(57)【要約】      （修正有）【課題】ウェーハ表面特徴の横方向酸化を均一に行う。【解決手段】ウェーハ製造プロセス１５０は、水平ウェーハ１５４の垂直スタック１６０を含む炉１５２に酸素を導入する工程を含む。酸素は、垂直スタックの上方の位置１６４にて炉に入ることができる。垂直スタックに含まれるパターン化ウェーハは、１つ以上の表面特徴を含む。前記１つ以上の表面特徴の１つの表面特徴は、酸化されうる１つ以上の層を含む。前記方法は、前記酸素を前記炉内に導入することに基づいて、前記１つ以上の層の少なくとも１つの層の横方向酸化を引き起こす工程を含むことができる。【選択図】図１Ｂ
2019036718.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平ウェーハの垂直スタックを含む炉内に酸素を導入する工程であって、
前記酸素は前記垂直スタックの上方の位置にて前記炉に入り、
前記垂直スタックに含まれるパターン化ウェーハは１つ以上の表面特徴を有し、
前記１つ以上の表面特徴の１つの表面特徴は、酸化されうる１つ以上の層を含む、工程と、
前記酸素を前記炉内に導入することに基づいて、前記１つ以上の層の少なくとも１つの層の横方向酸化を引き起こす工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記酸素は、前記垂直スタックの下方の別の位置にて前記炉を出る、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記横方向酸化中に前記垂直スタックを回転させる工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記横方向酸化は、前記表面特徴において電気的閉じ込めのための開口を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記横方向酸化は、前記表面特徴において光学的閉じ込めのための開口を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記表面特徴は、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記横方向酸化は、前記ＶＣＳＥＬにおいて光学的閉じ込めまたは電気的閉じ込めの少なくとも１つのための酸化物開口を形成する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記パターン化ウェーハの周縁部上の表面特徴の前記横方向酸化は、前記パターン化ウェーハの中心部上の表面特徴の前記横方向酸化と実質的に均一である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記垂直スタックに含まれる異なるウェーハ上の表面特徴の前記横方向酸化は、実質的に均一である、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記パターン化ウェーハの中心に近接して位置する第１の表面特徴の横方向酸化の第１の深さは、前記パターン化ウェーハの端に近接して位置する第２の表面特徴の横方向酸化の第２の深さと実質的に同じである、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の深さと前記第２の深さとの差が０．４ミクロン以下である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記横方向酸化は、前記パターン化ウェーハ上の全ての表面特徴について実質的に均一である、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記横方向酸化は、前記垂直スタックに含まれる全てのウェーハの全ての表面特徴について実質的に均一である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記炉は縦型炉である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
水平に配向され、隣接するウェーハ間に隙間を空けて垂直にスタックされた複数枚のウェーハを含む炉内に酸素を導入する工程であって、
前記酸素は前記複数枚のウェーハの上方前記で炉に入り、
前記複数枚のウェーハの１枚のウェーハは該１枚のウェーハの中心部上に第１の特徴を含み、前記１枚のウェーハの周縁部上に第２の特徴を有する、工程と、
前記酸素を前記炉内に導入することに基づいて、前記第１の特徴の第１の層および前記第２の特徴の第２の層の横方向酸化を引き起こす工程であって、
前記第２の層は前記第１の層に対応し、
