CN100377320C - 氧化层的方法及基板的相关支持装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种氧化层的方法及基板的相关支持装置。本发明乃解释了一种处理方法，尤其是一待氧化层在一单基板程序中进行处理的方法，而在该处理期间的处理温度乃直接于该基板(114)、或是在用于该基板(114)的一支持装置(110)处进行记录，因此，其有可能产生具有一精确预先决定的氧化宽度的氧化层。

Description

氧化层的方法及基板的相关支持装置
技术领域
本发明系相关于一种氧化一基板上承载之层的方法，而该待氧化之层则是一层堆栈的部分，且该层堆栈系包括该基板、或该待氧化层之一基底表面的一基底层，以及毗邻该待氧化层之远离该基底表面之表面的一邻接层，另外，该待氧化层系于该层堆栈的边缘区域为未覆盖。
背景技术
在垂直半导体激光器中出现的镜层(mirror layers)即会形成此型态层堆栈之一可能应用的例子，其中，垂直半导体激光器系亦已知为VCSELs(vertical cavity surface emitting lasers，垂直腔面发射激光器)，而对此应用而言，一孔隙光阑(aperture diaphragm)系加以设置于该待藉由氧化作用而被氧化的层之中，并且，特别地，系亦会被用于决定一电流。
为了氧化该层堆栈，该承载该层堆栈的基板系必须被导入一加热装置，接着，该基板系会藉由一氧化作用气体而进行净化，以及系会进行加热，举例而言，到达介于100℃(摄氏)以及500℃之间的一处理温度，此外，在一替代的程序之中，该基板则是仅会藉由一氧化作用气体而在该处理温度(氧化温度)进行净化。
不过，在该氧化作用气体的影响之下，该氧化层则是会随着该氧化时间的持续而不断地于该处理温度进行氧化，甚至更进一步地自其边缘进入该层堆栈，所以，该氧化宽度乃是决定性地取决于该处理温度，因此，即使是在该处理温度中与一所需温度间的轻微偏差也仍然会在该氧化宽度上导致与一预先决定之所需氧化宽度间的严重偏差。
本发明的一个目的即在于提供一种氧化此型态层的简单方法，且其系，特别地，会造成尽可能精确地对应于一预先设定之氧化宽度的一氧化宽度，再者，其系亦意欲于叙述一基板的相关支持装置。
该相关于该方法的目的系藉由在权利要求1中所叙述之方法步骤而加以达成，而除了在序言中所叙述的该等方法步骤之外，在根据本发明的该方法中，较佳地是，该加热装置之中的该基板系利用一单基板程序而进行处理，另外，在该处理期间，该处理温度乃是经由在用于该基板(14)的一支持装置(110)处的温度而加以记录，该支持装置系主要包含在该处理温度具有一高热传导性的材质。
发明内容
本发明作为基础的考虑系在于，特别是，在处理温度低于500℃时，在一火炉壁以及该待处理之基板之间的热耦接系会相对地较为微弱，因此，在根据本发明的程序之中，该处理温度并不是于该火炉壁的位置，而是经由油该支持装置的该温度进行纪录，另外，由于用仅一个基板取代多个基板进行处理，因此，在一改进中，其系会于一单基板程序中确保，于该加热装置中的热质量是低的，此外，由于此方式，该处理温度系可以非常快速地进行设定，并且超过很小。
藉由利用根据本发明的该方法，其系有可能氧化具有一高品质以及一精确预先决定之氧化宽度的氧化层，另外，既然由于该氧化宽度乃是高度地取决于该处理温度，所以，个别基板的该处理系会维持经济的，因此，该氧化硅系会在数分钟内结束。
由于使用一支持装置，因此，其系有可能，尤其是，达成在该基板之一非常同质的温度分布，而此系为一精确温度计路，以及因此为非常精确处理的一先决条件。
在根据本发明之该方法的一改进中，在该处理温度中，与该所需处理温度的一10℃偏差乃是会造成该氧化宽度与该所需之氧化宽度的偏差大于5％、或大于10％、或大于20％，而如此的温度相关氧化程序则是会发生在，特别是，包含半导体材质，举例而言，砷化镓、或硅，之层的氧化之中，在此状况下，该待氧化之层系会，举例而言，利用一金属，较佳地是利用铝，而进行掺杂。
在一架构中，该基板亦会包含砷化镓，在一另一架构中，该待氧化之层戏会被配置在两个砷化镓层之间，而砷化镓系为一半导体材质，其系被使用于，特别是，光学半导体构件之中，特别是，半导体激光器之中，所以，若是在此材质中之层的该氧化系受到控制时，则其系有可能产生高品质光电构件。
在根据本发明之方法的一另一改进之中，该支持装置于20℃时的热传导系大于10Wm-1K-1(每公尺及每绝对温标的瓦数)，较佳地是，大于100Wm-1K-1，这表示，该支持装置的该热传导性系与金属一样的好，然而，该支持装置其本身并不需要由金属制成，举例而言，在一架构中，系使用包含多于90％之石墨、且较佳地由压缩石墨所制成的一支持装置，这是因为，石墨系具有一良好的热传导性，特别是在平行于该等石墨层的该等层平面，在一另外的改进中，小石墨粒子的脱离系藉由在该支持装置上的一涂层而加以避免，而一特别适合的涂层则是，已经在一CVD(化学气相沉积)程序的帮助之下完成沉积的石墨。
