッド層１３，１５と、活性層１４と、半導体多層膜反射鏡層１６の内部に設けられた電流狭窄層１７と、Ｐ型半導体コンタクト層２０と、アノード電極層２１と、カソード電極層２２とを含む。さらに、ＶＣＳＥＬ１は、絶縁性保護膜２５と、絶縁層２６と、ボンディングパッド５０，５１Ａ，５１Ｂと、アノード配線５２と、カソード配線５３Ａ，５３Ｂとを含む。
【００２５】
この実施の形態では、基板１０として半絶縁性を示すノンドープのＧａＡｓ（ガリウム・ヒ素）基板が用いられる。なお、図１〜図３の場合と異なるが、基板としてＮ型導電性を示すＧａＡｓ半導体基板を用いることもできる。この場合には、基板１０の裏面にカソード電極層が形成される。
【００２６】
基板１０上には、Ｎ型半導体コンタクト層１１が形成される。Ｎ型半導体コンタクト層１１の上に半導体多層膜反射鏡（ＤＢＲ：Distributed  Bragg  Reflector）層１２が形成される。
【００２７】
Ｎ型半導体コンタクト層１１は、Ｎ型導電性を示す化合物半導体で形成され、たとえばＡｌXＧａ(1-X)Ａｓ（アルミニウム・ガリウム・ヒ素）が用いられる。Ｎ型の導電性を与えるためにＳｉ（シリコン）がドーピングされており、その濃度は、たとえば３×１０18［ｃｍ-3］である。ＳｉはＧａ（Ａｌ）サイトに配位してドナーになりやすい。Ｎ型半導体コンタクト層１１は、カソード電極層２２とのオーミック接触を確実にするために設けられている。
【００２８】
ＤＢＲ層１２は、Ｎ型導電性を示す化合物半導体で形成され、たとえばＡｌ0.15Ｇａ0.85ＡｓとＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓとを光学膜厚１／４λずつ交互に積層した構造を含む。Ｎ型の導電性を与えるためにＳｉ（シリコン）がドーピングされており、その濃度は、たとえば２〜３×１０18［ｃｍ-3］である。
【００２９】
なお、ＡｌXＧａ(1-X)Ａｓ（アルミニウム・ガリウム・ヒ素）は、ＧａＡｓとＡｌＡｓとの混晶半導体であり、Ａｌ組成（Ｘ）が高いほどエネルギーギャップが広く、屈折率は低くなる。Ａｌ組成（Ｘ）に応じて格子定数がほとんど変化しないために、あらゆるＡｌ組成（Ｘ）のＡｌXＧａ(1-X)Ａｓ膜をＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長可能である。この明細書では、Ａｌ組成（Ｘ）を特定しない場合には、ＡｌＧａＡｓと記載する場合がある。
【００３０】
ＤＢＲ層１２の上に、レーザ光を発生する活性領域が形成される。活性領域は、クラッド層１３，１５と、クラッド層１３，１５に挟まれた光学利得を有する活性層１４とによって構成される。活性層１４には、量子井戸層と障壁層とを多重に積層した多重量子井戸（ＭＱＷ：Multiple  Quantum  Well）が形成される。活性層１４は、不純物を導入しないノンドープ領域である。
【００３１】
クラッド層１３，１５は、デバイスの抵抗値の設計に応じて、ノンドープにすることも部分的にドープすることもできる。本実施の形態では、Ｎ型およびＰ型ＤＢＲ層１２，１６に接するクラッド層１３，１５の一部に、隣接するＤＢＲ層１２，１６と同じ導電型の不純物をドープしている。
【００３２】
活性領域の上に、Ｐ型の導電性を示す化合物半導体で構成された上層側のＤＢＲ層１６が形成される。ＤＢＲ層１６は、電流狭窄層１７を除いて、下層側（基板側）のＤＢＲ層１２と同様に、たとえばＡｌ0.15Ｇａ0.85ＡｓとＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓとを光学膜厚１／４λずつ交互に積層した構造を含む。Ｐ型の導電性を与えるために、Ｃ（カーボン）がドーピングされており、その濃度は、たとえば２〜３×１０18［ｃｍ-3］である。ＣはＡｓサイトに配位してアクセプタになりやすい。
【００３３】
ここで、導電型を上記と逆にして、下層側のＤＢＲ層１２の導電型をＰ型にし、上層側のＤＢＲ層１６の導電型をＮ型としてもよい。なお、この明細書において第１および第２の導電型と記載した場合には、第１および第２の導電型のうち一方がＰ型であり、他方がＮ型である。
【００３４】
さらに、上層側のＤＢＲ層１６の一部に、活性領域に効率よく電流を注入し、レンズ効果をもたらす電流狭窄層１７が形成される。電流狭窄層１７は中心部分の未酸化部１９とその周囲のほぼ絶縁体の酸化部１８とを有する。この構造は、電流狭窄層１７となるべき被酸化層を０．９５≦Ｘ≦１のＡｌXＧａ(1-X)Ａｓで形成し（Ｘ＝１の場合、すなわちＡｌＡｓを含む）、被酸化層を含むエピタキシャル多層膜をメサポスト形状に加工した後に、加熱水蒸気雰囲気下で被酸化層を周囲から選択的に酸化させることによって得られる。中心部分の未酸化部１９のみが電流経路となるので、活性層１４に効率よく電流を注入できる。