前記第１の層の横方向酸化の第１の深さは、前記第２の特徴の横方向酸化の第２の深さと実質的に同じである、工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記横方向酸化中に前記複数枚のウェーハを回転させる工程をさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記横方向酸化は、前記第１の特徴において光学的閉じ込めおよび電気的閉じ込めのための第１の開口、および前記第２の特徴において光学的閉じ込めおよび電気的閉じ込めのための第２の開口を形成する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記１枚のウェーハの全ての特徴上の対応する層の横方向酸化の深さは、実質的に均一である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数枚のウェーハの異なるウェーハ上の複数の特徴上の対応する層の横方向酸化の深さは、実質的に均一である、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
ウェーハであって、
前記ウェーハの中心の近傍に位置する第１の表面特徴であって、該第１の表面特徴は第１の深さに横方向に酸化された第１の層を含む、第１の表面特徴と、
前記ウェーハの端の近傍に位置する第２の表面特徴であって、該第２の表面特徴は第２の深さに横方向に酸化された第２の層を含み、前記第２の深さは前記第１の深さと実質的に同じである、第２の表面特徴と、
を含むことを特徴とするウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概してウェーハ製造に関し、より詳細には、水平ウェーハの垂直スタックを用いたウェーハ表面特徴の横方向酸化を制御することなどによる、レーザ用ウェーハの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振面発光デバイス（ＶＣＳＥＬ）などの垂直面発光デバイスは、レーザビームが基板の表面に対して垂直な方向に（例えば、半導体ウェーハの表面から垂直に）放射されるレーザである。端面発光デバイスとは異なり、垂直発光デバイスは、ウェーハ製造の中間工程にてテストすることが可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
幾つかの可能な実装によれば、方法は水平ウェーハの垂直スタックを含む炉に酸素を導入する工程を含むことができる。前記酸素は、前記垂直スタックの上方の位置にて炉に入ることができる。前記垂直スタックに含まれるパターン化ウェーハは、１つ以上の表面特徴を含むことができ、前記１つ以上の表面特徴の１つの表面特徴は、酸化されうる１つ以上の層を含むことができる。前記方法は、前記酸素を前記炉内に導入することに基づいて、前記１つ以上の層の少なくとも１つの層の横方向酸化を引き起こす工程を含むことができる。
【０００４】
幾つかの可能な実装によれば、方法は、水平に配向され、隣接するウェーハ間に隙間を空けて垂直にスタックされた複数枚のウェーハを含む炉内に酸素を導入する工程を含むことができる。前記酸素は前記複数枚のウェーハの上方前記で炉に入ることができる。前記複数枚のウェーハの１枚のウェーハは該１枚のウェーハの中心部上に第１の特徴を含み、前記１枚のウェーハの周縁部上に第２の特徴を有することができる。前記方法は、前記酸素を前記炉内に導入することに基づいて、前記第１の特徴の第１の層および前記第２の特徴の第２の層の横方向酸化を引き起こす工程を含むことができる。前記第２の層は前記第１の層に対応し、前記第１の層の横方向酸化の第１の深さは、前記第２の特徴の横方向酸化の第２の深さと実質的に同じにすることができる。
【０００５】
幾つかの可能な実装によれば、ウェーハは、前記ウェーハの中心の近傍に位置する第１の表面特徴を含むことができる。前記第１の表面特徴は、第１の深さに横方向に酸化された第１の層を含むことができる。前記ウェーハは、該ウェーハの端の近傍に位置する第２の表面特徴を含むことができる。前記第２の表面特徴は、第２の深さに横方向に酸化された第２の層を含むことができる。前記第２の深さは、前記第１の深さと実質的に同じにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】垂直配向ウェーハの水平スタックを用いるウェーハ製造プロセス例のダイアグラムである。
【図１Ｂ】水平配向ウェーハの垂直スタックを用いるウェーハ製造プロセス例のダイアグラムである。
【図２】図２Ａは、エミッタ例の上面図を示すダイアグラムである。図２Ｂは、エミッタ例の断面図例を示すダイアグラムである。
【図３】本明細書で説明するプロセス例のフローチャートである。
【図４】本明細書で説明するプロセスの別の例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して実装例を詳細に説明する。異なる図における同一の符号は、同一または類似の要素を特定することができる。以下に説明する実装は単なる例にすぎず、実装を開示されたとおりの形態に限定することを意図していない。むしろ、実装は、当業者が実装を実施できるように説明するために選択されたものである。
【０００８】
図１Ａは、垂直配向の水平スタックを用いるウェーハ製造プロセス例１００のダイアグラムである。
【０００９】