在一另一改进之中，该加热装置自该用于加热上升该基板的加热操作开始，直到于该基板到达该处理温度的一加热上升时间系会少于5分钟，如此的一短暂加热上升时间乃是藉由该低热质量以及藉由在该基板及/或该支持装置处之该处理温度的直接纪录而成为可能，较佳地是，该处理温度系介于350℃以及400℃之间，再者，若是在该加热操作之开始时，一少于50℃的温度系会在该加热装置中占优势的话，则这表示，在该加热装置中的该温度系会于该加热上升时间期间超过300℃，所以，其系会使用允许温度每秒上升超过40℃以及至多至50℃的加热装置，且其中，与一预先决定温度曲线的偏差系会小于5℃(摄氏温度)、或少于1℃。
在一改进之中，该基板在该加热装置中的停留时间系会少于15分钟，特别地是，少于10分钟，因此，根据本发明的该方法符合所谓的RTP(rapidthermal processing，快速热处理)程序，而适用于此型态方法的加热装置则是允许，举例而言：
-硅晶圆系会于两个已加热之石墨平板之间(快速等温退火(rapidisothermal annealing))进行加热上升；或
-该硅晶圆会藉由高功率照射器，特别是卤素灯而进行加热上升(快速光学退火)。
在根据本发明之方法的一另一改进之中，在该基板加热至该处理温度的期间，系会实行至少一预加热步骤，其中，在该加热装置中的该温度系会被维持在一预加热温度至少10秒、或至少30秒，而该预加热温度则是会低于该处理温度，并且高于该氧化作用气体，例如，一蒸气，的一凝结温度，若是水分子系会使用作为携带媒介时，则该预加热温度系会为，举例而言，150℃，该预加热系在于确保该氧化作用气体，特别是水，不会被该支持装置所吸收、或是不会被吸收至相同的程度，因为此吸收的本质系对该程序有不利的影响，在一改进中，该氧化作用气体系于大器压力下被导入该加热装置。
在一另一改进之中，该支持装置系藉由一盖所覆盖，该盖乃是搁置于该支持装置的一边缘、或是被配置在距离该边缘一预先决定距离的地方，因此，一间隙系会形成在该支持装置之概与边缘之间，若是该盖系搁置于该支持装置之上时，则由于该盖以及该支持装置的粗糙度，该氧化作用气体系仍然可以到达该基板。
使用一盖系使得有可能抵销已知的“图案(pattern)”效应，藉此，在具有一辐射加热设备之处理期间，不同于彼此的温度系会发生在具有不同材质、或是具有该基板之不同结构的位置。
在一另一改进之中，该加热装置系包括笔直的加热组件，该基板系具有一圆形的基底表面，正如这个例子，举例而言，具有一圆形的半导体晶圆，该支持装置系会于该基板周围的周边方向上具有一凹陷，而在该凹陷之中，则是放置有较佳由不同于该支持装置之该材质的一材质，例如，由硅、碳化硅、石英、或砷化镓，所制成的一环，较佳地是，可替换的，藉由适当地选择该环材质，其系有可能在该处理期间，达成在该整个基板的一均匀温度分布。
此改进作为基础的考量系在于，虽然该加热装置的加热照射器系可以个别地加以控制，但是，一辐射的对称加热分布并无法藉由笔直照射器之对准的致动而加以达成，因此，加热的一更均匀分布仅能藉由利用该辐射对称环而加以达成，此外，该盒的该热质量系可以利用适合于该程序的方式、并藉由导入该环而加以改变，藉由交换环，其系有可能适应不同的基板，以及不同的程序条件，在一架构中，系具有复数个由相同材质制成之不同厚度的环。
在根据本发明之该方法的一另一改进之中，该加热装置系适合于每秒大于8℃的加热速率，该层堆栈系包括突出于该堆栈之该边缘的一层，较佳地是，造成与该待制造之半导体构件间之接触的一造成接触层(contact-making layer)，不过，在到达该处理温度的加热上升期间，系会使用少于每秒6℃、或少于每秒3℃的一加热速率，此方法系会确保，特别是在一金层突出该边缘的例子中，该金层会避免在该边缘的掺杂，这表示，该整个接触层系继续可以造成与一电性接触的接触，此外，若是，在一不同的程序之中，并未使用侧向超过该层堆栈的一接触层时，则就会使用每秒高于8℃的加热速率。
在一另一改进之中，该氧化系会在到达一所需氧化宽度之前被打断，而该氧化宽度系会加以记录，以及，一后氧化(post-oxidation)系会加以实行为该已记录氧化宽度的一函数，藉由此程序，其系有可能获得关于氧化作用之关键参数的结论，例如，该待氧化层的金属含量、该待产生之光阑的真实起始尺寸，而这些结论，以及甚至该等记录的数值，系可以被用于调整用于更进一步氧化该相同之氧化层之一第二氧化步骤的该程序时间，在此方法中，该氧化宽度系可以非常精确地加以设定，亦即，设定为一预先决定的目标深度。
在根据本发明之该方法的一改进之中，该氧化作用气体系会包含为键结形式，较佳地是，键结在H2O分子中，的氧，而在处理期间，由于该待氧化层进入该层堆栈之中的该氧化系会被停止，因此，以每单位体积的分子数量作为基础，分子氧O2所占的比例系会维持在少于1％，较佳地是，甚至少于0.01％，此所归因的事实系为，纯氧乃会造成该待氧化层之该边缘处的一不同氧化，并且，此不同的氧化，不像利用键结氧的氧化，系会阻止氧穿透进入该氧化层之中。
在一另一改进之中，该温度系会利用一高温计(pyrometer)、或是利用该基板、或该支持装置会搁置于其上的至少一热耦(thermocouple)而进行记录，而该等构件则是会出众地适合于精确的温度测量。