【００３５】
Ｐ型半導体コンタクト層２０は、ＤＢＲ層１６上に形成される。Ｐ型半導体コンタクト層２０の材料は、Ｐ型導電性を示す化合物半導体であり、たとえばＡｌＧａＡｓが用いられる。Ｐ型の導電性を与えるためにＣ（カーボン）がドーピングされており、その濃度は、たとえば５×１０19［ｃｍ-3］である。Ｐ型半導体コンタクト層２０は、アノード電極層２１とのオーミック接触を確実にするために設けられている。
【００３６】
アノード電極層２１は、Ｐ型半導体コンタクト層２０上に形成されている。図１の例では、アノード電極層２１は、基板１０を平面視して環状（リング状）の形状である。活性層１４で発生した光は、アノード電極層２１の中央部の出射開口を通って外部に出射される（なお、出射開口上に形成される絶縁性保護膜２５は例えば透明のＳｉＮによって形成されるので、出射光を遮らない）。アノード電極層２１の形状は、必ずしも環状である必要はなく、Ｃ型形状でもよく、あるいは、出射開口を有する矩形形状であってもよい。
【００３７】
図２に示すように、上記の半導体多層膜１１〜１７，２０は、メサポスト状に加工される。すなわち、ＶＣＳＥＬとして機能する中央部以外の部分は、ＤＢＲ層１２が露出するまでエッチングされる。さらに、エッチングによって露出したＤＢＲ層１２の一部は、Ｎ型半導体コンタクト層１１が露出するまでエッチングされる。カソード電極層２２は、この露出したＮ型半導体コンタクト層１１上に形成される。図１に示す例では、カソード電極層２２は、基板１０を平面視して円弧状の形状である。
【００３８】
さらに、図２に示すように、ＶＣＳＥＬ素子同士の境界部に、基板１０の内部にまで達するアイソレーション溝４２（絶縁溝）が形成されている。基板１０に半絶縁性の半導体基板を用いるとともに、アイソレーション溝４２を設けることによって、隣接するＶＣＳＥＬ素子間の電気的絶縁性を確実にすることができる。
【００３９】
絶縁性保護膜２５は、アノード電極層２１およびカソード電極層２２以外の上述の各構造体の表面を被覆するように形成されている。絶縁性保護膜２５は、たとえば窒化ケイ素（ＳｉＮ）を材料とする膜である。
【００４０】
絶縁層２６は、絶縁性保護膜２５でボンディングパッド５０，５１Ａ，５１Ｂが設けられる位置の下部に予め形成される。絶縁層２６の材料は、たとえばポリイミドなどの絶縁性の樹脂である。
【００４１】
アノード用ボンディングパッド５０は、絶縁層２６上において、２つのカソード用ボンディングパッド５１Ａおよび５１Ｂの間に形成されている。ボンディングパッド５０，５１Ａ，５１Ｂは、ワイヤボンディングのために設けられる。アノード用ボンディングパッド５０は、アノード配線５２を介して、アノード電極層２１に電気的に接続されている。カソード用ボンディングパッド５１Ａ，５１Ｂは、カソード配線５３Ａ，５３Ｂを介して、カソード電極層２２に電気的に接続されている。
【００４２】
ある程度の厚みを有する絶縁層２６上にボンディングパッド５０，５１Ａ，５１Ｂを設けることによって、ボンディングパッド５０，５１Ａ，５１ＢとＤＢＲ層１２との間の寄生容量が低減される。なお、絶縁層２６を省略することも可能である。
【００４３】
［Ａｌ組成分布］
図４は、図３の各層のＡｌ組成の分布図である。図４の縦軸はＡｌXＧａ(1-X)ＡｓのＡｌ含有量（Ｘ）を示し、横軸はＶＣＳＥＬの深さ方向を任意単位（ＡＵ）で示す。Ｘ＝０の場合はＧａＡｓを意味し、Ｘ＝１の場合はＡｌＡｓを意味する。
【００４４】
図４を参照して、ＤＢＲ層１２，１６では、Ａｌ含有量が多い低屈折率層とＡｌ含有量が少ない高屈折率層とが交互に積層されている。ＤＢＲ層１２，１６のうちクラッド層１３，１５に隣接する領域が第１番目の低屈折率層に相当する。図４の場合、電流狭窄層１７は、ＤＢＲ層１６の第１番目の低屈折率層内で、最も活性層１４に近い位置（クラッド層１５に隣接する領域）に形成される。電流狭窄層１７を第１番目の低屈折率層内でより上層側（たとえば、高屈折率層に隣接する領域）に配置してもよい。
【００４５】
図３、図４において、クラッド層１５の一部がＰ型にドープされ、クラッド層１３のＮ型にドープされている。したがって、Ｎ型ドープ領域３０は、Ｎ型半導体コンタクト層１１からＮ型ＤＢＲ層１２を経て、クラッド層１３の一部にまで達する。Ｐ型ドープ領域３１は、Ｐ型半導体コンタクト層２０からＰ型ＤＢＲ層１６を経てクラッド層１５の一部にまで達する。
【００４６】
より一般的に言えば、電流狭窄層１７は、ＤＢＲ層１６の内部またはＤＢＲ層１６と活性層１４との間に配置される。あるいは、電流狭窄層１７は、活性層１４よりも基板１０側に配置することも可能であり、ＤＢＲ層１２の内部またはＤＢＲ層１２と活性層１４との間に配置してもよい。
【００４７】
［ＶＣＳＥＬの作製プロセス］