図１Ａに示すように、炉１０２は、複数枚のウェーハ１０４を含むことができる。複数枚のウェーハ１０４は、ウェーハ１０４の表面（例えば、特徴を含む表面）の直径１０６が垂直に（例えば、重力に平行に）延在し、ウェーハ１０４の厚みが水平に（例えば、重力に垂直に）延在するように、垂直に配向している。複数枚のウェーハ１０４は、隣接するスタックウェーハ１０４間の間隔１１２で水平スタック１１０中にスタックすることができる。幾つかの実装において、炉１０２は（例えば、高さよりも大きな幅を有する）横型炉であってよい。１つの実装は、炉の一端にガス導入口を有し、炉の他端にガス排出口を有する長い横型石英管である。ウェーハは、各操作において処理されるウェーハ数を最大化するために、管の軸に沿って垂直に配置される。
【００１０】
この配置において、酸素は水平スタック１１０の一端１１４から炉１０２内に導入することができ、および／または水平スタック１１０の反対端１１６から出ることができる。酸素は窒素、空気および混合空気などであり、炉１０２中の他のガスよりも重いため、炉１０２の底部に沈みうる。酸素は、比較的長時間（例えば、数分）炉１０２全体を満たしうる。このように、酸素は炉１０２の上部１２０よりも炉１０２の下部１１８に長い時間存在しうる。この炉１０２の異なる部分における酸素の不均一な存在が、（例えば、酸素が炉１０２内に導入される前にウェーハ１０４が炉１０２において加熱される時）酸化の不均一を引き起こす。例えば、ウェーハ１０４の下部１２２上の特徴の横方向酸化は、ウェーハ１０４の上部１２４上の特徴の横方向酸化よりもより長い時間起こり、下部１２２上の特徴のより深い横方向酸化、および上部１２４上のより浅い横方向酸化を引き起こしうる。
【００１１】
特徴が、特定の深さまでの横方向酸化または得られる特定の幅の開口のような特定の仕様に沿って設計されるとき、ウェーハ全体にわたる酸化の不均一性は、仕様を満たす特徴の低い収率をもたらす。例えば、ウェーハ１０４上の異なる特徴は、横方向に異なる深さまで酸化される時、不均一な開口サイズを引き起こし、幾つかの特徴は、仕様を満たす開口サイズを有し、幾つかは有しない可能性がある。
【００１２】
幾つかの場合において、複数のウェーハ１０４は、炉１０２において水平に配向させることができ、酸素は炉１０２の一端１１４から炉１０２内に導入され、および／または炉１０２の反対端１１６から出ることができる。この配置は、上述の不均一な酸化問題を低減することができるが、このような不均一な酸化は、炉１０２に入り、通過して出る際のの酸素の乱流によって依然として生じる可能性がある。また、比較的少数のウェーハ１０４が炉１０２中に配置され、および／または同時に（例えば、単一のプロセス実行において）酸化されうるため、このような配置は、図１Ｂに関連する以下で説明する配置に比べて低いスループットをもたらす可能性がある。
【００１３】
図１Ｂに関連する以下で説明するウェーハ製造プロセス例１５０のダイアグラムである。
【００１４】
図１Ｂに示すように、炉１５２は、複数枚のウェーハ１５４を含むことができる。複数枚のウェーハ１５４は、ウェーハ１５４の表面（例えば、特徴を含む表面）の直径１５６が水平に（例えば、重力に垂直に）延在し、ウェーハ１５４の厚み１５８が垂直に（例えば、重力に水平に）延在するように、水平に配向することができる。複数枚のウェーハ１５４は、隣接するスタックウェーハ１５４間の間隔１６２で垂直スタック１６０中にスタックすることができる。幾つかの実装において、複数枚のウェーハ１５４は、炉１５２の比較的温度が平坦なゾーン中において石英ボート中にスタックすることができる。幾つかの実装において、炉１５２は（例えば、幅よりも大きな高さを有する）縦型炉であってよく、これは、典型的には頂部付近にガス導入口、底部付近にガス排出口を有する丈の高い石英チューブである。典型的には、縦型炉の幅に対する高さの比は１よりも大きい。幾つかの実装において、ウェーハ１５４は、酸化を可能にする１つ以上のパターンで引き続き処理されるウェーハ１５４の最表面上にエピタキシャル成長された構造を有するＧａＡｓウェーハとすることができる。
【００１５】
この配置において、酸素（例えば、蒸気、水蒸気、Ｈ２Ｏ、Ｏ２、乾燥酸素、湿潤酸素など）は、垂直スタック１６０の上方の位置１６４から炉１５２内に導入することができる。追加で、または代わりに、酸素は、垂直スタック１６０の下の別の位置１６６にて炉１５２から出ることができる。流れおよび重力の組み合わせによって、酸素は炉１５２の底部に沈み（例えば、図１Ａに関連して上述した配置に比べて）、比較的短時間（例えば、数秒）で炉１５２全体を満たしうる。このように、酸素は、炉１５２全体に均一に存在することができ、ウェーハ１５４および／または異なるウェーハ１５４の異なる位置全体に酸化の均一性をもたらす、例えば、酸素は、炉１０２よりもより早く炉１５２を均一に満たすことができる。さらに、炉１５２において、酸素は、複数枚のウェーハ間の隙間を炉１０２よりも早く（例えば、数秒以内に）満たすことができる。この均一な充填は、酸素の導入に先立って炉１５２における圧力を低減することによって（例えば、真空引きによって）より加速することができる。
【００１６】
