[发明专利]膜生长期间的特性改变

说明书

政府资助

本文中描述的发明在由AFOSR授予的、授权号为F49620-03-1-0330 的美国政府的支持下完成。美国政府对本发明享有一定的权利。

背景技术

半导体制造工艺中，局部材料特性的改变通常在跟随材料生长步骤 之后的工艺中进行。使用光致抗蚀剂的平板印刷术通常限定用于蚀刻或 沉积的图案。执行半导体器件形貌(semiconductor device feature) 的图案化(patterning)，以用于限定有源器件和互联。电学和光学器 件以及互联是通过将材料除去并加入其它金属、半导体或介电材料而 产生的。

附图说明

图1是根据一个示例性实施方案的经调整的MBE仪的方框图，该MBE 仪使得可以在层的生长期间通过激光写入图案。

图2是根据一个示例性实施方案的用于图1所示仪器的激光源的方 框图。

图3是根据一个示例性实施方案的用于图1所示仪器的激光写入系 统的方框图。

图4A和4B是根据一个示例性实施方案的作为距离的函数的光斑尺 寸和光通量密度的曲线图。

图5是根据一个示例性实施方案的曝光图案的计算机辅助设计(CAD) 布局。

图6示出了根据一个示例性实施方案的另一种曝光图案和层结构。

图7是基于图6所示的曝光图案所形成的层在二次电子发射模式下 获得的扫描电子显微镜图像。

图8示出了通过对基于图6所示的曝光图案所形成的层进行波长色 散谱分析而确定的铟组分分布，所述分布图被叠加至背散射电子像上。

图9示出了基于图6的曝光图案而形成的层的写入区域的线扫描高 度变化。

图10示出了根据一个示例性实施方案的、在层的生长期间发生和未 发生曝光的区域上的光致发光。

图11示出了根据一个示例性实施方案的作为一直线路径上的位置 的函数的光致发光强度。

图12说明了根据一个示例性实施方案的作为多个直线路径的函数 的光致发光强度，其中暗形貌(dark feature)为最高强度。

具体实施方式

以下描述中参照了作为本文一部分的附图，这些图通过图例的方式 示出了可实施的具体实施方案。这些实施方案被足够详细地描述，以使 本领域技术人员能够实施本发明，并且应理解，也可使用其它实施方案， 并且可在不脱离本发明的范围的情况下做出结构、逻辑和电学方面的改 变。因此，以下描述不应被认为是限制性的，本发明的范围由所附的权 利要求书限定。

材料的生长表面被暴露于局域化的加热或辐射中(例如通过被指向 控制位置的小直径的激光束)，通过例如扫描镜等可使激光束指向受控位 置。材料的特性或特征可在曝光点上被改变。下文中首先描述了具有激 光写入能力的改进的分子束外延仪(molecular beam epitaxy machine)， 然后描述了一种使用该仪器的方法和实施例。还描述了其它实施方案。

在一个实施方案中，诸如InGaN的材料的生长表面，被暴露于一个 通过例如扫描镜而指向受控位置的小直径的激光束中。曝光点处的材料 的特性可被改变。在一个实施方案中，在激光照射发生处，选定材料中 铟的摩尔分数降低。

在另一个实施方案中，铟从曝光的区域扩散开以在曝光处生成更小 的In分数并在紧邻曝光区域处形成更大的In分数。厚度的变化似乎与 质量转移一致，说明极少的铟被蒸发掉。在所研究的条件下，局部激光 照射或加热的作用似乎增强了表面扩散，但未引起烧蚀(ablation)或蒸 发。

将生长材料曝光在聚焦的辐射下可具有许多不同的用途。

图1示出一种在生长期间促进基底105图案化的改进的分子束外延 仪100。使用束流控制系统110以受控的方式发射激光或其它聚焦的辐 射至基底上，以在生长期间曝光所选图案。可提供对正在生长的材料的 侧向组分控制(Lateral composition control)或者增强的光致发光效 率。激光通过真空窗115进入MBE仪，然后穿过观察端口120。可加热 观察端口120，以防止材料在窗上凝结，材料在窗上凝结会导致光的传 输强度降低。