図５は、ＶＣＳＥＬの作製プロセスを示すフローチャートである。図６〜図１４は、ＶＣＳＥＬの作製プロセスを模式的に示す断面図である。以下、図５〜図１４を参照して、図１〜図４で示したＶＣＳＥＬ１の作製方法について説明する。なお、図６〜図１４に示す断面図は模式図であって、図中の各層の厚みは実際のデバイスの厚みと比例関係にない。
【００４８】
図６を参照して、基板１０（ここでは、半絶縁性のＧａＡｓ基板）上に、多層のエピタキシャル膜１１〜１５，２３，１６，２０を形成する（図５のステップＳ１００）。エピタキシャル膜の形成はＭＯＣＶＤ（Metal  Organic  Chemical  Vapor  Deposition）またはＭＢＥ（Molecular  Beam  Epitaxy）などの手法が好適である。
【００４９】
具体的に、基板１０上に、まずＮ型半導体コンタクト層１１およびＮ型の導電性を示すＮ型ＤＢＲ層１２を順に形成する。Ｎ型ＤＢＲ層１２は、高屈折領域、低屈折領域がそれぞれ１／４λとなる光学膜厚を１ペアとして、３０〜４０層形成する。高屈折材料としてＡｌXＧａ(1-X)ＡｓでＸ＝０．１程度のものが、低屈折材料としてＡｌXＧａ(1-X)ＡｓでＸ＝０．９程度のものが利用できる。Ｎ型導電性を得るために、Ｓｉを不純物として２×１０18［ｃｍ-3］程度導入する。
【００５０】
次にＮ型ＤＢＲ層１２の上に、クラッド層１３，１５に挟まれた形で量子井戸（ＱＷ：Quantum  Well）を含む活性層１４を形成する。活性層１４およびクラッド層１３，１５は、発振波長に応じて適宜、その膜厚および材料を調整することができる。たとえば、活性層１４の材料としてはＧａＡｓを利用し、発振波長が８５０ｎｍとなるように調整できる。
【００５１】
次にクラッド層１５の上に（ＤＢＲ層１６の第１番目の低屈折率層内に）、電流狭窄層１７となるべき被酸化層２３を形成する。たとえば、被酸化層２３としてＡｌXＧａ(1-X)Ａｓ層（ただし、０．９５≦Ｘ≦１）を２〜３×１０18［ｃｍ-3］程度のＣ（カーボン）を導入しながら形成する。被酸化層２３は、酸化処理を行うときの体積収縮により歪が発生する。そのため、この歪の影響を抑えるために、被酸化層２３の厚みを４０ｎｍ以下にすることが望ましい。この被酸化層２３は、図４で説明したように、Ｐ型ＤＢＲ層１６の第１番目の低屈折率層中で上層寄りの位置に形成しても、下層寄りの位置に形成してもよい。
【００５２】
被酸化層２３に連続して、Ａｌ含有率を制御することによってＰ型ＤＢＲ層１６を形成する。Ｐ型ＤＢＲ層１６もＮ型ＤＢＲ層１２と同様に、高屈折領域および低屈折領域がそれぞれ１／４λとなる光学膜厚を１ペアとして２０層程度形成する。高屈折材料としてＡｌXＧａ(1-X)ＡｓでＸ＝０．１程度のものが、低屈折材料としてＡｌXＧａ(1-X)ＡｓでＸ＝０．９程度のものが利用できる。Ｐ型導電性を得るために、Ｃを不純物として２×１０18［ｃｍ-3］程度導入する。
【００５３】
次に、Ｐ型ＤＢＲ層１６上にＰ型半導体コンタクト層２０を形成する。
図７を参照して、上記のように基板１０上に形成したエピタキシャル多層膜（積層体）を、電流狭窄構造を形成するため、たとえば直径３０μｍのメサポスト構造に加工する（図５のステップＳ１０５）。メサポスト構造は、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングの手法で形成する。ドライエッチングは、少なくとも電流狭窄層１７となるべき被酸化層２３の側面が露出するまで行う必要があり、図７の場合には下層側のＮ型ＤＢＲ層１２の表面が露出する深さまで行っている。
【００５４】
図８を参照して、次に、メサポスト構造に加工されたエピタキシャル多層膜付き基板を水蒸気雰囲気中で４５０℃以上に加熱する。その結果、電流狭窄層１７となるべき被酸化層２３をその外周部から選択的に酸化が進行し、酸化部１８が形成される（図５のステップＳ１１０）。酸化時間は、例えば、中心部分の未酸化部１９が直径１０μｍとなるように調整する。
【００５５】
図９を参照して、次に、メサポスト上部に、たとえばフォトリソグラフィーおよび蒸着によりアノード電極層２１を形成する（図５のステップＳ１１５）。アノード電極層２１として、たとえば、Ｔｉ（チタン）、Ｐｔ（白金）、およびＡｕ（金）からなる積層膜を利用することができる。
【００５６】
図１０を参照して、次に、ステップＳ１０５によって露出したＮ型ＤＢＲ層１２の一部に、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって、掘込みパターン４１を形成する。その結果、Ｎ型半導体コンタクト層１１が露出する（図５のステップＳ１２０）。
【００５７】