本发明系亦相关于一种根据本发明之该方法的用途，以用于制造具有电性接触的一电子构件，令人惊异地是，其系已经发现，在根据本发明的该程序之中，接触阻抗系少于5倍的10-6Ω/cm-2，甚至少于4倍的10-6Ω/cm-2，因此，对该半导体构件具决定性之重要性的一电子特征变量，其系会低于已经于先前达成之数值，举例而言，6至9×10-6Ω/cm-2，因此，该等接触阻抗系对于，特别是，在集成垂直激光器单元之中，例如，在具有大于每秒1千兆位(gigabits)、或大于每秒2.5千兆位的激光器单元之中，的短暂切换时间而言，具有相当之重要性。
本发明系亦相关于具有前述特性的支持装置，因此，前述的技术效果系亦可以独立地应用于该等支持装置之上。
该等具有一预加热步骤之参照前述作为改进的方法，以及牵涉到氧化在到达一所需氧化宽度之前之中断的方法，系亦被会用在，举例而言，相关于该处理温度，相关于该处理温度的纪录，及/或相关于该基板之温度的控制，而不同于根据本发明之该程序的程序之中。
附图说明
本发明的示范性实施例乃是以所附之图式作为基础而进行解释，其中：
图1：其系显示具有一待氧化之孔径光阑的一垂直半导体激光器的一剖面图；
图2：其系显示用于实行该氧化的一设备；
图3：其系显示一加热装置的结构；
图4：其系显示在没有实行一预加热步骤的情形下，于该基板处的一温度曲线；
图5：其系显示在有实行一预加热步骤的情形下，于该基板处的一温度曲线；以及
图6：其系显示一种藉由中断之氧化作用的方法的方法步骤。
参考符号列表
10semiconductor laser          半导体激光器
12substrate surface            基板表面
14semiconductor substrate      半导体基板
16layer stack                  层堆栈
18half close to the substrate  接近基板之二分之一
20Gallium arsenide layer       砷化镓层
22aluminum arsenide layer      砷化铝层
24layer sequence               层顺序
26aluminum arsenide layer      砷化铝层
28Gallium arsenide layer       砷化镓层
30quantum film                 量子膜
32，34                         Gallium arsenide layer   砷化镓层
36aperture layer               孔径层
D1outer diameter               外径
D2inner diameter               内径
Woxidation width               氧化宽度
38halfremote from the substrate远离基板之二分之一
40aluminum arsenide layer      砷化铝层
42layer stack                  层堆栈
44Gallium arsenide layer  砷化镓层
46contact layer           接触层
50installation            设备
52burning unit            燃烧单元
56.58                     inlet 入口
60connecting tube         连接管
62outlet                  出口
80heating device          加热装置
82reflector wall          反射器壁
84chamber wall            腔室壁
85heating chamber         加热腔室
86-104halogen heating lamp卤素加热照射器
110graphite box           石墨盒
112base surface           基底表面
114semiconductor wafer    半导体晶圆
116graphite cover         石墨盖
118gap                    间隙
120bearing surface        承载表面
122stop face              停止面
124stop face              停止面
126bearing surface        承载表面
128insert ring            插入环
130outer stop face        外部停止面
132inner stop face        内部停止面
133bearing surface        承载表面
134pyrometer              高温计
136system of lenses       透镜系统
138radiation sensor       辐射传感器
140radiation              辐射
142window                 窗
144line                   线
