(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体前駆体の酸化可能領域の一部を選択的に酸化して半導体を製造する半導体製造装置であって、
前記半導体前駆体または前記半導体前駆体の近傍に配置され且つ酸化可能領域を備えたモニター用サンプルに電圧を印加する一対の電極プローブを備え、電流経路が前記半導体前駆体の酸化可能領域または前記モニター用サンプルの酸化可能領域を横切るように前記一対の電極プローブを接触させて、前記半導体前駆体または前記モニター用サンプルの酸化反応中の電気抵抗または電流量を検出する検出手段と、
検出された電気抵抗または電流量に基づいて、酸化炉内の半導体前駆体の酸化反応を制御する反応制御手段と、
を備えた半導体製造装置。
【請求項２】
前記電気抵抗または電流量を表示する表示手段をさらに備えた請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
半導体前駆体の酸化可能領域の一部を選択的に酸化して半導体を製造する半導体製造方法であって、
前記半導体前駆体または前記半導体前駆体の近傍に配置され且つ酸化可能領域を備えたモニター用サンプルを酸化炉内に配置し、
電流経路が前記半導体前駆体の酸化可能領域または前記モニター用サンプルの酸化可能領域を横切るように一対の電極プローブを接触させて、前記半導体前駆体または前記モニター用サンプルの酸化反応中の電気抵抗または電流量を検出し、
検出された電気抵抗または電流量に基づいて、酸化炉内の半導体前駆体の酸化反応を制御して半導体を製造する半導体製造方法。
【請求項４】
前記モニター用サンプルが、前記半導体前駆体と同じ速度で酸化される酸化可能領域を備え、前記モニター用サンプルの電流量が、酸化領域が増加すると減少し、前記酸化可能領域の総てが酸化された時点で急激に減少するように作製された請求項３に記載の半導体製造方法。
【請求項５】
前記モニター用サンプルが、前記半導体前駆体と同じ速度で酸化される酸化可能領域を備え、前記モニター用サンプルの電気抵抗が、酸化領域が増加すると増加し、前記酸化可能領域の総てが酸化された時点で急激に増加するように作製された請求項３に記載の半導体製造方法。
【請求項６】
前記モニター用サンプルの電気抵抗または電流量が急激に変化したときに、前記半導体前駆体の酸化反応を停止する請求項３乃至５のいずれか１項に記載の半導体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置及び半導体製造方法に係り、詳しくは、半導体前駆体の酸化可能領域の一部を選択的に酸化して半導体を製造する半導体製造装置及び半導体製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）は、端面発光型にくらべて、製造コストが低いこと、製造の歩留まりが高いこと、２次元集積化が容易なこと、等の多くの利点を有していることから、光通信、光情報処理、光記録など、多くの分野で用いることが期待されている。
【０００３】
ＶＣＳＥＬは、その基本構造から数種類のタイプに分類されるが、しきい電流値、応答速度、消費電力等、レーザ特性の観点から最も有望視されているのは、選択酸化型ＶＣＳＥＬと呼ばれているものである。例えば、K. D. Choquette et al. "Low threshold voltage vertical-cavity lasers fabricated by selective oxidation" Electron. Lett., Vol.30, pp.2033-2044, 1994等の文献に記載されているように、ＡｌＡｓ選択酸化型ＶＣＳＥＬは以下のようにして製造される。
【０００４】
まず、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、ｎ型ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓとＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓをそれぞれの膜厚が媒質内波長の１／４となるように交互に３８周期積層した下部ｎ型ＤＢＲ（Distributed  Bragg Reflector）層、ＩｎＧａＡｓ量子井戸活性層３層とＧａＡｓスぺーサー層で構成された膜厚が媒質内波長となるアンドープ活性領域、膜厚が媒質内波長の１／４のＡｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ電流狭窄層、ＧａＡｓとＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓをそれぞれの膜厚が媒質内波長の１／４となるように交互に２５周期積層した下部ｎ型ＤＢＲ層、を積層する。