図１１を参照して、次に、掘込みパターン４１内でＮ型半導体コンタクト層１１が露出した部分に、たとえばフォトリソグラフィーおよび蒸着によってカソード電極層２２を形成する（図５のステップＳ１２５）。カソード電極層２２として、たとえば、Ｔｉ（チタン）、Ｐｔ（白金）、およびＡｕ（金）からなる積層膜を利用することができる。
【００５８】
図１２を参照して、次に、隣接するＶＣＳＥＬ素子との境界に、基板１０の内部まで達するアイソレーション溝４２を形成する（図５のステップＳ１３０）。アイソレーション溝４２の形成には、たとえばフォトリソグラフィーおよびエッチングの手法が用いられる。
【００５９】
図１３を参照して、次に、アノード電極層２１およびカソード電極層２２が形成された部分を除いて、絶縁性保護膜２５として、窒化シリコン膜または酸化シリコン膜を形成する（図５のステップＳ１３５）。絶縁性保護膜２５の形成は、ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）またはスパッタなどの手法が適用可能である。
【００６０】
図１４を参照して、次に、ボンディングパッド５０，５１Ａ，５１Ｂ下の容量低減の目的で絶縁層２６を形成する（図５のステップＳ１４０）。
【００６１】
その後、図１〜図３に示すように、アノード配線５２、ボンディングパッド５０、カソード配線５３Ａ，５３Ｂ、およびボンディングパッド５１Ａ，５１Ｂを、たとえばフォトリソグラフィーおよびスパッタリング製膜の手法で形成する（図５のステップＳ１４５）。さらに、各電極層２１，２２と半導体層とのオーミックコンタクトをとるためのアニール処理を行うことで、ＶＣＳＥＬ１が完成する。
【００６２】
［電流狭窄構造の形成方法の詳細］
次に、本発明の特徴的部分である加熱水蒸気酸化による電流狭窄層の形成方法（図５のステップＳ１１０）について詳細に説明する。
【００６３】
図１５は、酸化炉の構成を模式的に示す断面図である。図１５を参照して、酸化炉７０は、チャンバ７９と、チャンバ７９内に設けられた基板加熱機構６０と、チャンバ７９の壁を貫通する配管７１，７２とを含む。
【００６４】
配管７１は、バルブ７３を介して水蒸気供給源７５に接続されるとともに、バルブ７４を介して窒素供給源７６に接続される。これによって、チャンバ７９内に水蒸気と窒素との混合ガスを供給することができる。
【００６５】
配管７２は、排気孔として用いられ、バルブ７７を介してチャンバ内のガスが排気される。なお、チャンバ７９内を減圧する場合には、配管７２を、バルブ７７を介して排気装置（たとえば、真空ポンプ）に接続してもよい。
【００６６】
基板加熱機構６０は、伝熱部材６１，６２と、伝熱部材６２に取り付けられた支持部材６３と、伝熱部材６２を加熱するヒータ装置６４とを含む。支持部材６３は、基板ＳＵＢが伝熱部材６１の熱放射面６６に対向するように基板ＳＵＢの外周部を支持するためのものである。基板ＳＵＢは、伝熱部材６１の熱放射面６６から放射された熱によって加熱される。基板加熱機構６０の詳細については、図１７〜図２４を参照して後述する。
【００６７】
図１６は、加熱水蒸気酸化工程（図５のステップＳ１１０）の手順を示すフローチャートである。図１５および図１６を参照して、まず、加熱対象となる試料（基板上の多層体がメサポスト状に加工されたもの）が酸化炉チャンバ７９内の基板加熱機構６０の所定の位置に（すなわち、図１５の支持部材６３上に）固定される（ステップＳ２００）。
【００６８】
次に、減圧下で加熱水蒸気酸化を行う場合には、酸化炉チャンバ７９内の減圧を開始する（ステップＳ２０５）。その後、水蒸気と窒素との混合ガスのチャンバ７９内への供給を開始する（ステップＳ２１０）。水蒸気および窒素の混合ガスの供給量と排気量とのバランスによってチャンバ７９内の圧力が決まる。減圧下で加熱することにより、対流熱伝達による基板加熱が抑制され、主として伝熱部材６１の熱放射面６６からの熱放射（熱輻射）によって基板が加熱されるようになるので、基板の温度均一性をさらに高めることができる。
【００６９】
一方、大気圧下で加熱水蒸気酸化を行う場合には、ステップＳ２０５は実行されない。この場合、配管７１のバルブを開放した状態で、水蒸気と窒素との混合ガスのチャンバ７９内への供給が開始される（ステップＳ２１０）。
【００７０】
チャンバ７９内が水蒸気雰囲気になり、さらに、減圧下での酸化の場合にはチャンバ内の圧力が所定値になったら、ヒータ装置６４による伝熱部材６２の加熱が開始される。ヒータ装置６４から伝熱部材６２に与えられる熱量（より具体的には、電熱線６５を流れる電流量）は、基板（試料）の特定位置での温度検出値に応じてフィードバック制御される。具体的には、基板の特定位置（たとえば、中心位置）での温度が４５０℃〜５００℃の間の所定設定温度となるように制御される。
【００７１】