146control unit           控制单元
148，150                      power supply line     电源供给线
152input feature              输入特征
154thermocouple               热耦
160temperature                温度
162system of coordinates      坐标系统
164x-axis                     X轴
t time                        时间
166 y-axis                    Y轴
T temperature                 温度
168middle region              中间区域
t0 to t2                      times时间
180temperature curve          温度曲线
182system of coordinates      坐标系统
184x-axis                     X轴
186y-axis                     Y轴
t0a-t04                       times时间
200start                      开始
202first oxidation            第一氧化
204measurement                测量
206second oxidation           第二氧化
208end                        结束
W1，W2                        oxidation width氧化宽度
Aouter edge                   外部边缘
I inner edge 内部边缘
具体实施方式
图1系显示一垂直半导体激光器10的一剖面图，其中，一激光束乃会出现在一半导体基板14之一基板表面12的法线方向，而在该示范性实施例中，该半导体基板14则是由砷化镓半导体混合物(compound semiconductorgallium arsenide)所构成，并且，该激光束系具有一，举例而言，890纳米的波长。
该半导体激光器10系由一包括将于之后更详细叙述之多层的层堆栈所加以形成，举例而言，从该基板14开始，紧接着的层则是出现在接近该基板之该层堆栈16的二分之一18之中：
-一底部砷化镓层20；
-一底部砷化铝层22；
-由打点表示、并且交替地包括一砷化镓层，一砷化铝层，一砷化镓层等，的一层顺序；
-该接近该基板之二分的一18的一顶部砷化铝层；以及
-该接近该基板之二分的一18的一顶部砷化镓层。
由于该等砷化镓层以及该等砷化铝层的不同折射率，因此，该等层20至28即会形成已知的布拉格反射器(Bragg反射器)，举例而言，该接近该基板的二分之一18系可以包括十个布拉格反射器。
再者，于该层堆栈16的中间，乃会具有至少一个所谓的量子膜(quantumfilm)30，介于该砷化镓层28以及一砷化镓层32之间，然后，该砷化镓层32以及一另一砷化镓层34则是会围住原本由掺杂以铝之一砷化物层所构成的一孔径层36，接着，由于在一氧化步骤的进程(此将会以图2至图6作为参考而有更详尽地解释)期间，该被包含于该孔径层36之中的铝系会进行氧化，因此，一孔径光阑乃会加以形成为具有对应于该层堆栈16在该孔径层36高度处之直径的一外径D1，至于该孔径光阑的内径D2则是取决于该层堆栈16隅侧向方向的氧化宽度、或氧化深度。
该砷化镓层34系会形成该层堆栈16远离该基板之二分之一部分的底层，而从该砷化镓层34开始，该与离该基板的二分之一38乃是从一砷化铝层40起始，紧接着：
-一层顺序42，其中，一砷化镓层，一砷化铝层，一砷化镓层等系交替；以及
-该远离该基板的二分之一37的一顶部砷化镓层44，而其系毗邻于该层顺序42的最终砷化铝层，此外，由于它们不同的折射率M，因此，同样地，该远离该基板之二分之一38的该等层系亦会形成已知的布拉格反射器，例如，十个反射器。
在该砷化镓层44的顶上，系具有由金制成的一接触层46，且其边缘系越过该层堆栈16、并会突出于该层堆栈16的整个周边，而该接触层46以此方式突出的事实则是会确保施加于该接触层46的一接触可以有较佳的接触。
该层堆栈16的该等布拉格反应器结构系可以，举例而言，藉由来自[100]方向砷化镓晶圆的分子束外延(molecular beam epitaxy from[100]orientedgallium arsenide wafers)而加以产生，一砷化镓层、或是一砷化铝层的层厚度系为，举例而言，141nm(纳米)，并且，该直径D2系为13μm(微米)，以及，该孔径层36在该氧化作用之前系具有一厚度，举例而言，30nm。
该接近该基板之二分之一以及该远离该基板之二分之一38，的该等砷化铝层的氧化作用系可以藉由，举例而言，添加镓到该些层之中而加以避免，然而，其系亦有可能利用其它的手段而避免氧化，举例而言，部分阻抗涂覆。