【０００５】
次に、上記結晶層を反応性イオンエッチングにより、深さ５μｍ、一辺が１０５μｍのメサ形状にすると、Ａｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ電流狭窄層の側面が露出する。この露出面からＡｌ0.98Ｇａ0.02Ａｓ電流狭窄層を、中心の数μｍを残して選択的に酸化する。最後に、電極としてＴｉ／ＡｕとＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕを上面と下面にそれぞれ蒸着し、選択酸化型ＶＣＳＥＬが完成する。
【０００６】
以上の通り、選択酸化型ＶＣＳＥＬは、結晶成長後にＡｌＡｓあるいはＡｌＧａＡｓの選択酸化プロセスを用いて電流狭窄構造を形成している。その結果、結晶成長はすべて平坦面上で行われ、特性の良い結晶層を用いることができる。また、インプラ型で発生する活性層に与えるダメージの心配はない。
【０００７】
また、例えば、上記方法で作製されたＶＣＳＥＬに両面の電極を通して電流を注入すると、注入された電流は、酸化されなかったメサ形状の中心数μｍだけに狭窄され、９００μＡという低しきい電流値を示すなど、選択酸化型ＶＣＳＥＬは優れたレーザ特性を有している。
【０００８】
選択酸化型ＶＣＳＥＬでは、酸化されずに残ったＡｌＡｓあるいはＡｌＧａＡｓ層をアパーチャ（開口）と称している。選択酸化型ＶＣＳＥＬは、低しきい電流値など、優れたレーザ特性を有しているが、各種レーザ特性はアパーチャ径に大きく左右される。
【０００９】
例えば、D.L.Huffaker et al. "Multiwavelength, Densely-Packed 2x2 Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser Array Fabricated Using Selective Oxidation",  IEEE Photon. Technol. Lett., Vol.8, pp.858-860, 1996には、図９に示すように、アパーチャー径が２、２．５、３、３．５μｍの選択酸化型ＶＣＳＥＬの電流−光出力特性が報告されている。図９から分かるように、しきい電流値、効率がアパーチャー径に依存して大きく異なるデータとなっている。また、図には示されていないが、最大光出力もアパーチャー径に依存する。また、選択酸化型ＶＣＳＥＬのシングルモード最大光出力あるいは横モードはアパーチャー径に大きく依存するという報告もある。
【００１０】
アパーチャーを形成する酸化プロセスには、ＵＳＰ５２６２３６０号明細書等に記載されているようなウェット酸化法を用いるのが一般的である。この方法は、窒素をキャリアガスに用いて、８０〜１００℃に加熱された純水をバブリングし、その水蒸気を炉に輸送してＡｌＡｓあるいはＡｌＧａＡｓ層の一部だけを選択的に酸化する方法で、酸化炉の温度は通常４００から５００℃である。従来は、実際に使用する酸化炉を用いて種々の条件でこの酸化プロセスによる酸化実験を繰り返し行い、得られた結果を元に最適化した条件で酸化を行い、選択酸化型ＶＣＳＥＬを作製していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、K.M.Geib et. al. "Fabfication issues of oxide-confined VCSELs", SPIE Vol.3003, pp.69-74, 1997をはじめ多くの報告が示すように、酸化されるＡｌＡｓあるいはＡｌＧａＡｓの酸化レートは、サンプル温度、純水バブラー温度、窒素ガス輸送量、ＡｌＧａＡｓ中のＡｌＡｓ濃度、更にはＡｌＡｓあるいはＡｌＧａＡｓ層側面に付着する自然酸化膜の膜厚等、幾つもの因子により影響される。
【００１２】
このため、１度設定した条件下で酸化を行うだけでは、メサ側面からの酸化距離をプロセス毎に再現性良く制御し、アパーチャー径を設計値通りに形成することは困難であり、その結果、ＶＣＳＥＬのレーザ特性は作製毎に異なり、製造歩留まりの低下を引き起こす、という問題があった。