例えば、ウェーハ１５４の周縁部１６８（例えば、ウェーハ１５４の端から閾値距離（例えば、０．５インチ未満、１インチ未満、２インチ未満など）以内の部分）上の特徴の横方向酸化は、ウェーハ１５４の中心部１７０（例えば、ウェーハ１５４の中心から閾値距離（例えば、０．５インチ未満、１インチ未満、２インチ未満など）以内の部分）上の特徴の横方向酸化と実質的に同じ（例えば、実質的に均一または一様）にすることができる。これは、ウェーハ１５４全体にわたって位置する特徴上において実質的に同じ深さの横方向酸化（例えば、プラスマイナス０．４ミクロン、プラスマイナス０．３ミクロン、プラスマイナス０．２５ミクロン、プラスマイナス０．２ミクロンなどのような閾値公差以内）を引き起こしうる。例えば、中心部１７０に位置する第１の特徴（例えば、ウェーハ１５４の中心に近接して位置する第１の特徴）の横方向酸化の第１の深さは、周縁部１６８に位置する第２の特徴（例えば、ウェーハ１５４の端に近接して位置する第２の特徴）の横方向酸化の第２の深さと実質的に同じにすることができる。幾つかの実装において、横方向酸化について、第１の深さと第２の深さとの差は、０．８ミクロン以下、０．６ミクロン以下、０．５ミクロン以下、０．４ミクロン以下などとすることができ、実質的に同じとみなすことができる。
【００１７】
幾つかの実装において、ウェーハ１５４上の特徴の閾値パーセントについて、横方向酸化を実質的に均一にすることができる。例えば、横方向酸化は、ウェーハ１５４上の７５％以上の特徴にわたって、ウェーハ１５４上の７５％以上の特徴にわたって、ウェーハ１５４上の８０％以上の特徴にわたって、ウェーハ１５４上の８５％以上の特徴にわたって、ウェーハ１５４上の９０％以上の特徴にわたって、ウェーハ１５４上の９５％以上の特徴にわたって、ウェーハ１５４上の１００％の特徴（例えば、全ての特徴）などの割合で、実質的に均一にすることができる。追加で、または代わりに、横方向酸化は、垂直スタック１６０における全てのウェーハ１５４にわたる特徴の閾値パーセント（例えば、上に示した閾値パーセント）について、実質的に均一にすることができる。幾つかの実装において、横方向酸化は、垂直スタック１６０に含まれる全てのウェーハ１５４の全ての特徴について、実質的に均一にすることができる。
【００１８】
ここで、複数の特徴上での横方向酸化の比較（例えば、均一性、閾値の満足性など）は、複数の特徴上での対応する層の横方向酸化の深さの比較に関するものとすることができる。例えば、第１の特徴の第１の層および第２の特徴の第２の層は横方向に酸化されうる。この場合、第１の層は第２の層に対応しうる。例えば，第１の層は、第２の層と同タイプの層でありうる（例えば、図２Ｂに関連して以下に説明する酸化物層）。追加で、または代わりに、第１の層は、第２の層と実質的に同じ材料で形成することができ、および／または実質的の同じ組成（例えば、閾値不純物交差内）で形成することができる。例えば、幾つかの実装において、対応する層は、アルミニウムを主成分として形成することができる。
【００１９】
特徴が、特定の深さまでの横方向酸化または得られる特定の幅の開口のような特定の仕様に従って設計されるとき、酸化の均一性は、仕様を満たす特徴の高い収率をもたらすことができる。例えば、ウェーハ１５４上の異なる特徴が同一の深さまで横方向に酸化され、均一な開口サイズを引き起こす時、全ての特徴が、仕様を満たす開口サイズを有することができる（または、図１Ａに関連して上で説明した配置に比べて多くの数の特徴が、仕様を満たす開口を有することができる）。また、図１Ｂに示した配置は、図１Ａに関連して上で説明した配置に比べて、比較的多くの数のウェーハ１５４が炉１５２中に配置されうる、および／または同時（例えば、１つのプロセス実行において）に酸化されうるため、高スループットをもたらすことができる。
【００２０】
符号１７２によって示されるように、幾つかの実装において、ウェーハ１５４の垂直スタック１６０は回転させることができる。例えば、垂直スタック１６０は、横方向酸化中に回転させることができる。追加で、または代わりに、垂直スタック１６０は、酸素が炉１５２に入って通過し、および／または出る時に、回転させることができる。回転は、重力に垂直スタック１６０における各ウェーハ１５４の中心を通って延在する軸の周りに行うことができる。回転は、例えば１分あたり１回転、１分当たり２回転、１分当たり１回転未満などの回転速度とすることができる。この回転は、より均一な酸化をもたらすことができる。
【００２１】
幾つかの実装において、ウェーハ１５４は、パターン化ウェーハとすることができる。例えば、ウェーハ１５４は、（例えば、特徴または表面特徴として参照することができる）１つ以上の特徴を含むことができる。幾つかの実装において、図２Ａおよび２Ｂに関連して後に説明するように、特徴はエミッタ（例えば、ＶＣＳＥＬ）、１組のエミッタ層（例えば、エミッタのエピタキシャル層）などを含むことができる。追加で、または代わりに、特徴は、トレンチ（例えば、エッチ溝）、メサなどを含むことができる。幾つかの実装において、特徴は、酸化されうる１つ以上の層を含むことができ、酸素の炉１５２への導入は、特徴の少なくとも１つの層の横方向酸化を引き起こしうる。
【００２２】
幾つかの実装において、横方向酸化は、特徴中の電気的閉じ込めに対する開口を形成することができる。追加で、または代わりに、横方向酸化は、構造中の光学的閉じ込めに対する開口を形成することができる。例えば、特徴はＶＣＳＥＬとすることができ、横方向酸化は、ＶＣＳＥＬにおける電気的閉じ込めおよび／または光閉じ込めに対する開口を形成することができる。このように、図１Ｂに示した配置を用いて、制約または仕様（例えば、公差範囲内の特徴を有する酸化物開口）を満たす特徴の高い収率および高いスループットを生成することができる。