图2系显示被用以实行该孔径层36之该氧化的一设备50，其中，该设备50系包括一燃烧单元(burning unit)52以及一加热装置80。
该燃烧单元52系具有一入口56，以用于允许氢气H2得进入，以及一入口58，以用于允许纯氧O2的进入，并且，在该燃烧单元52之中，该氢气以及氧气系会于一已加热的燃烧管器中进行燃烧，而形成蒸气，当然，该蒸气系亦可以利用其它的方式而加以产生，例如，藉由水的蒸发。
该蒸气以及一预先决定量的氢气系会离开该燃烧单元52，并经由一连接管60而进入该加热装置80，而该加热装置的结构则是会以图3作为参考而于之后有更详尽的解释，其中，该加热装置80系具有一出口62，而透过该出口62，该等反应蒸气系可以自该加热装置80离开，在该加热装置80中之该氧化作用的一反应方程式系显示如下：
2 AlAs+3 H2O→Al2O3+2 AsH3
图3系显示一加热装置80的结构，其系被一立方体反应器壁82所环绕，且该反应器壁则是被于内侧具有高程度辐射反射的材质所覆盖，再者，在该反应器壁82内部，系具有一立方体的加热腔室壁84，且其系由可立即传输卤素照射器之热辐射的一材质，例如，石英玻璃，所制成，此外，该等卤素加热照射器86至104系会被配置于该腔室壁84以及该反应器壁82之间，在一加热腔室85之上，以及在该加热腔室85之下，并且，该等笔直的卤素加热照射器的该等纵轴系会被配置于该立方体加热装置80的纵轴方向。
在该腔室壁84内部，在一保持装置(未显示)之上，系具有为磁盘(disk)形式、且具有一圆形之基底表面112的一石墨盒110，在一替代的实施例中，该基底表面系可以为正方形、或是矩形，此外，该石墨盒110系被用以支持一半导体晶圆114，其中，该半导体晶圆，举例而言，系包括该半导体基板14，以及，该石墨盒110系由一石墨盖116所盖上，所以，由于该材质的粗糙度，该氧化作用气体系有可能扩散通过在该石墨盒110以及该石墨盖116之间的空间。
该石墨盒110系包括一用于支持该石墨盖116的一凹陷，且此凹陷系侧向地受限于沿着一圆形之周边的一停止面120，然后，该石墨盒116搁置于其上的一承载表面122系会相关于该停止面120而横向地加以设置，在该示范性实施例中，该停止面120系处于有关该基底表面112而为90°的一角度，在一另一实施例中，该停止面120系为倾斜的，以使得该石墨盖116更容易被置入。
再者，该石墨盒110系具有一中心凹陷，以用于支持该半导体晶圆114，该中心凹陷系具有一侧向停止面124，且其系会沿着一圆形的周边加以配置，而若是适当的话，只要是相配于在该半导体晶圆114上之一平面的一切面之外者，在该示范性实施例中，该停止面124系呈现与该基底表面112成直角的角度，在另外的示范性实施例中，该停止面124系会加以倾斜，以有利于该半导体晶圆114的置入。
然而，该中心凹陷则是包括一平坦承载表面126，且在其上，系会搁置覆盖该半导体晶圆114之底侧的一大表面积，此外、或是作为一替代，承载表面以及底侧之间的距离系可以少于一毫米、或是少于0.5毫米，例如，100微米，而如此窄的间隙宽度则是会导致一高度的热对流，此就热耦方面而言，系与一高热传导相同的效果。
一用于支持一插入环128的环状凹陷系呈现在该中心凹陷以及该用于该石墨盖116的承载表面122之间，其中，该插入环128系由，举例而言，硅、碳化硅、或其它的适合材质所构成。
该环状凹陷系具有一外部停止面130，而其系沿着一圆形的周边，并且，系于一示范性实施例中，垂直于该基底表面112，至于该环状凹陷的一内部停止面132则是沿着一同心圆的周边而设置，且该同心圆乃具有比该外部停止面130所沿着配置之该圆之直径为小的直径，再者，相同地，该内部停止面132系处于相关该基底表面112而为90°的一角度，在一另一示范性实施例中，该外部停止面130系为向外倾斜，以及，该内部停止面132系为向内倾斜，以使得可以更容易地置入该插入环128，此外，在该环状凹陷的底部，系具有一平坦承载表面133，其中，该等承载表面122，126，以及133系平行于该基底表面112的加以设置。
在图3中所举例说明的该石墨盒110系于该中心凹陷以及该环状凹陷之间具有一环行突出物，而该突出物则是侧向地受限于该停止面124以及受限于该内部停止面132，不过，在一另一示范性实施例中，该石墨盒110并不会具有如此的突出物，这表示，该半导体晶圆14以及该插入环仅藉由一间隙而加以分开，在此例子中，对应于之该插入环128的一插入环系会具有仅稍微大于该半导体晶圆4之外径的一内径，举例而言，仅大于1、或2微米。
在图3中所举例说明的该加热腔室80系，举例而言，适合用于处理具有四时之直径的半导体晶圆114(1时＝25.4mm)，然而，同样也是有适用于具有大于、或小于四时之直径之晶圆的加热装置80。
在一第一变形之中，一高温计(pyrometer)134系会被用以记录在该石墨盒110之该基底表面112处的该温度T，并且，因此亦记录该半导体晶圆114的该温度T，其中，该高温计134系包括一透镜系统136，以及系被用以藉由在一辐射传感器138，例如，一红外线传感器，之帮助之下，测量在一设定频率(set frequency)处、或是在一设定频率范围内的辐射密度，而记录该基底表面112所辐射的热，再者，图3系亦举例说明该高温计134的光束路径140，而该光束路径140则是会跨越位在该腔室壁84之底部以及该反射器壁82的中心、且会传输该辐射的一窗142，在其它的实施例中，该高温计134系会被配置于其它位置，举例而言，亦在该反应器腔室84的内侧，及/或具有相关于该半导体晶圆114之该中心轴的一侧向偏移。