ヒータをオンしてから、所定の酸化時間が経過したら、水蒸気の供給が停止され（ステップＳ２２０）、ヒータ装置６４による加熱がオフされる（ステップＳ２２５）。その後、試料が室温近くまで冷却されると、試料が酸化炉チャンバ７９内から取り出される。
【００７２】
［基板加熱機構の詳細］
図１７は、図１５に示す基板加熱機構６０の要部を拡大して模式的に示した断面図である。なお、図１７および後述する図２０〜図２５および図２７〜図２９に示す基板加熱機構の断面図は模式図であって、図中の各部の寸法は実際の基板加熱機構の各部の寸法と比例関係にない。
【００７３】
図１５および図１７を参照して、既に説明したように基板加熱機構６０は、伝熱部材６１，６２と、伝熱部材６１に取り付けられた支持部材６３と、伝熱部材６２を加熱するためのヒータ装置６４とを含む。
【００７４】
伝熱部材６１，６２は、たとえば、等方性カーボン材によって形成される。等方性カーボン材の熱伝導率は、たとえば、１１０Ｗ／（Ｋ・ｍ）である。なお、図１５では、２枚の板状の伝熱部材６１，６２が重ねられた構造が示されているが、これらを一つの構造体として形成しても構わない。
【００７５】
伝熱部材６２の下面側（加熱対象の基板ＳＵＢと反対側）がヒータ装置６４によって加熱される。ヒータ装置６４は、電熱線６５が埋め込まれたホットプレートであってもよいし、ランプヒータであってもよい。上側の伝熱部材６１は、下側の伝熱部材６２を介した熱伝導によって加熱される。さらに、基板ＳＵＢは、上側の伝熱部材６１の上面の熱放射面６６とは離間して、熱放射面６６に対向するように配置されることによって、熱放射面６６からの放射熱によって加熱される。
【００７６】
支持部材６３は、図１７に示す例では、伝熱部材６１の熱放射面６６を取り囲むように伝熱部材６２に取り付けられ、基板ＳＵＢの外周部を支持する。
【００７７】
ここで、注意すべき点は、基板ＳＵＢのうち支持部材６３と直接接触する部分には、ヒータ装置６４で発生した熱が伝熱部材６１，６２および支持部材６３を介して熱伝導によって伝わる点である。このため、伝熱部材６１の熱放射面６６からの熱放射によって単位面積および単位時間当たりに基板ＳＵＢに吸収される熱量と、支持部材６３を介した熱伝導によって単位面積および単位時間当たりに基板ＳＵＢに伝わる熱量とが平衡状態にないと、基板面内の温度分布が不均一になってしまう。通常は、支持部材６３を介した熱伝導の影響が大きく、基板ＳＵＢの外周部が中央部よりも高温になる場合が多いので、支持部材６３を介した熱伝導を抑制する必要がある。
【００７８】
支持部材６３を介した熱伝導を抑制するために、支持部材６３の熱伝導率を、伝熱部材６１，６２の熱伝導率よりも小さくする。支持部材６３として、たとえば、熱伝導率１．６Ｗ／（Ｋ・ｍ）のセラミック材料（マセライト（登録商標））を用いることができる。さらに、支持部材６３の形状にも、伝熱部材６１から基板ＳＵＢへの熱伝導を抑制するための工夫が施されている。
【００７９】
図１８は、図１７の支持部材６３の平面図である。図１９は、図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿う断面図である。図１８、図１９には、支持部材６３の各部の寸法の一例が記載されている。
【００８０】
図１８および図１９を参照して、支持部材６３は、概略、リング形状を有し、その上部に基板ＳＵＢを支持するための載置面８０が形成されている。支持部材６３の載置面８０によって、基板ＳＵＢの外周部のほぼ全体（オリエーションフラットの部分を除く）が支持される。より広い面積で基板ＳＵＢと支持部材６３を接触させることによって、基板をより安定して支持することができる。さらには、支持部材との接触部での基板の局所的な温度上昇を抑制することができる。
【００８１】
支持部材６３の詳細な形状を、矩形状の断面形状を有するリング構造の場合と比較して説明する。図１９に示すように、支持部材６３は、リング構造の径方向内側の上部エッジ部８２と下部エッジ部８３とが取り除かれた形状を有している。上部エッジ部８２を除去することによって、基板ＳＵＢの外周部を載置するための載置面８０が形成される。下部エッジ部８３を除去することによって、支持部材６３を介して基板ＳＵＢに熱伝導によって伝わる熱量を低減させることができる。
【００８２】
なお、図１９に示す断面形状の支持部材６３を作製する方法は特に限定されない。たとえば、矩形断面を有するリング状部材から上部エッジ部８２および下部エッジ部８３を切削してもよい。もしくは、図１９に示す断面形状になるようにセラミック材料を成形してもよい。
【００８３】
以下、図１９の下部内側エッジ部８３を取り除いた効果を具体的に説明する。
