(57)【要約】【課題】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。【解決手段】ヒータ１０５は、加熱テーブル１０３内に設けられ、制御部１２７からの制御に従って、試料トレイ１０７上に載せられた半導体試料１４０の外周部を３６５℃に加熱し、半導体試料１４０の内周部を３７０℃に加熱する。マスフローコントローラー１１３は、窒素ガスを気化器１１４へ供給し、液体マスフローコントローラー１１１は、水溜容器１０９に保持された水を気化器１１４へ供給する。気化器１１４は、液体マスフローコントローラー１１１からの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からの窒素ガスをキャリアガスとして配管１１５，１１６、バルブ１２０および導入管１０８を介して反応容器１０１へ供給する。【選択図】図１
2008218774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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、ＡｌｘＯｙからなる電流狭窄部を形成したものである。このＡｌｘＯｙ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ＡｌｘＯｙ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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【特許文献１】米国特許第５，４９３，５７７号公報
【非特許文献１】光アライアンス、２００４年４月，ｐｐ４２−４６．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
好ましくは、活性層は、ＧａＩｎＮＡｓ系材料を含む。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【発明の効果】
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
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。
【００４１】
［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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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（Ｎ２）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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。  
【００６６】
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）。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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）。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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λ１とした場合、低屈折率層２１および高屈折率層２２の各々は、λ１／４ｎ（ｎは各半導体層の屈折率）の膜厚を有する。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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）。
【００８３】
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。
【００８４】
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（ＡｓＨ３）およびセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）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（ＡｓＨ３）およびセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を原料として形成する。
【００８５】
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（ＡｓＨ３）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（ＡｓＨ３）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（ＡｓＨ３）を原料として形成する。
【００８６】
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（ＡｓＨ３）を原料として形成する。
【００８７】
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（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）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（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料として形成する。
【００８８】
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（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）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（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料として形成する。
【００８９】
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。
【００９０】
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（Ｃｌ２）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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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）。
【０１０７】
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）。
【０１０８】
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）。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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）。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
選択酸化層７１は、３０ｎｍの膜厚を有し、ｐ−ＡｌｘＧａ１−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。
【０１２４】
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（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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−ＡｌｘＧａ１−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−ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．９≦ｘ≦１）からなり、好ましくは、ｐ−ＡｌｘＧａ１−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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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、ＡｌｘＧａ１−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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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、ＡｌｘＧａ１−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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
［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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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λ２とした場合、低屈折率層２１Ａおよび高屈折率層２２Ａの各々は、λ２／４ｎ（ｎは各半導体層の屈折率）の膜厚を有する。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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、λ２／４ｎ（ｎは各半導体層の屈折率）の膜厚を有する。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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（ＡｓＨ３）およびセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を原料として形成する。
【０１７３】
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（ＡｓＨ３）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（ＡｓＨ３）を原料として形成する。
【０１７４】
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（ＡｓＨ３）を原料として形成する。
【０１７５】
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（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料として形成する。
【０１７６】
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（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）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（ＡｓＨ３）および四臭化炭素（ＣＢｒ４）を原料として形成する。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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）。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
その他は、実施の形態１と同じである。
【０１９７】
［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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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。
【０２００】
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。
【０２０１】
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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
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。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
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。
【０２０８】
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。
【０２０９】
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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
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。
【０２１７】
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。  
【０２１８】
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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
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）。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
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。
【０２３４】
その他は、実施の形態１と同じである。
【０２３５】
［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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
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。
【０２３８】
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。
【０２３９】
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。
【０２４０】
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。
【０２４１】
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。
【０２４２】
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。
【０２４３】
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。
【０２４４】
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。
【０２４５】
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。
【０２４６】
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。
【０２４７】
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。
【０２４８】
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。
【０２４９】
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。
【０２５０】
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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
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。
【０２５４】
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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
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。
【０２５７】
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。
【０２５８】
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。
【０２５９】
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。
【０２６０】
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。
【０２６１】
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。
【０２６２】
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。
【０２６３】
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。
【０２６４】
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。
【０２６５】
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）。
【０２６６】
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。
【０２６７】
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。
【０２６８】
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。
【０２６９】
その他は、実施の形態１と同じである。
【０２７０】
［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。
【０２７１】
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。
【０２７２】
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。
【０２７３】
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。
【０２７４】
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。
【０２７５】
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。
【０２７６】
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。
【０２７７】
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。
【０２７８】
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。
【０２７９】
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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
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。
【０２８２】
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。
【０２８３】
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。
【０２８４】
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。
【０２８５】
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。
【０２８６】
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。
【０２８７】
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。
【０２８８】
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。
【０２８９】
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。
【０２９０】
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。
【０２９１】
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。
【０２９２】
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。
【０２９３】
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。
【０２９４】
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。
【０２９５】
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。
【０２９６】
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。
【０２９７】
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。
【０２９８】
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。
【０２９９】
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。
【０３００】
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。
【０３０１】
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。
【産業上の利用可能性】
【０３０２】
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。
【図面の簡単な説明】
【０３０３】
【図１】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２】図１に示す加熱テーブルおよびヒータの平面図である。
【図３】図１に示す半導体試料の断面図である。
【図４】酸化速度と膜厚との関係を示す図である。
【図５】半導体試料とヒータとの配置関係を示す断面図である。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】選択酸化層７の酸化過程を示す平面図である。
【図１０】半導体試料の平面図および断面図である。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】実施の形態２による半導体酸化装置の概略図である。
【図１４】図１３に示すランプの平面図である。
【図１５】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。
【図１６】実施の形態３による半導体酸化装置の概略図である。
【図１７】図１６に示す加熱テーブルおよびヒータの平面図である。
【図１８】実施の形態４による半導体酸化装置の概略図である。
【図１９】この発明による面発光レーザアレイの平面図である。
【図２０】この発明による光伝送システムの概略図である。
【図２１】この発明による光伝送システムの他の概略図である。
【図２２】この発明による画像形成装置の概略図である。
【図２３】図２２に示す面発光レーザアレイの平面図である。
【図２４】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。
【符号の説明】
【０３０４】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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２３】
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【図２４】
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【図２２】
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