线144系自该辐射传感器138引导至一用于控制在该加热腔室80中之该温度T的控制单元146，该控制单元146系藉由，举例而言，一会实行一PID(proportional integral differential，正比整数微分)之微控制器的帮助，而进行操作，然而，开环(open-loop)控制单元系亦可以加以使用，再者，电源供给线148、150系自该控制单元146引导至该卤素加热照射器86至104，该等卤素加热照射器86至104的该加热功率系可以藉由设定该加热电流而加以控制，另外，该控制单元146系会具有用于设定一所需温度曲线的一输入特征152，此系藉由一箭头而加以举例说明，而该温度曲线则是可以，举例而言，藉由设定在一数据文件中之时间以及相关之温度而加以选择。
在一另一示范性实施例中，一热耦154系被用以取代该高温度计134，且其系会支撑于该石墨盒110之该基底表面122的中心、或是偏移该中心处，较佳地是，所记录的该温度系为该基板表面112的一中心区域。
图4系显示在该基底表面112处所记录的一温度曲线160。该温度曲线160系表示于一坐标系统162之中，其系包括一X轴164，而在一介于0秒至大约700秒之范围中的时间t系标示于其上，一Y轴166则是被用以表示在一介于0℃至大约400℃之间的温度T，其中，该Y轴166系于一中间区域168处被中断，而此乃是为了能够增加在较高温度范围中的分辨率的关系。
该半导体基板14系被放置于该石墨盒110之中，并且，系被引导进入该加热腔室80之中，在一另一较佳实施例中，该基板则是被引导进入为该加热腔室80内部的该石墨盒之中，而此时，该石墨盒100系会处于，举例而言，大约500℃的一温度，接着，该加热腔室系会利用氮气而进行净化，然后，该氧化作用气体即会被引导进入该加热腔室80之中。
在一时间t0以及于大约130秒处之一时间t1之间的加热上升阶段中，该石墨盒110，以及因此还有该半导体基板12，系会接着被加热至一温度400℃，而由于该温度乃是记录该基底表面112处，以及由于已经选择了适当的控制常数，因此，该温度曲线160并不会显著地超越该温度数值400℃。
该孔径层136的该氧化作用系会大约在390℃的时候开始，且其系从该边缘开始，然后，朝向该层堆栈16之内部前进，其中，随着该氧化时间的增加，该氧化宽度W系会随着成长，而在一大约600秒的时间t2的时候，该孔径即会具有一内径D2，亦即，该所需的内径，然后，由于该等卤素加热照射器86至104系会被关闭，因此，该石墨盒110系可以快速地被冷却，接着，在一低于，举例而言，350℃的温度时，若是该氧化作用气体系包括分子氢的话，则该加热腔室85系会利用钝气进行净化。
当该石墨盒110系已经到达一大约200℃的温度时，其系会自该加热腔室80中被移出，而此整个处理该半导体晶圆14的操作则是会短于15分钟，至于在一另一个不具有突出于该堆栈之一接触边缘的半导体激光器的示范性实施例中，该加热上升速率则是会比两倍还高，举例而言，三倍。
图5系显示用于处理，举例而言，承载一突出接触边缘之半导体晶圆14的一温度曲线180，且其中系包括一预加热步骤。该温度曲线180系显示于一坐标系统182之中，其系具有一X轴182，代表在一介于0秒至大约700秒之范围中的处理时间t，该坐标系统182的一Y轴182则是被用以表示在一介于0℃至大约400℃间之温度范围中，该加热腔室80中的该温度T。
该石墨盒110系与该半导体基板14一起被引导进入该加热腔室80，然后，紧接着地是，利用氮、或另外的钝气进行净化，接着，蒸气被导入，在以图5作为参考而进行解释之示范性实施例的状况下，该石墨盒110在时间t0时系处于室温20℃，而从时间t0开始，至到达在100秒处的时间tla的期间，于该加热腔室80中的该温度T系会以线性方式增加至一150℃的预加热温度VT，接着，对在时间tla至一大约处于250℃的时间t2a之间的一段时间而言，该温度系会维持在150℃的数值。
在一第二加热上升阶段期间，于该加热腔室中的该温度T系会自时间t2a开始，增加至大约在380秒处的时间t3a，举例而言，利用线性的方式，自该温度数值150℃增加至温度数值400℃，而由于该氧化作用气体存在的关系，该氧化作用甚至会在该第二加热上升阶段期间即开始。
在时间t3a以及一大约在600秒处的时间t4a之间，在该加热腔室80中之该石墨盒110，以及特别地是在该基底表面112处，的温度系会维持固定在400℃的该温度数值T，而在该等时间t3a以及t4a之间的时间里，该孔隙层36则是会更进一步地进行氧化，直到该氧化宽度W已经到达为止。
在时间t4a时，由于该等卤素加热照射器86至104系会被关闭，因此，该加热腔室80系会再次快速地被冷却，接着，该石墨盒110系会自该加热腔室80中被移开，或者，二者择一地，该温度系会以受控制的方式而被降低。