(i)  支持部材６３と伝熱部材６１，６２との接触面積をより減らすことができる。これによって、伝熱部材６１，６２から支持部材６３に単位時間当たりに熱伝導によって流入する熱量を減らすことができる。図１９の場合には、載置面８０の反対側の底部接触面８１の面積およびリングの径方向内側の側部接触面８４の面積の両方を減らすことができる。以下、支持部材６３のうち、載置面８０と底部接触面８１とに挟まれた部分を中間部８５と称する。図１９の場合、底部接触面８１の面積は、中間部８５のうち載置面８０に隣接する部分９１を載置面８０と平行な面で切断したときの断面積よりも小さい。
【００８４】
(ii)  支持部材６３の表面のうち、載置面８０および伝熱部材６１，６２との接触面（底部接触面８１および側部接触面８４）を除く、空間に露出している部分の面積をより増加させることができる。これによって、支持部材６３から周囲の空間への熱放出量（熱放射または対流熱伝達による）が増加するので、支持部材６３から基板ＳＵＢへの熱伝導による伝熱量を減らすことができる。
【００８５】
(iii)  さらに、図１９に示す支持部材６３の断面構造によれば、中間部８５の内部のみ又は中間部８５の内部および表面のみを通って、底部接触面８１の少なくとも一部の領域内の任意の第１の点９３から載置面８０の少なくとも一部の領域内の任意の第２の点９２に至る最短経路９４は、第１の点９３および第２の点９２を結ぶ直線９５の長さよりも長くなる。言い換えると、第１の点９３と第２の点９２を結ぶ直線は中間部８５の表面と交差し、その直線の一部は支持部材６３の外部を通る。
【００８６】
これによって、底部接触面８１から載置面８０上の基板ＳＵＢへ至る熱伝導経路のうち、直線的な熱伝導経路の割合を少なくすることができる。すなわち、直線的な熱伝導経路の場合に比べて、底部接触面８１から載置面８０上の基板ＳＵＢに至るまでの熱伝導経路をより長くすることができる。この結果、熱伝導経路における熱放射の量がより多くなり、熱伝導によって単位時間当たりに基板ＳＵＢに与えられる熱量をより少なくすることができる。
【００８７】
［支持部材の形状の変形例］
支持部材６３を介して基板ＳＵＢに伝わる熱量を適切な範囲に制御するために、支持部材６３を図１７〜図１９とは異なる形状に加工してもよい。以下、図２０〜図２５を参照して、支持部材の断面形状の変形例について説明する。なお、図２０〜図２５において、伝熱部材６１Ａは、図１７の伝熱部材６１，６２を一体成型したものである。
【００８８】
図２０は、第１の変形例による支持部材６３Ａの断面形状を示す模式図である。図２０には、支持部材６３Ａとともに基板加熱機構６０Ａを構成する伝熱部材６１Ａおよびヒータ装置６４も示されている。
【００８９】
図２０を参照して、支持部材６３Ａの断面形状は、図１９の支持部材６３と類似しているが、下部内側エッジ部８３の除去範囲が図１９の場合よりも大きい。これによって、底部接触面８１の面積をより小さくすることができ、伝熱部材６１Ａから支持部材６３Ａへの熱の流入を抑制することができる。特に、図１９の場合には、底部接触面８１の面積は、載置面８０の面積よりも小さい。また、支持部材６３Ａの表面のうち、載置面８０および伝熱部材６１Ａとの接触面（底部接触面８１および側部接触面８４）を除く、空間に露出している部分の面積を、図１９の場合に比べて増加させることができる。これによって、支持部材６３Ａから周囲の空間への熱放出量が増加するので、支持部材６３から基板ＳＵＢへの熱伝導による伝熱量をより減らすことができる。その他の効果は、図１９で説明した上記(iii)と同じである。
【００９０】
図２１は、第２の変形例による支持部材６３Ｂの断面形状を示す模式図である。図２１には、支持部材６３Ｂとともに基板加熱機構６０Ｂを構成する伝熱部材６１Ａおよびヒータ装置６４も示されている。
【００９１】
図２１を参照して、支持部材６３Ｂは、底部接触面８１から載置面８０上の基板ＳＵＢへの直線的な熱伝導経路が生じないように、中間部８５の一部が部分的に切除されている点は図１９、図２０の場合と同じであるが、切除されている部分の位置が異なる。図２１の場合には、リング状形状を有する支持部材６３Ｂの径方向内側の側面部の一部８６が除去されている。これによって、伝熱部材６１Ａと接触する支持部材６３Ｂの側部接触面８４の面積をより減らすことができるとともに、表面の露出部分の面積をより増加させることができる。
【００９２】
図２２は、第３の変形例による支持部材６３Ｃの断面形状を示す模式図である。図２２には、支持部材６３Ｃとともに基板加熱機構６０Ｃを構成する伝熱部材６１Ａおよびヒータ装置６４も示されている。
【００９３】
図２２に示す支持部材６３Ｃでは、リング状の形状を有する支持部材６３Ｃの径方向内側の側面部に切れ込み８７が形成されている。これによって、底部接触面８１から載置面８０上の基板ＳＵＢへの直線的な熱伝導経路が生じないようにすることができるとともに、支持部材６３Ｃの表面の露出部分の面積を増やすことができる。結果として、支持部材６３Ｃを介した基板加熱を抑制することができる。