【００１３】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、電気抵抗または電流量の経時変化を追跡することができ、電気抵抗または電流量から酸化反応の進行度合いを予測して、酸化反応を適切に制御することができる半導体製造装置及び半導体製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の半導体製造装置は、半導体前駆体の酸化可能領域の一部を選択的に酸化して半導体を製造する半導体製造装置であって、前記半導体前駆体または前記半導体前駆体の近傍に配置され且つ酸化可能領域を備えたモニター用サンプルに電圧を印加する一対の電極プローブを備え、電流経路が前記半導体前駆体の酸化可能領域または前記モニター用サンプルの酸化可能領域を横切るように前記一対の電極プローブを接触させて、前記半導体前駆体または前記モニター用サンプルの酸化反応中の電気抵抗または電流量を検出する検出手段と、検出された電気抵抗または電流量に基づいて、酸化炉内の半導体前駆体の酸化反応を制御する反応制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項１に記載の発明では、検出手段により、酸化炉内の半導体前駆体またはモニター用サンプルの酸化反応中の電気抵抗または電流量を経時追跡することができる。また、装置内に設けられた反応制御手段により、電気抵抗または電流量が酸化反応の進行度合いにより変化することを利用して、酸化反応の進行度合いを予測し、半導体前駆体の酸化反応を適切に制御することができる。
【００１６】
請求項２に記載の半導体製造装置は、請求項１に記載の発明において、前記電気抵抗または電流量を表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする。表示手段を設けることで、オペレータは視覚的に酸化反応の進行度合いを知ることができる。
【００１７】
請求項３に記載の半導体製造方法は、半導体前駆体の酸化可能領域の一部を選択的に酸化して半導体を製造する半導体製造方法であって、前記半導体前駆体または前記半導体前駆体の近傍に配置され且つ酸化可能領域を備えたモニター用サンプルを酸化炉内に配置し、電流経路が前記半導体前駆体の酸化可能領域または前記モニター用サンプルの酸化可能領域を横切るように一対の電極プローブを接触させて、前記半導体前駆体または前記モニター用サンプルの酸化反応中の電気抵抗または電流量を検出し、検出された電気抵抗または電流量に基づいて、酸化炉内の半導体前駆体の酸化反応を制御して半導体を製造することを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の半導体製造方法は、請求項３に記載の発明において、前記半導体前駆体の近傍に配置されたモニター用サンプルの電気抵抗または電流量が急激に変化したときに、半導体前駆体の酸化反応を停止することを特徴とする。
酸化可能領域の消失時における電気抵抗または電流量の変化は明確であり、半導体前駆体の未酸化領域の面積が所望の値になったときに酸化可能領域が消失するようにモニター用サンプルを設計し、モニター用サンプルの酸化可能領域消失時に酸化反応を停止すれば、所望の面積の未酸化領域を有する半導体前駆体を容易に得ることができる。
【００１９】
なお、「近傍」とは、酸化炉内で半導体前駆体と同じ酸化環境を享受できる程度の距離内であることを意味する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体製造装置及び半導体製造方法を実施の形態に基づき詳細に説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る半導体製造装置は、水蒸気酸化を行うための装置であり、図１に示すように、酸化炉１０、図２に示す正方形（矩形）形状の酸化可能領域１２Ａ（白抜き部分）を有する半導体前駆体１２、半導体前駆体１２に所定電圧を印加するための一対の測定用電極プローブ１４、１６、コンピュータ１８、及びコンピュータ１８に接続された表示手段としてのモニター２０から構成されている。
【００２２】
酸化炉１０には、ヒータ２２と水蒸気を導入するためのバルブ２４を備えた導入管とが設けられており、ヒータ２２の駆動回路とバルブ２４の駆動装置（図示せず）は、それぞれコンピュータ１８に接続されている。
【００２３】
測定用電極プローブ１４、１６は、両プローブ間に電圧を印加したときに、電流経路が酸化可能領域１２Ａを横切るように半導体前駆体１２に接触している。測定用電極プローブ１４、１６は、酸化反応の間、半導体前駆体１２に接触した状態で一時的に固定することができれば、針状でもクリップのような形状でもよい。
【００２４】