图6系显示一具有中断氧化之方法的方法步骤。该方法系起始于伴随着该基板14被导入该加热腔室80的一方法步骤200，然后，在一接续方法步骤202之中，该孔径层36系会被氧化至较该氧化宽度W为小的一宽度W1，其中，该氧化系，举例而言，利用该已经以图4作为参考而加以解释的温度曲线160而加以实行，然而，该氧化会在一处理时间t＝350秒之后被中断，该石墨盒110会被冷却下来，并且，接着被移出该加热腔室80。
在一加热装置的帮助之下，该孔径层36系于一方法步骤204中进行测量，以决定在该孔径层36中之该孔径光阑的一外部边缘A以及一内部边缘I之间的该氧化宽度W1，举例而言，该测量装置系包括一红外线显微镜，接着，从该已测量的宽度W1开始，用于剩余氧化的一后氧化时间(post-oxidation time)tr系会被决定。
在一方法步骤206之中，该已部分氧化的孔径层36系会再被放回该加热腔室80之中，并且，加热至该400℃的氧化温度，以实行该已计算后氧化时间tr的一剩余氧化，在该后氧化时间已经结束之后，该氧化也同时结束，并且，该等卤素加热照射器86至104系会被关闭。
在该半导体基板14已经自该石墨盒110被移开之后，该方法系会结束在一方法步骤208，现在，在该孔径层36中的该孔径光阑乃会具有一内部边缘I，而其直径则是对应于该直径D2，并且，在该位边缘以及该内部边缘I之间的一氧化宽度W2系会对应于该所需的氧化宽度W。
在一另一示范性实施例中，该已经利用图6作为参考而加以解释的方法系会于方法步骤202及或方法步骤206中，利用以图5作为参考而加以解释的该温度曲线而加以实行。
该后氧化选择所基于的事实系为，当该基板于方法步骤202中自该加热腔室80被移开时，于该孔径层36中之该氧化边缘乃会接着处于“低”到该孔径光阑仍然是由可以没有太大问题地进行后氧化之氢氧化物所构成的温度。

Claims (27)

1.一种用于氧化一层(36)的方法，包括下列步骤：
提供一基板(14)，其承载一待氧化的层(36)；
其中，该待氧化层(36)为一层堆栈(16)的部分，且该层堆栈(16)包括该基板(14)、或是在该待氧化层(36)的一基底表面处的一基底层(32)，以及一邻接层(34)，其毗邻于该待氧化层(36)的远离该基底表面的表面；以及
该待氧化层(36)在该层堆栈(16)的一边缘区域乃未受到覆盖；
将该承载该层堆栈(16)的基板(14)引导进入一加热装置(80)中；
将一氧化作用气体通至该基板(36)上；
加热该基板(14)至一处理温度，而随着氧化时间继续，该待氧化层(36)会在处于该处理温度的该氧化作用气体的影响下，不断地进行氧化，自其边缘进入该层堆栈(16)中；
在该处理期间，经由用于固持该基板(14)的一固持装置(110)的温度而记录该处理温度；以及
将该基板(14)的温度控制为一预先决定的所需温度、或在该处理期间的一预先决定之所需温度曲线。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该基板(14)的一主要表面平行地.抵触承载该固持装置(110)的一主要表面、或是被配置在与其相距少于3毫米、或少于1毫米、或少于0.5毫米的一距离。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，在该处理温度中的10℃偏差造成氧化宽度与一所想要的氧化宽度间的偏差大于5％、或大于10％、或大于20％。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，该待氧化层(36)包含一半导体材质，较佳地是被掺杂以一金属，较佳地是，铝，的砷化镓。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，该基板(14)包含砷化镓。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，该待氧化层(36)配置于在该处理期间不会被氧化的两层间，较佳地是在包含砷化镓的两层(32，34)间。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，该处理温度介于100℃至500℃间。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，该氧化宽度决定性地取决于该处理温度。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，在该加热装置(80)之中，该基板(14)在一单基板程序中进行处理。
10.根据权利要求2所述的方法，
其中，该固持装置(110)于20℃时的热传导大于10Wm-1K-1，较佳地是，大于100Wm-1K-1；及/或
其中，该固持装置(110)于该处理温度时的热传导性大于该基板(14)于处理温度时的该热传导性；及/或
其中，该固持装置(110)包含石墨，较佳地是，被涂覆的石墨。
11.根据权利要求1所述的方法，
其中，该固持装置(110)于20℃时的热传导大于10Wm-1K-1，较佳地是，大于100Wm-1K-1；及/或
其中，该固持装置(110)于该处理温度时的热传导性大于该基板(14)于处理温度时的该热传导性；及/或