【００２３】
上述のように、図１Ａおよび１Ｂは例として与えられている。他の例が可能であり、図１Ａおよび１Ｂに関連して説明したものとは異なっていてもよい。
【００２４】
図２Ａおよび２Ｂは、エミッタ２００の上面図およびエミッタ２００の断面図２５０の例をそれぞれ示すダイアグラムである。図２Ａに示すように、エミッタ２００は、典型的なエミッタアーキテクチャにおいて構成された１組のエミッタ層を含むことができる。明確性のために、図２Ａには、エミッタ２００の全てのエミッタ層が示されていない。幾つかの実装において、図１Ｂに関連して上で説明したように、エミッタ２００は、ウェーハ１５４の特徴とすることができる。
【００２５】
図２Ａに示すように、エミッタ２００は、この例では円形の注入保護層２０２を含む。幾つかの実装において、注入保護層２０２は、楕円形や多角形または他の形状のような別の形状を有することができる。注入保護層２０２は、エミッタ２００（図示せず）に含まれる注入材料のセクション間の空間に基づいて規定される。図２Ａにおいてミディアムグレー領域で示されているように、エミッタ２００は、（例えば、内径および外径を有する）部分リング状に構成されているＰ型オーミック層金属層２０４を含む。示されているようにＰ型オーミック金属層２０４は、注入保護層２０２上に同心円状（つまり、Ｐ型オーミック金属層２０４の外径は、注入保護層２０２の）に位置している。例えばＰ型上面／頂面発光エミッタ２００の場合に、このような配置を使用することができる。底面発光エミッタ２００の場合には、必要に応じて配置を調節することができる。
【００２６】
図２Ａにさらに示すように、エミッタ２００は、Ｐ型オーミック金属層２０４を被覆する誘電体パッシベーション／ミラー層（図示せず）上の形成された（例えば、エッチングされた）誘電体ビア開口２０６を含む。示すように、誘電体ビア開口２０６は、部分リング状に形成されており、誘電体パッシベーション／ミラー層の金属化（メタライゼーション）がＰ型オーミック金属層２０４に接触するように、Ｐ型オーミック金属層２０４上に同心円状に形成されている。幾つかの実装において、誘電体開口２０６および／またはＰ型オーミック金属層２０４は、完全リング状または分割リング状のような別の形状で形成できる。
【００２７】
さらに示すように、エミッタ２００は、部分リング状のＰ型オーミック金属層２０４の内径内のエミッタの一部において、光学的開口２０８を含む。エミッタ２００は、光学的開口２０８を介してレーザビームを放射する。さらに示すように、エミッタ２００は、電流閉じ込め開口２１０（例えば、エミッタ２００の酸化物層によって形成された酸化物開口（図示せず））も含む。電流閉じ込め開口２１０は、光学的開口２０８の下方に形成されている。幾つかの実装において、図１Ｂに関連して上で説明した配置を用いて、単一のウェーハ１５４状の異なるエミッタ２００における複数の電流閉じ込め開口２１０における均一性を制御することができる。追加で、または代わりに、図１Ｂに関連して上で説明した配置を用いて、異なるウェーハ１５４上の異なるエミッタ２００における複数の電流閉じ込め開口２１０における均一性を制御することができる。
【００２８】
図２Ａにさらに示すように、エミッタ２００は、注入保護層２０２の周辺で間隔（例えば、等間隔、不等間隔で）が空けられている１組の酸化溝２１２を含む。酸化溝２１２が光学的開口２０１に対してどれだけ近く配置できるかは用途に基づき、典型的には注入保護層２０２、Ｐ型オーミック金属層２０４、誘電体ビア開口２０６および製造公差によって限定される。
【００２９】
図２Ａに示した層の数および配置は、例として提供されている。実際には、エミッタ２００は、追加の層、より少ない層、異なる層または図２Ａに示したものとは異なって配置された層を含むことができる。例えば、エミッタ２００は１組の６つの酸化溝２１２を含んでいるが、実際には、５つの酸化溝２１２や７つの酸化溝２１２を含む小型のエミッタのような別の設計が可能である。別の例として、エミッタ２００は円形のエミッタ設計であるが、実際には、三角形のエミッタ、六角形のエミッタ、楕円形のエミッタのような別の設計が可能である。追加で、または代わりに、エミッタ２００の１組の層（例えば、１つ以上の層）は、エミッタ２００の別の組の層によって実行されると説明される１つ以上の機能をそれぞれ実行することができる。
【００３０】
とりわけ、エミッタ２００の設計はＶＣＳＥＬを含めて説明されているが、別の実装が可能である。例えば、エミッタ２００の設計は、光検出器、端面発光レーザ、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、垂直発光光学装置（例えば、上面発光光学装置または底面発光光学装置）、または横方向酸化を使用する任意の別の半導体装置のような別のタイプの光学デバイスに適用できる。追加で、エミッタ２００の設計は、任意の波長、電力レベル、発光プロファイルなどのエミッタに適用できる。換言すれば、エミッタ２００は所定の性能特徴を有するエミッタに対するものではない。
【００３１】