【００９４】
図２３は、第４の変形例による支持部材６３Ｄの断面形状を示す模式図である。図２３には、支持部材６３Ｄとともに基板加熱機構６０Ｄを構成する伝熱部材６１Ａおよびヒータ装置６４も示されている。
【００９５】
図２３に示す支持部材６３Ｄでは、リング状の形状を有する支持部材６３Ｄの径方向内側の側面部と径方向外側の側面部との両方に切れ込み８８，８９が形成されている。これによって、底部接触面８１から載置面８０上の基板ＳＵＢへ至る熱伝導経路をより長くすることができるとともに、支持部材６３Ｄの表面の露出部分の面積を増やすことができる。さらに、支持部材６３Ｄの内側面が伝熱部材６１Ａに接触しないように形成されているので、伝熱部材６１Ａから支持部材６３Ｄに流入する熱量を減少させることができる。これらの結果として、支持部材６３Ｄを介した基板加熱を抑制することができる。
【００９６】
図２４は、第５の変形例による支持部材６３Ｅの断面形状を示す模式図である。図２４には、支持部材６３Ｅとともに基板加熱機構６０Ｅを構成する伝熱部材６１Ａおよびヒータ装置６４も示されている。
【００９７】
図２４の支持部材６３Ｅの表面のうち、載置面８０および伝熱部材６１，６２との接触面（底部接触面８１および側部接触面８４）を除く部分の一部（外側面部）には、放熱のために複数の凸部９０が形成されている。図２４に示す複数の凸部９０は、図２０〜図２３に示す支持部材６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ，６３Ｄにも設けることができる。
【００９８】
［第１の実施の形態の効果］
第１の実施の形態によるＶＣＳＥＬの製造方法では、加熱酸化の方法によって電流狭窄層を形成する際の基板加熱機構６０，６０Ａ〜６０Ｅに特徴がある。具体的には、基板ＳＵＢを支持する支持部材６３，６３Ａ〜６３Ｅの熱伝導率および形状を最適化する。これによって、支持部材６３を介した熱伝導によって単位面積および単位時間当たりに基板ＳＵＢに伝わる熱量を、伝熱部材６１の熱放射面６６からの熱放射によって単位面積および単位時間当たりに基板ＳＵＢに吸収される熱量にほぼ等しくすることできる。結果として、基板面内の温度分布が許容範囲内になるように調整可能になる。基板面内の温度分布の許容範囲としては、たとえば、少なくとも５℃以内が望ましく、１℃以内がより望ましい。
【００９９】
［変形例］
上記の実施の形態では、ＤＢＲ層１２，１６、クラッド層１３，１５、活性層１４、および電流狭窄層１７となるべき被酸化層を含む積層体をメサポスト状に加工した。これに代えてリセス構造に積層体を加工してもよい。リセス構造の場合も、電流狭窄層１７となるべき被酸化層の側面から酸化が進行することによって、未酸化部１９を取り囲むように酸化部１８が形成される。
【０１００】
＜第２の実施の形態＞
図２５は、第２の実施の形態によるＶＣＳＥＬの製造方法で用いられる基板加熱機構６０Ｆを模式的に示す断面図である。基板加熱機構６０Ｆの構成は第１の実施の形態の場合と同様であるが、支持部材６３Ｆの熱伝導率および形状が第１の実施の形態の場合と異なる。すなわち、第２の実施の形態の支持部材６３Ｆの場合には、底部接触面８１から載置面８０上の基板ＳＵＢに至る直線的な熱伝導経路を妨げるような加工が施されていない。
【０１０１】
一方、支持部材６３Ｆの熱伝導率は、第１の実施の形態の場合に比べてさらに小さい。具体的に、支持部材６３Ｆとして熱伝導率が０．５５Ｗ／（Ｋ・ｍ）程度のものが用いられている。たとえば、セラミック材料とセラミック繊維を複合化した材料（コバレントマテリアル株式会社製）またはケイ酸カルシウム材（商品名：ヒシタイカ）などを用いることができる。図２５のその他の点は、図１７の場合と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【０１０２】
図２６は、基板温度の面内分布の実測結果を示す図である。図２６では、図１７〜図１９で説明した第１の実施の形態による基板加熱機構６０によって加熱した場合の基板温度分布の実測結果と、図２５で説明した第２の実施の形態による基板加熱機構６０Ｆによって加熱した場合の基板温度分布の実測結果とが示されている。さらに、比較例として、図２５の伝熱部材６１，６２および支持部材６３Ｆが同一材料（等方性カーボン材）で一体成型されている場合の基板温度分布の実測結果が示されている。図２６の横軸は基板中心を０［ｍｍ］としたときの基板上の位置を示し、縦軸は基板の中心との温度差［℃］を示す。いずれも場合も水蒸気雰囲気下で基板中心温度が４８５℃になるように加熱した。
【０１０３】
図２６に示すように、第１の実施の形態および第２の実施の形態のいずれの場合も基板面内の温度分布を±０．５℃以内に抑えることができ、実用上十分な温度分布の均一性が得られることが実証された。一方、比較例の場合には、基板の中心と基板の端部との温度差が１６℃にもなった。