また、測定用電極プローブ１６はスイッチ１７を介して電源１９に接続されており、測定用電極プローブ１４は電流計１５に接続され、電流計１５はＡ／Ｄ変換器（図示せず）を介してコンピュータ１８に接続されている。そして、コンピュータ１８からの信号によりスイッチ１７をオンにして、電源１９から測定用電極プローブ１４と１６との間に所定電圧を印加し、そのとき流れた電流を電流計１５により検出して、検出信号を出力する。電流計１５から出力された検出信号は、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換されてコンピュータ１８に入力される。
【００２５】
コンピュータ１８は、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３４、及びＲＡＭ３６を含んで構成されており、ＣＰＵ３２は、ＲＯＭ３４に記憶された以下に説明する制御ルーチンのプログラムに基づき処理を行う。
【００２６】
コンピュータ１８で実行される制御ルーチンを、図３を参照して説明する。
ステップ１００において、電流計１５からの信号を取り込み、ステップ１０２で電流量Iと印加電圧Ｖとから電気抵抗Ｒを演算して、ステップ１０４で電気抵抗Ｒをモニター２０に表示する。
【００２７】
次に、ステップ１０６で反応停止条件が成立しているか否かを判別する。
図２に示すような正方形（矩形）形状の酸化可能領域を有する半導体前駆体では、酸化可能領域は各辺から中心に向かって酸化されていき、このとき酸化速度は一定であるので酸化領域は酸化時間の二乗に比例して増加する。一方、電気抵抗Ｒは、酸化領域が増加するにつれて少しずつ増加し、半導体前駆体１２の酸化可能領域１２Ａの総てが酸化されると急上昇して、その後は一定になる。従って、予めＲＯＭに記憶しておいた電気抵抗Ｒと未酸化領域の面積Ｓとの相関関係を表す図４に示すマップを用いて、所望の未酸化領域の面積Ｓ。に対応する電気抵抗Ｒxを求め、電気抵抗Ｒが電気抵抗Ｒxと一致したときに反応停止条件が成立したと判断することができる。
【００２８】
または、オペレータによって停止信号がコンピュータ１８に入力されたときに反応停止条件が成立したと判断するようにしてもよい。すなわち、モニター２０に表示された電気抵抗Ｒの値を見て、オペレータが反応を停止するか否かを判断し、マニュアル操作で反応を停止させるようにしてもよい。ステップ１０６で反応停止条件が成立していれば、ステップ１０８で図示しない搬送装置により半導体前駆体１２を酸化炉１０外に搬出して、酸化反応を停止させる。
【００２９】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る半導体製造装置は、半導体前駆体１２の近傍に図５（Ｂ）に示すモニター用サンプル１３を配置し、これを用いて電気抵抗を検出した以外は、第１の実施の形態と同様の構成であるので、同様の部分については説明を省略する。
【００３０】
モニター用サンプル１３は、図５（Ｂ）に示すストライプ形状の酸化可能領域を有し、図５（Ａ）に示す半導体前駆体１２の未酸化領域の面積が所望の値になったときに酸化可能領域１３Ａが消失するように、酸化炉に入れる前のモニター用サンプル１３の酸化可能領域１３Ａの幅ｒmは下記式に示すように定められている。但し、ＮＡは作製する半導体前駆体１２の未酸化領域の径、ｒ0はその酸化可能領域の径である。
ｒm＝ｒ0−ＮＡ
酸化速度Ｖは一定であるから、モニター用サンプルの酸化可能領域１３Ａの径ｒmが、半導体前駆体１２の酸化可能領域の径ｒ0と未酸化領域の径ＮＡとの差に等しくなったときに、半導体前駆体１２の未酸化領域の径ＮＡが所望の値になると同時に、モニター用サンプルの酸化可能領域１３Ａが消失する。
【００３１】
測定用電極プローブ１４、１６は、電圧を印加したときに、電流経路が酸化可能領域１３Ａを横切るようにモニター用サンプル１３に接触している。
【００３２】
コンピュータ１８で実行される制御ルーチンを、図６を参照して説明する。
ステップ２００において、電流計１５からの信号を取り込み、電流量Iを検出する。ステップ２０２で検出した電流量Iをモニター２０に表示する。
【００３３】
次に、ステップ２０４で反応停止条件が成立しているか否かを判別する。
モニター用サンプル１３の酸化可能領域１３Ａは対向する２辺から中心に向かって酸化されていき、このとき酸化速度は一定であるので酸化領域は酸化時間に比例して増加または減少する。一方、モニター用サンプル１３を通過する電流量Ｉは、酸化領域が増加すると少しずつ減少し、モニター用サンプル１３の酸化可能領域１３Ａの総てが酸化されて消失した時点で急激に減少する。従って、電流量が急変したときに反応停止条件が成立したと判断することができる。または、オペレータによって停止信号がコンピュータ１８に入力されたときに反応停止条件が成立したと判断するようにしてもよい。すなわち、モニター２０に表示された電流量Ｉの値を見て、オペレータが反応を停止するか否かを判断し、マニュアル操作で反応を停止させるようにしてもよい。