図２Ｂに示すように、断面図の例は、例えば、図２Ａにおいて線“Ｘ−Ｘ”で示されている）１対の酸化溝２１２（を通過するエミッタ２００の断面を表すことができる。示されているように、エミッタ２００は裏面カソード層２２８、基板層２２６、底部ミラー２２４、活性領域２２２、酸化層２２０、上部ミラー２１８、注入分離材料２１６、誘電体パッシベーション／ミラー層２１４、およびＰ型オーミック金属層２０４を含むことができる。示されるように、エミッタ２００は約１０μｍの全高さを有することができる。
【００３２】
裏面カソード層２２８は、基板層２２６と電気的コンタクトを形成する層を含むことができる。例えば、裏面カソード層２２８は、ＡｕＧｅＮｉ層、ＰｄＧｅＡｕ層のようなアニール金属化層を含むことができる。
【００３３】
基板２２６は、その上にエピタキシャル層が成長されるベース基板層を含むことができる。例えば、基板２２６は、ＧａＡｓ層、ＩｎＰ層などの半導体層を含むことができる。
【００３４】
底部ミラー層２２４は、エミッタ２００の底部反射層を含むことができる。例えば、底部ミラー層２２４は、分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）を含むことができる。
【００３５】
活性領域２２２は、電子を閉じ込める層を含むことができ、エミッタ２００の発光波長を規定する。例えば、活性領域２２２は量子井戸とすることができる。
【００３６】
酸化層２２０は、エミッタ２００の光学的および電気的閉じ込めを提供する酸化物層を含むことができる。幾つかの実装において、酸化層２２０は、エピタキシャル層のウェット酸化により形成することができる。例えば、酸化層２２０は、ＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓ層の酸化によって形成されるＡｌ２Ｏ３層とすることができる。酸化溝２１２は、酸素（例えば、ドライ酸素、ウェット酸素）がエピタキシャル層にアクセスできる開口を含むことができ、酸化層２２０は、図１Ｂに関連して上で説明したように炉１５２に酸素を導入することなどによって、エピタキシャル層から形成することができる。示されたように、酸化層２２０は、対向する酸化溝２１２から横方向に酸化することができる。幾つかの実装において、（例えば、対向する酸化溝２１２からの）横方向酸化の深さｄｏは、電流閉じ込め開口２１０の幅を規定することができる。
【００３７】
電流閉じ込め開口２１０は、酸化層２２０によって規定される光学的活性化開口を含むことができる。電流閉じ込め開口２１０のサイズは、例えば約６μｍから約１４．０μｍの範囲とすることができる。幾つかの実装において、電流閉じ込め開口２１０のサイズは、エミッタ２００を囲む酸化溝２１２間の距離、および酸化層２２０間の距離に依存することができる。例えば、酸化溝２１２は、エッチングされて、酸化層２２０がそれから形成されるエピタキシャル層を露出することができる。ここで、誘電体パッシベーション／ミラー層２１４が堆積される前に、エミッタ２００の中心に向かう特定の距離（例えば、図２Ｂにおいてｄｏとして特定されている）についてエピタキシャル層の酸化を起こして、酸化層２２０および電流閉じ込め開口２１０を形成することができる。幾つかの実装において、電流閉じ込め開口２１０は酸化物開口を含むことができる。追加で、または代わりに、電流閉じ込め開口２１０は、エッチメサ、イオン注入のない領域、リソグラフィによって規定されたキャビティ内メサおよび成長のような、別タイプの電流閉じ込め技術に関連する開口を含むことができる。
【００３８】
上部ミラー２１８は、エミッタ２００の上部反射層を含むことができる。例えば、上部ミラー２１８はＤＢＲを含むことができる。
【００３９】
注入分離材料２１６は、電気的分離を提供する材料を含むことができる。例えば、注入分離材料２１６は、水素注入材料または水素／プロトン注入材料のようなイオン注入材料を含むことができる。幾つかの実装において、注入分離材料２１６は、注入保護層２０２を規定することができる。
【００４０】
誘電体パッシベーション／ミラー層２１４は、保護パッシベーション層として機能し、追加のＤＢＲとして機能する層を含むことができる。例えば、誘電体パッシベーション／ミラー層２１４は、エミッタ２００の１つ以上の別の層上に（例えば、気相成長法によって）堆積された１つ以上のサブレイヤー（例えば、ＳｉＯ２層、Ｓｉ３Ｎ４層）を含むことができる。
【００４１】
示されているように、誘電体パッシベーション／ミラー層２１４は、Ｐ型オーミック金属層２０４に電気的アクセスを提供する１つ以上の誘電体ビア開口２１６を含むことができる。光学的開口２０８は、光が放射される電流閉じ込め開口２１０上に誘電体パッシベーション／ミラー層２１４の一部を含むことができる。
【００４２】
Ｐ型オーミック金属層２０４は、電流が流れることができる電気的コンタクトビアを形成する層を含むことができる。例えば、Ｐ型オーミック金属層２０４は、それを介して電流が流れることができる（例えば、誘電体ビア開口２０６を通ってＰ型オーミック金属層２０４と接触するボンドパッド（図示せず）を介して）ＴｉＡｕ層やＴｉＰｔＡｕ層などを含むことができる。
【００４３】
