改善晶圆内的发射器氧化均匀性制造技术

一种晶圆，可以包括衬底层和形成在衬底层上或衬底层内的多个垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。基于跨晶圆的氧化层的氧化速率的预测变化，与多个VCSEL相关联的相应沟槽到沟槽距离可以跨晶圆变化。

Improving emitter oxidation uniformity in wafer

【技术实现步骤摘要】
改善晶圆内的发射器氧化均匀性相关申请本申请基于35U.S.C.§119要求2018年9月4日提交的美国临时专利申请第62/726,815号的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
本公开涉及晶圆(wafer)，并且更具体地，涉及改善晶圆内的发射器(emitter)氧化均匀性。
技术介绍
在半导体激光器中，在半导体材料中产生光学增益。材料的选择可取决于生成的光束的期望的波长和/或特性。在一些情况下，增益介质可包括例如量子异质结构、双异质结构、量子阱、量子线、量子点和/或诸如此类。半导体激光器可包括一个或多个多层结构。
技术实现思路
根据一些可能的实施方式，晶圆可以包括：衬底层、形成在衬底层上或衬底层内的多个垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，其中，基于跨晶圆的氧化层的氧化速率的预测的变化，与多个VCSEL相关联的相应沟槽到沟槽距离跨晶圆变化。根据一些可能的实施方式，晶圆可以包括：衬底层、形成在衬底层上或衬底层内的多个垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，其中，相对于跨晶圆的氧化层的预测氧化速率，多个VCSEL的相应台面尺寸跨晶圆变化。根据一些可能的实施方式，掩模可以包括：多个子掩模，具有与在晶圆上或晶圆内形成垂直腔表面发射激光器(VCSEL)的多个沟槽相关联的沟槽特征，其中，多个子掩模中的沟槽特征之间的距离是恒定的，以及其中，基于与晶圆相关联的氧化层的氧化速率的预测的变化，多个子掩模中的至少一个子掩模的沟槽特征之间的距离与多个子掩模中的一个或多个其他子掩模的沟槽特征之间的距离不同。根据一些可能的实施方式，掩模可以包括：多个沟槽特征，多个沟槽特征与在晶圆上或晶圆内形成垂直腔表面发射激光器(VCSEL)的多个沟槽相关联，其中，基于与晶圆相关联的氧化层的氧化速率的预测的变化，多个沟槽特征之间的距离跨掩模变化。附图说明图1是本文描述的示例实施方式的图。图2A和2B分别是描绘示例性垂直发射器件的顶视图和示例性垂直发射器件的截面图的图。图3是关于与本文描述的晶圆相关联的发射器的示例实施方式的图。图4是关于用于形成与本文描述的晶圆相关联的发射器的掩模的示例实施方式的图。图5是描绘关于跨晶圆的氧化速率的示例数据的图。具体实施方式以下对示例实施方式的详细描述参考附图。不同附图中相同附图标记可标识相同或相似的元件。基于发射器阵列的三维(3D)感测技术的现场性能可以高度依赖于发射器阵列的发射器的相应氧化物孔径(例如，电流限制孔径)的尺寸。为了满足发射器阵列的功能性能需求，通常对于发射器的氧化物孔径存在一定范围的氧化物孔径尺寸。任何与该范围的偏差都可能导致在晶圆级、模块级和/或设备工作寿命期间的产量损失。由于外延生长工艺的变化(例如，由于氧化层的厚度和成分跨晶圆发生变化)或制造工艺的变化(例如，由于氧化炉内部温度跨晶圆表面的不均匀性)，氧化速率跨晶圆发生变化。氧化速率的变化可以使形成在晶圆上的发射器的相应氧化物孔径具有不同的直径。在一些情况下，该变化可能导致氧化物孔径的直径在可接受的范围之外，导致发射器性能的损失、发射器阵列(包括发射器)的使用寿命缩短等等。虽然通过仔细、广泛和昂贵的工艺校准可以减小氧化速率的差异，但是该差异不能完全消除。本文描述的一些实施方式通过在晶圆制造期间使用沟槽(或台面)蚀刻光掩模，来减小跨晶圆的氧化孔径尺寸变化，以补偿跨晶圆的不同的氧化速率(例如，以补偿氧化速率的预测变化，补偿预测氧化速率和/或诸如此类)。例如，本文描述的一些实施方式基于历史数据，而不管氧化速率差异的原因如何，通过在每个光掩模之间改变沟槽到沟槽距离(或台面直径)等来补偿不同的氧化速率。以这种方式，本文描述的一些实施方式取决于发射器在晶圆上的位置，通过修改发射器的沟槽到沟槽(T2T)距离和/或台面尺寸以补偿位置特定的氧化速率差异，来改善晶圆的氧化物孔径尺寸的跨晶圆均匀性。这减少或消除了与在发射器的生产期间跨晶圆的氧化速率的变化而导致的氧化物孔径直径的变化相关联的发射器的损失，从而改善了发射器的生产的输出，节省了由损失引起的成本和/或诸如此类。另外，这减少或消除了对发射器的生产的工艺校准的需要，从而节省了与工艺校准相关联的时间和/或成本。此外，这通过减小跨晶圆的氧化物孔径直径的变化来改善发射器的质量，从而改善包括发射器的所得发射器阵列或包括发射器阵列的设备的质量和/或功能。图1是本文描述的示例实施方式100的图。如图1所示，实施方式100包括晶圆105。例如，晶圆105可以是用于生产集成电路、芯片、半导体激光器等的晶圆。如图1中进一步所示，晶圆105可包括一组晶粒(die)120(未按比例示出)。例如，发射器可以以与本文其他部分描述的方式类似的方式而形成在晶粒120上，以形成发射器阵列。在一些实施方式中，发射器可包括发光二极管(LED)、垂直腔表面发射激光器(VCSEL)、垂直外腔表面发射激光器(VECSEL)、激光器、发光设备和/或诸如此类。在一些实施方式中，晶粒120上的发射器可以以规则的二维图案布置。相反，在一些实施方式中，晶粒120上的发射器可以以随机图案、半随机图案(例如，其中一些发射器以规则的二维图案布置而其他的发射器以随机二维图案布置)和/或诸如此类图案进行布置。可以在沟槽(trench)的上下文中描述一些实施方式，其可以包括蚀刻到晶圆105的外延层中以暴露晶圆105的氧化层以进行湿法氧化工艺。另外或替代地，可以在台面(mesa)的上下文中描述一些实施方式，其可以包括发射器的结构，该结构在近似360度移除发射器周围的外延层之后保留以暴露发射器的氧化层(例如，从所有侧)。如附图标记115所示，晶圆105可以包括在晶粒120上的发射器的生产工艺期间与氧化工艺(例如，湿法氧化工艺、干法氧化工艺等)的不同氧化速率相关联的区域。例如，如图1所示，晶圆105可以具有三个同心区域，其中氧化速率跨三个同心区域变化。继续前述示例，如果在生产工艺中未补偿氧化速率的变化，氧化速率的变化则可能导致形成的发射器具有不同直径的氧化物孔径，这可能导致发射器、包括发射器的发射器阵列、包括发射器阵列的设备和/或诸如此类的各种性能问题。在一些实施方式中，并且如本文其他部分所述，可在生产工艺期间使用一个或一个以上的掩模(mask)(例如，光刻工艺中使用的光刻掩模或光掩模)以补偿氧化速率的这些变化。例如，一个或多个掩模可以包括沟槽特征的变化，来跨晶圆105修改与在晶圆105上形成的发射器相关联的沟槽到沟槽距离(或台面结构的直径)。作为具体示例，步进(stepper)掩模包括具有不同的沟槽特征配置的各种子掩模，可以被用于晶圆105的不同区域，以获得跨晶圆105的氧化物孔径直径的变化(例如，以补偿跨晶圆105的氧化速率的变化)。继续前述具体示例，并且参考图1，具有第一沟槽特征配置的第一子掩模可以用于晶圆105的对应于第一氧化速率的区域(例如，对应于晶圆105的中心的区域)。继续前述具体示例，具有第二沟槽特征配置的第二子掩模可以用于下一个同心区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶圆，包括：/n衬底层，/n形成在衬底层上或衬底层内的多个垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，/n其中，基于跨所述晶圆的氧化层的氧化速率的预测变化，与所述多个VCSEL相关联的相应沟槽到沟槽距离跨所述晶圆变化。/n