【００３４】
ステップ２０４で反応停止条件が成立していれば、ステップ２０６で図示しない搬送装置により半導体前駆体１２を酸化炉１０外に搬出して、酸化反応を停止させる。
【００３５】
第１の実施の形態では、電気抵抗Ｒを演算し、演算した電気抵抗Ｒに基づいて酸化反応を制御したが、第２の実施の形態のように、電流量Iに基づいて酸化反応を制御してもよい。また、現時刻における電気抵抗Ｒnewと、同様にして求められＲＡＭに記憶された前回の電気抵抗Ｒoldとから電気抵抗の変化率ΔＲ（＝Ｒold−Ｒnew）を演算し、電気抵抗の変化率ΔＲに基づいて酸化反応を制御してもよい。
【００３６】
第２の実施の形態では、モニター用サンプルの電流量Iを検出し、検出した電流量Iに基づいて酸化反応を制御したが、第１の実施の形態のように、電気抵抗Ｒに基づいて酸化反応を制御してもよい。また、電流量Iから電流量の変化率ΔＩを演算し、電流量の変化率ΔＩに基づいて酸化反応を制御してもよい。
【００３７】
第２の実施の形態では、ストライプ形状の酸化可能領域を有し、半導体前駆体の未酸化領域の面積が所望の値になったときに酸化可能領域が消失するように設計されたモニター用サンプルを用いたが、ストライプ形状に限られず、矩形、円、楕円等の半導体前駆体と同様の酸化可能領域を有するモニター用サンプルを用いてもよい。
【００３８】
第１及び第２の実施の形態では、水蒸気酸化を行う装置について説明したが、その他の酸化方法にもこの発明が適用できることは言うまでもない。
【００３９】
第１及び第２の実施の形態では、半導体前駆体またはモニター用サンプルに測定用電極プローブを接触させたが、接触抵抗を低減するために、電極材料からなるコンタクト部材を酸化工程より先に半導体前駆体またはモニター用サンプル設けておき、そこに測定用電極プローブを接触させてもよい。
【００４０】
第１及び第２の実施の形態では、搬送装置により半導体前駆体を酸化炉外に搬出して酸化反応を停止させたが、酸化炉に備えられたヒータの駆動回路をオフにする、または水蒸気を導入するためのバルブを閉じる等の操作により、酸化反応を停止させてもよい。
【００４１】
次に、本実施の形態の半導体製造装置を、図７に示す選択酸化型の面発光型半導体レーザの製造に適用した例を示す。
【００４２】
ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファー層２と、ｎ型のアルミニウムガリウム砒素（Ａｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ／Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ）からなる下部ｎ型ＤＢＲ３と、アンドープのＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓからなる下部スペーサ層４、アンドープのＡｌ0.11Ｇａ0.89Ａｓ量子井戸層およびアンドープのＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ障壁層からなる量子井戸活性層５、アンドープのＡｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓからなる上部スペーサ層６とを含む活性領域７と、ｐ型のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ／Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる上部ＤＢＲ８と、同じくｐ型のＧａＡｓコンタクト層９とを順次積層しＶＣＳＥＬ前駆体を得た。ただし、上部ＤＢＲ８内の最下層のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓの入るべき周期の所には、ｐ型のＡｌＡｓ層１０を挿入した。この積層体の活性層５までを、三塩化ホウ素と塩素（ＢＣｌ3＋Ｃｌ2）ガスを用いた反応性イオンエッチングにより除去してメサ形状とした。これにより、ＡｌＡｓ層１０の側面が露出した。
【００４３】
ＶＣＳＥＬ前駆体と同じ積層構造であり、ＶＣＳＥＬ前駆体のアパーチャ径が所望の値になったときにＡｌＡｓ層が総て酸化されて消失するように設計されたモニター用サンプルを用意した。