幾つかの実装において、エミッタ２００は、ひと続きの工程を用いて製造することができる。例えば、底部ミラ−２２４、活性領域２２２、酸化層２２０および上部ミラー２１８は、基板層２２６上にエピタキシャル成長させることができ、その後、Ｐ型オーミック金属層２０４を上部ミラー２１８上に堆積することができる。次に、図３のビアプロセス３００、図４のプロセス４００、および／または（例えば、図１Ｂに関連する）別のプロセスによって、酸化のために酸化溝２１２をエッチングして酸化層２２０を露出することができる。注入分離材料２１６は、イオン注入によって形成でき、その後、誘電体パッシベーション／ミラー層２１４を堆積することができる。誘電体ビア開口２０６は、誘電体パッシベーション／ミラー層２１４中に（例えば、Ｐ型オーミック金属層を露出するように）エッチングすることができる。メッキ、シード層形成およびエッチングを実行し、その後基板層２２６を狙い厚みまで薄膜化する、および／または研削することができる。最後に、裏面カソード層２２８を基板層２２６の裏面側上に堆積することができる。
【００４４】
図２に示された層の数、配置、厚み、順序、対称性などは、例として与えられている。実際には、エミッタ２００は、図２に示されたものより多くの層、より少ない層、異なる層、異なって構成された層または異なって配置された層を含むことができる。追加で、または代わりに、エミッタ２００の１組の層（例えば、１つ以上の層）は、別の１組のエミッタ２００の層によって実行されるとして説明される１つ以上の機能を実行することができる。
【００４５】
図３は、水平ウェーハの垂直スタックを用いたウェーハ表面特徴の横方向酸化の均一性を制御するウェーハ製造のためのプロセス例３００のフローチャートである。
【００４６】
図３に示すように、プロセス３００は酸素を水平ウェーハの垂直スタックを含む炉に導入する工程を含む（ブロック３１０）。幾つかの実装において、酸素は垂直スタックの上方の位置で炉に入る。その位置は、例えば炉の上端、炉の側面上、垂直スタックの回転軸などとすることができる。追加で、または代わりに複数の位置（例えば、複数の開口）を用いて酸素を導入することができる。幾つかの実装において、垂直スタックに含まれるパターン化ウェーハは、１つ以上の表面特徴を含む。幾つかの実装において、１つ以上の表面特徴の１つの表面特徴は、１つ以上の酸化されうる１つ以上の層を含む。
【００４７】
図３にさらに示すように、プロセス３００は、酸素を炉に導入することに基づいて、１つ以上の層の少なくとも１つの層の横方向酸化を引き起こすことができる（ブロック３２０）。
【００４８】
幾つかの実装において、酸素は垂直スタックの下方の別の位置にて炉を出る。幾つかの実装において、垂直スタックは、横方向酸化中に回転することができる。
【００４９】
幾つかの実装において、横方向酸化は、表面特徴における電気的閉じ込めの開口を形成する。幾つかの実装において、横方向酸化は、表面特徴における光学的閉じ込めの開口を形成する。幾つかの実装において、表面特徴はＶＣＳＥＬである。幾つかの実装において、横方向酸化は、ＶＣＳＥＬにおける光学的閉じ込め、または電気的閉じ込めの少なくとも１つのための酸化物開口を形成する。
【００５０】
幾つかの実装において、パターン化ウェーハの周縁部上の表面特徴の横方向酸化は、パターン化ウェーハの中心部上の表面特徴の横方向酸化と実質的に均一（同じ、一様）である。幾つかの実装において、垂直スタックに含まれる異なるウェーハ上の表面特徴の横方向酸化は、実質的に均一である。幾つかの実装において、パターン化ウェーハの中心に近接して位置する第１の表面特徴の横方向酸化の第１の深さは、パターン化ウェーハの端に近接して位置する第２の表面特徴の横方向酸化の第２の深さと実質的に同じである。幾つかの実装において、第１の深さと第２の深さとの差は０．４ミクロン以下である。幾つかの実装において、横方向酸化は、パターン化ウェーハ上の全ての表面特徴について実質的に均一である。幾つかの実装において、横方向の酸化は、垂直スタックに含まれる全てのウェーハの全ての表面特徴について実質的に均一である。幾つかの実装において、炉は縦型炉である。
【００５１】
幾つかの実装において、ウェーハは石英キャリア中に垂直スタックとしてロードすることができ、（例えば、室温にて）炉内に挿入することができる。次いで、炉室はより低い圧力（例えば、０．１Ｔｏｒｒなど）までポンプ引き（例えば、真空ポンプ引き）することができ、炉の加熱素子の電源をオンにしてウェーハを加熱することができる。幾つかの実装において、（例えば、垂直スタックの上方に）酸素が炉内に導入される前に、ウェーハを炉内で酸素なしに加熱することができる。閾値温度（例えば、４００℃など）に到達した時、酸素源の栓を開いて、酸素を炉内にウェーハの垂直スタックの上方で導入することができる。（例えば、横方向酸化の所望の深さに基づいて決定された）１組の酸化継続時間の後、酸素源の栓を閉めて炉室をポンプ引きして過剰の酸素を除去することができ、加熱素子の電源をオフにすることができる。温度が閾値（例えば、３０℃など）に到達すると、炉室を開いてウェーハを除去することができる。幾つかの実装において、炉室は真空引きしないことができる。追加で、または代わりに、炉室を高温に維持することができ、ウェーハを低温にて炉室に導入して、酸素が導入される前に閾値温度（例えば、４００℃など）まで加熱することができる。
【００５２】