其中，该固持装置(110)包含石墨，较佳地是，被涂覆的石墨。
12.根据权利要求1至11其中之一所述的方法，其中，
该加热装置(80)自该加热操作的开始(t0)直到到达该处理温度为止的一加热上升时间少于5分钟；
该处理温度较佳地是介于350℃至400℃间；以及
在该加热操作的开始(t0，t0a)时，一低于50℃的温度于该加热装置(80)中占有优势；及/或
其中，该基板(14)在该加热装置(80)中的停留时间少于15分钟、或少于10分钟。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在该基板(14)加热至该处理温度的期间，实行至少一预加热步骤，其中，在该加热装置(80)中的该温度会被维持在一预加热温度，且该预加热温度低于该处理温度并且在至少10秒、或至少30秒中维持高于该氧化作用气体、或一已经与该氧化作用气体相混合的气体的一凝结温度；以及
其中，该氧化作用气体在到达该预加热温度之前、或是在处于该预加热温度时，开始被允许进入该加热装置(80)。
14.根据权利要求12所述的方法，
其中，该加热装置(80)适用于以大于每秒8℃的加热速率进行操作；
其中，该层堆栈(16)包括边缘突出超过该堆栈(16)的一层(46)，较佳地是，一造成接触层，且该接触层较佳地情形是包含金；以及
其中，该到达处理温度的加热上升是以少于每秒6℃、或少于每秒3℃的一加热速率而加以实行。
15.根据权利要求1至11其中之一所述的方法，其中，在该基板(14)加热至该处理温度的期间，实行至少一预加热步骤，其中，在该加热装置(80)中的该温度被维持在一预加热温度，且该预加热温度低于该处理温度并且在至少10秒、或至少30秒中维持高于该氧化作用气体、或一已经与该氧化作用气体相混合的气体的一凝结温度；以及
其中，该氧化作用气体在到达该预加热温度之前、或是在处于该预加热温度时，开始被允许进入该加热装置(80)。
16.根据权利要求1至11其中之一所述的方法，
其中，该固持装置(110)由一盖(116)所覆盖：及/或
其中，该盖(116)搁置于该固持装置(110)的一边缘(122)上、或是被固持在距离该边缘(122)的一预先决定距离处。
17.根据权利要求1至11其中之一所述的方法，
其中，该基板(14)具有一圆形的基底表面；以及
其中，该固持装置(110)于该基板(14)的该周边方向上具有一凹陷，而在该凹陷之中，则是放置有较佳地由不同于该固持装置(110)的材质的一材质所制成的一较佳为可替换的环(128)；及/或
其中，该加热装置(80)包括笔直的加热组件(86至104)、或是类点状的加热组件。
18.根据权利要求1至11其中之一所述的方法，
其中，该加热装置(80)适用于以大于每秒8℃的加热速率进行操作；
其中，该层堆栈(16)包括边缘突出超过该堆栈(16)的一层(46)，较佳地是，一造成接触层，且该接触层较佳地情形是包含金；以及
其中，该到达处理温度的加热上升是以少于每秒6℃、或少于每秒3℃的一加热速率而加以实行。
19.根据权利要求1至11其中之一所述的方法，
其中，该氧化在一到达所需的氧化宽度之前被打断(202)：
其中，该氧化宽度被记录；以及
其中，该待氧化层的一后氧化实行，以作为该已记录氧化宽度的一函数。
20.根据权利要求1至11其中之一所述的方法，
其中，该氧化作用气体包含为至少与一其它元素相键结的形式的氧，较佳地是，键结为H2O分子；以及
其中，在处理期间，分子氧所占的程度少于1％。
21.根据权利要求1至11其中之一所述的方法，其中，利用一高温计(134)、或利用至少一热耦(154)来记录温度。
22.一种关于根据权利要求1至11其中之一所述的该方法的用途，
其用于制造具有电性接触(46)的一电子构件，且该接触(46)的接触阻抗少于5倍的10-6Ω/cm-2、或少于4倍10-6Ω/cm-2，或者该接触阻抗会低于在一已知火炉程序中，利用在其它方面相同的材质所产生的接触阻抗；及/或
其用于产生一集成垂直激光器单元(10)。
23.一固持装置(110)，其具有：
一包括石墨的平面基体；以及
相配于一基板(14)的一凹陷(24)，
其中，该固持装置包括一外部涂层，该涂层包括已经较佳地利用一CVD程序而施加的石墨。
24.根据权利要求23所述的固持装置(110)，其中，该固持装置用于实行权利要求1-11其中之一所述的方法。
25.一固持装置(110)，其具有：
一平面的基体；
一石磨；以及
相配于一基板(114)的一凹陷(124)，
其中，该固持装置包括用于一可替换环(128)的一凹陷，该凹陷处于该凹陷(124)的周边方向中以固持该基板(114)，
其中，该环(128)至少具有由不同材质所制成的两环，较佳地是，一个环包含硅及/或一个包含碳化硅，及/或一个环包含石英及/或一个环包含砷化镓。
26.根据权利要求25所述的固持装置(110)，其中，该固持装置用于实行权利要求1-11其中之一所述的方法。
27.根据权利要求25所述的固持装置(110)以及相关的环(128)，其中至少具有两厚度不同的环。
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