【００４４】
メサ形状とされたＶＣＳＥＬ前駆体を、上記モニター用サンプルと共に、９５℃に加熱された純水をバブリングして得られた水蒸気を、窒素をキャリアガスに用いて酸化炉に輸送する導入管、該導入管を開閉するためのバルブ、及びヒータを備えた本発明の半導体製造装置の酸化炉内に戴置して４００℃に加熱し、加熱水蒸気によりＡｌＡｓ層１０の一部を露出面から選択的に酸化する。
【００４５】
モニター用サンプルのｎ型ＧａＡｓ基板とｐ型のＧａＡｓコンタクト層とに、測定用電極プローブを接触させ、その両端に５Ｖの電圧を印加して電気抵抗Ｒの時間変化を追跡した。電気抵抗Ｒは、図８に示すように、酸化反応の進行と共に少しずつ増加し、モニター用サンプルのＡｌＡｓ層がすべて酸化された時点（Ｂ点）で大きく増加した。この時点で酸化反応を停止することで、所望のアパーチャー径ＮＡを得ることができた。なお、ＶＣＳＥＬ前駆体の電気抵抗Ｒの時間変化も同様の挙動を示すが、その場合は未酸化領域が形成されるように、ＡｌＡｓ層がすべて酸化される以前の時点（例えば、Ａ点）で反応を停止する。
【００４６】
このようにＡｌＡｓ層が総て酸化されると電気抵抗が大きく変化することは、次のことからも容易に説明できる。即ち、ＡｌＡｓを水蒸気下で酸化した場合にはＡｌ2Ｏ3が得られる（S.Guha, Appl.Phys.Lett.Vol.68,pp.906-908）が、理科年表によると、Ａｌ2Ｏ3の比抵抗は１０11〜１０14Ω・ｃｍである。酸化反応後のＡｌＡｓ層、すなわちＡｌ2Ｏ3層の膜厚は２０〜４０ｎｍであるから、Ａｌ2Ｏ3選択酸化層の抵抗は、Ａｌ2Ｏ3の比抵抗（１０11Ω・ｃｍ）×厚み（２０ｎｍ）÷面積（メサ径を５０μｍとする）で求められ、少なくとも１ＭΩ以上となる。一方、数μｍのアパーチャ径を有する選択酸化型のＶＣＳＥＬの直列抵抗は、数百Ωに過ぎない。これを比較すれば、ＡｌＡｓ層が総て酸化された時点で、電気抵抗が大きく変化することは疑う余地がない。
【００４７】
酸化反応終了後は、さらに、前記メサを覆うように、２５０℃でのプラズマ支援化学気層成長法にてシリコン酸窒化膜１１を約１μｍの厚さで着膜し、前記メサ上部に、出射口を除いてＴｉ／Ａｕの積層膜からなるｐ型電極１２を形成し、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層９と接続した。基板裏面には、裏面全体を覆うようにｎ型電極１３を形成した。
【００４８】
ここで、下部ＤＢＲ３はｎ型のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層と同Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層とを各々厚さλ／（４ｎr）（λ：発振波長，ｎr：媒質の屈折率）づつ交互に４０．５周期積層して形成されたもので、ドーパントのシリコン濃度は２×１０18ｃｍ-3である。ｐ型のＡｌＡｓ層１０は厚さλ／（４ｎr）で、ドーパントのカーボン濃度は３×１０18ｃｍ-3である。上部ＤＢＲ８はｐ型のＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層と同Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層とを各々厚さλ／（４ｎr）づつ交互に３０周期積層して形成されたもので、ドーパントのカーボン濃度は３×１０18ｃｍ-3である。最後にｐ型のＧａＡｓコンタクト層９は膜厚２０ｎｍで、カーボン濃度は１×１０20ｃｍ-3である。上部ＤＢＲ８の周期数（層数）を下部ＤＢＲ３のそれよりも少なくしているのは、反射率に差をつけて出射光を基板上面より取り出すためである。ドーパントの種類についてはここに挙げたものに限らず、ｎ型ならばセレン、ｐ型ならば亜鉛やマグネシウムなどを用いることも可能である。また詳しくは述べないが素子の直列抵抗を下げるため、半導体多層膜中にはＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓ層とＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ層の間に、その中間のアルミ組成比を有するいわゆる遷移領域を挟んでいる。メサを覆う絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜なども用いることができる。
【００４９】