図３はプロセス３００のブロック例を示しており、幾つかの実装において、プロセス３００は、図３に示されたものに対して追加のブロック、より少ないブロック、異なるブロック、異なって配置されたブロックを含むことができる。追加で、または代わりに、プロセス３００の２以上のブロックを同時に実行することができる。
【００５３】
図４は、水平ウェーハの垂直スタックを用いるウェーハ表面特徴の横方向酸化の均一性を制御するウェーハ製造のための別のプロセス例４００のフローチャートである。
【００５４】
図４に示すように、プロセス４００は、水平に配向され隣接するウェーハ間で間隔で垂直にスタックされた複数枚のウェーハを含む炉に酸素を導入する工程を含むことができる（ブロック４１０）。幾つかの実装において、酸素は複数枚のウェーハの上方で炉に入る。幾つかの実装において、複数枚のウェーハの１枚のウェーハは、ウェーハの中心部上の第１の特徴およびウェーハの周縁部上の第２の特徴を含む。
【００５５】
図４にさらに示すように、プロセス４００は、酸素を炉に導入することに基づいて第１の特徴の第１の層および第２の特徴の第２の層の横方向酸化を引き起こす工程を含むことができる（ブロック４２０）。幾つかの実装において、第２の層は、第１の層に対応する。幾つかの実装において、第１の層の横方向酸化の第１の深さは、第２の特徴の横方向酸化の第２の深さと実質的に同じである。
【００５６】
幾つかの実装において、プロセス４００は、横方向酸化中に複数枚のウェーハを回転する工程を含む。幾つかの実装において、横方向酸化は、第１の特徴における光学的閉じ込めおよび電気的閉じ込めのための第１の開口、および第２の特徴における光学的閉じ込めおよび電気的閉じ込めのための第２の開口を形成する。幾つかの実装において、ウェーハ上の全ての（または大多数の）特徴上の対応する層の横方向酸化の深さは実質的に均一である。幾つかの実装において、複数のウェーハの異なるウェーハ上の複数の特徴上の対応する層の横方向酸化の深さは、実質的に均一である。
【００５７】
幾つかの実装において、プロセス３００および／またはプロセス４００を実行することは、ウェーハ（例えば、製造ウェーハ）を形成することができる。ウェーハは、ウェーハ中心近傍に位置する第１の表面特徴を含むことができる。第１の表面特徴は、第１の深さまで横方向に酸化される第１の層を含むことができる。ウェーハは、ウェーハの端の近傍位置している第２の表面特徴を含むことができる。第２の表面特徴は、第１の層に対応し、第２の深さまで横方向に酸化される第２の層を含むことができる。第２の深さは、第１の深さと実質的に同じにすることができる。
【００５８】
図４はプロセス４００のブロック例を示しているが、幾つかの実装において、プロセス４００は図４に示したものに対して、追加のブロック、より少ないブロック、異なるブロック、または異なって配置されたブロックを含むことができる。追加で、または代わりに、プロセス４００の２以上のブロックは平行して実行することができる。
【００５９】
ここで説明した幾つかの実装は、１枚以上のウェーハ上で制約を満たす特徴（例えば、ＶＣＳＥＬなど）の高い収率および高いスループットを生成することができる。制約は、例えば横方向酸化、横方向酸化の均一な深さ、公差範囲内の幅を有する開口の形成などを含むことができる。
【００６０】
前述の開示は、例示および説明を提供するが、これが全てであることや、開示されたとおりの形態に限定されることを意図していない。上述の開示に照らして変更および変形が可能であり、実際の実装から習得することができる。
【００６１】
特徴の特定の組み合わせが請求項に引用されている、および／または明細書に開示されているが、これらの組み合わせは可能な実装の開示を限定することを意図していない。実際、これらの特徴の多くは、請求項に具体的に引用されていない、および／または明細書に具体的に開示されていない方法で組み合わせることができる。以下に記載されている各従属請求項は、１つの請求項のみに直接的に従属してしている鴨知れないが、可能な実装の開示は、請求の範囲における各他の請求項と組み合わせた各従属請求項を含む。
【００６２】
本明細書で使用される要素、行為または命令は、明確に説明されていない限り、臨界的または不可欠であると解釈されるべきではない。また、本明細書で使用される冠詞“ａ”および“ａｎ”は、１つ以上の要素を含むことを意図しており、“１つ以上”に置き換えて使用することができる。また、本明細書で使用される用語“ｓｅｔ（組）”は、１つ以上の要素（例えば、関連要素、非関連要素、関連要素および非関連要素の組み合わせなど）を含むことを意図しており、“１つ以上”に置き換えて使用することができる。１つのみの要素を意図する場合には、用語“ｏｎｅ（１つ）”または類似の用語が使用されている。また、本明細書で使用される用語 “ｈａｓ（有する）”、“ｈａｖｅ（有する）”、“ｈａｖｉｎｇ（有する）”などは、無制限用語であることを意図している。さらに、“基づく”との言い回しは、明確に述べられていない限り、“少なくとも一部は基づく”を意味することを意図している。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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