【技术特征摘要】
20180904 US 62/726,815;20190110 US 16/244,8421.一种晶圆，包括：
衬底层，
形成在衬底层上或衬底层内的多个垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，
其中，基于跨所述晶圆的氧化层的氧化速率的预测变化，与所述多个VCSEL相关联的相应沟槽到沟槽距离跨所述晶圆变化。


2.根据权利要求1所述的晶圆，其中，所述氧化速率的预测变化基于标识一个或多个其他晶圆的历史氧化速率的历史数据。


3.根据权利要求1所述的晶圆，其中，所述相应沟槽到沟槽距离与所述氧化速率的预测变化相关。


4.根据权利要求1所述的晶圆，其中，与所述多个VCSEL相关联的氧化物孔的直径在彼此的近似50微米内。


5.根据权利要求1所述的晶圆，其中，所述相应沟槽到沟槽距离基于与用于形成所述多个VCSEL的步进掩模相关联的多个子掩模的沟槽特征。


6.根据权利要求1所述的晶圆，其中，所述相应沟槽到沟槽距离基于用于形成所述多个VCSEL的接触掩模的沟槽特征。


7.根据权利要求1所述的晶圆，其中，所述相应沟槽到沟槽距离基于所述多个VCSEL的相应台面直径。


8.一种晶圆，包括：
衬底层，
形成在衬底层上或衬底层内的多个垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，
其中，相对于跨所述晶圆的氧化层的预测氧化速率，所述多个VCSEL的相应台面尺寸跨所述晶圆变化。


9.根据权利要求8所述的晶圆，其中，使用步进掩模形成所述多个VCSEL。


10.根据权利要求9所述的晶圆，其中，所述步进掩模包括多个子掩模，所述多个子掩模具有与所述预测氧化速率的变化相关联的不同的沟槽特征配置。


11.根据权利要求8所述的晶圆，其中，使用接触掩模形成所述多个VCSEL。


12.根据权利要求11所述的晶圆，其中，所述接触掩模包括单个掩模，所述单个掩模包括与所述预测氧化速率的变化相关联的被不同配置的沟槽特征。


13.根据权利要求8所述的晶圆，其中，所述相应台面尺寸基于所述多个VCSEL的相应注入保护层的直径的变化而变化。


14.一种掩模，包括：
多个子掩模，所述多个子掩模具有与在晶圆上或晶圆内形成垂直腔表面发射激光器(VCSEL)的多个沟槽相关联的沟槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：B凯斯勒，AV巴夫，赵国为，
申请(专利权)人：朗美通经营有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US