得られた選択酸化型ＶＣＳＥＬは、以上のように構成され、ｎ型電極１３とｐ型電極間１２に電流を流すことによりレーザ発振を行うことができ、発振波長λ：７８０ｎｍのレーザ光を基板表面から取り出すことができる。
【００５０】
上記では、活性層にＡｌＧａＡｓを用いた近赤外波長のＶＣＳＥＬを例に説明したが、ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓを用いた赤外用、ＩｎＧａＰもしくはＡｌＧａＩｎＰを用いた赤色用の面発光レーザにも適用できる。更には、ＧａＮ系やＺｎＳｅ系等の青色もしくは紫外線面発光レーザ、ＩｎＧａＡｓＰ系等の１．３〜１．５μｍ帯面発光レーザにも利用できることはもちろんである。ＤＢＲ層として半導体材料に限定されることなく、絶縁膜を用いることも可能である。
また、ＡｌＡｓ層を酸化する例について説明したが、ＡｌＧａＡｓを酸化する場合、さらにはその他の半導体層でも酸化現象が発生する材料にはすべて同様に利用できる。
【００５１】
また、ＡｌＡｓ層が活性層直上に１層だけ挿入されている例について説明したが、挿入位置は活性層直上に限らず、また、ＡｌＡｓ層の数は複数であっても本発明は利用できる。
【００５２】
また、酸化型ＶＣＳＥＬにはメサ形状を用いず、例えば、基板に酸化用穴を設けて酸化アパーチャーを形成する構造も提案されているが、本発明の半導体製造装置及び半導体製造方法は、すべての酸化型ＶＣＳＥＬに有効に利用できる。
【００５３】
また、本発明の半導体製造装置及び半導体製造方法は、酸化型ＶＣＳＥＬのアパーチャー径を形成するときの制御性向上策として利用することのみならず、ＶＣＳＥＬのＤＢＲミラーを酸化工程を用いて作製する時などにも利用できる。
【００５４】
以上の通り、本発明の半導体製造装置及び半導体製造方法を、選択酸化型ＶＣＳＥＬの製造に適用すれば、酸化反応中のＶＣＳＥＬ前駆体またはモニター用サンプルの電気抵抗（または電流量）の経時変化を追跡することができ、酸化反応の進行度合いに応じて電気抵抗（または電流量）が変化することに基づいて、酸化反応を制御することができる。その結果、アパーチャー径を設計値通りに形成し、レーザ特性にばらつきのないＶＣＳＥＬを歩留まり良く製造することができるなど、選択酸化型ＶＣＳＥＬの製造プロセスの再現性を高くすることができる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明の半導体製造装置及び半導体製造方法は、電気抵抗または電流量の経時変化を追跡することができ、電気抵抗または電流量から酸化反応の進行度合いを予測して、酸化反応を適切に制御することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る半導体製造装置の構成を示す概略図である。
【図２】第１の実施の形態に係る半導体製造装置における半導体前駆体の概略図である。
【図３】第１の実施の形態に係る半導体製造装置で行われる制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】電気抵抗Ｒと未酸化領域の面積Ｓとの相関関係を表すグラフである。
【図５】図５（Ａ）は半導体前駆体の概略平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す半導体前駆体の酸化反応の制御に用いるモニター用サンプルの概略平面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る半導体製造装置で行われる制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】本発明を適用することができる選択酸化型ＶＣＳＥＬの構成を示す概略断面図である。
【図８】実験により求めたＶＣＳＥＬの電気抵抗Ｒの時間変化を表すグラフある。
【図９】選択酸化型ＶＣＳＥＬの電流−光出力特性のアパーチャ径依存性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０        酸化炉
１２        半導体前駆体
１３        モニター用サンプル
１４，１６  測定用電極プローブ
１５        電流計
１７        スイッチ
１８        コンピュータ
１９        電源
２０        モニター
２２        ヒータ
２４        バルブ
【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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