【０１０４】
以上のように、基板ＳＵＢを支持する支持部材６３，６３Ａ〜６３Ｅの熱伝導率を最適化することによって、基板面内の温度分布を許容範囲（たとえば、±１℃以内）に収めることができる。
【０１０５】
＜基板加熱機構のその他の変形例＞
図２７は、他の変形例による基板加熱機構６０Ｇの構成を模式的に示す断面図である。図２７に示す基板加熱機構６０Ｇは、伝熱部材６２が設けられず支持部材６３がヒータ装置６４によって直接加熱されている点で、図１７の基板加熱機構６０と異なる。図２７のその他の点は図１７の場合と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【０１０６】
図２７に示すように支持部材６３をヒータ装置６４で直接加熱すれば、支持部材６３に単位時間当たり与えられる熱量がより増加することになる。しかし、この場合も、支持部材６３の熱伝導率を十分に低くするとともに支持部材６３の形状を工夫することによって、支持部材６３を介して熱伝導によって単位時間当たりに基板に伝わる熱量を抑制することができる。
【０１０７】
図２８は、さらに他の変形例による基板加熱機構６０Ｈの構成を模式的に示す断面図である。図２８に示す基板加熱機構６０Ｈは、伝熱部材６１を加熱するためのヒータ装置６４Ａと支持部材６３を加熱するためのヒータ装置６４Ｂとが別個に設けられる点、ならびに伝熱部材６１と支持部材６３とが接触していない点で、図１７の基板加熱機構６０と異なる。さらに、図２８の場合には、伝熱部材６２が設けられていない。図２７のその他の点は図１７の場合と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【０１０８】
図２８に示す基板加熱機構６０Ｈでは、ヒータ装置６４Ａおよび６４Ｂの各々の出力を調整することによって、伝熱部材６１の熱放射面６６からの放射熱による基板ＳＵＢの加熱と、支持部材６３を介した熱伝導による基板ＳＵＢの外周部の加熱とを独立に制御することが可能である。これによって、基板面内の温度分布を許容範囲に収めることができる。
【０１０９】
図２９は、さらに他の変形例による基板加熱機構６０Ｉの構成を模式的に示す断面図である。図２９に示す基板加熱機構６０Ｉは、伝熱部材６１と支持部材６３とが接触している点で、図２８の基板加熱機構６０Ｈと異なる。図２９のその他の点は、図２８の場合と同じであるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【０１１０】
図２８では、支持部材６３は、伝熱部材６１から熱伝導によって伝わる熱によっても加熱される。しかしながら、伝熱部材６１から支持部材６３への伝熱量に応じてヒータ装置６４Ｂの出力を調整することによって基板ＳＵＢの外周部の温度上昇を抑制し、この結果、基板面内の温度分布を許容範囲に収めることができる。
【０１１１】
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ないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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。
【符号の説明】
【０１１２】
１０  基板、１１  Ｎ型半導体コンタクト層、１２，１６  半導体多層膜反射鏡層（ＤＢＲ層）、１３，１５  クラッド層、１４  活性層、１７  電流狭窄層、１８  酸化部、１９  未酸化部、２０  Ｐ型半導体コンタクト層、２１  アノード電極層、２２  カソード電極層、２３  被酸化層、２５  絶縁性保護膜、２６  絶縁層、５０  アノード用ボンディングパッド、５１Ａ，５１Ｂ  カソード用ボンディングパッド、５２  アノード配線、５３Ａ，５３Ｂ  カソード配線、６０，６０Ａ〜６０Ｉ  基板加熱機構、６１，６２，６１Ａ  伝熱部材、６３，６３Ａ〜６３Ｆ  支持部材、６４，６４Ａ，６４Ｂ  ヒータ装置、６６  熱放射面、７０  酸化炉、７９  チャンバ、８０  載置面、８１  底部接触面、８４  側部接触面、８５  中間部、９０  複数の凸部。
【図１】
2015103727.tif 000003
【図２】
2015103727.tif 000004
【図３】
2015103727.tif 000005
【図４】
2015103727.tif 000006
【図５】
2015103727.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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