膜生长期间的特性改变制造技术

将诸如ＩｎＧａＮ的材料的生长表面曝光于一个被定向至受控位置的小直径的激光束下，所述定向例如通过扫描反射镜。在曝光位置上，材料的特征可被改变。一个实施方案中，在发生激光曝光之处，选定材料的摩尔分数被降低。一个实施方案中，材料在ＭＢＥ或ＣＶＤ腔中生长。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】膜生长期间的特性改变 政府资助本文中描述的专利技术在由AF0SR授予的、授权号为F49620-03-1-0330 的美国政府的支持下完成。美国政府对本专利技术享有一定的权利。
技术介绍
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l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l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。具体实施例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专利技术，并且应理解，也可使用其它实施方案， 并且可在不脱离本专利技术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，本专利技术的范围由所附的权 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夕卜延仪(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。膝光点处的材料 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IOO。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。MBE仪可具有一个可移开的气帽(gas bonnet),以及一个快门前部 安装板和经改进以使其尽可能接近光源罩而不会妨碍炉的移开的快门 臂。后部安装板也可移动以允许光学头安装在安装板之间。还可缩短气 动快门臂以使激光写入头具有需要的透镜与晶片(wafer)间的间距。在 一个实施方案中，该间距约为19.8英寸。图2从第二个视角示出了光束路径以及对障碍的挑战。图中示出透 镜210与光观察口 215的距离约为三英寸。晶片照射的面积是透镜焦距、 晶片if巨离、热窗口节流口 (hot window restriction)的尺寸、以及与 热窗口节流口的距离的函数。在一种特定的MBE仪中，这些因素使得能 在两英寸的晶片面积内进行写入。在光斑覆盖率和光斑尺寸上应有取舍， 所述光斑尺寸是由开口尺寸、聚焦前的光束尺寸、与晶片的距离以及 F-Theta透镜210的有效性确定的。F-Theta透镜210被校正以提供表面 平坦的场(field )覆盖。这种透镜广泛用于需要获得最大直径的曝光像 场而光束尺寸不会改变的激光加工系统中。市场上仅可以获得少数几种 的商用F-Theta焦距。在一个实施方案中，系统100使用一个焦距为 480mm的F-Theta透镜。还可4吏用生长期间可在基底上形成辐射光斑的 其它透镜和方法。图3是一种用于在生长期间对基底图案化的扩束器和反射镜配置 300的示意图。激光器310提供一束光，该束光的直径通过一个扩束器 315由一^J、尺寸(几分之一mm)扩大至几mm。 一个实施方案中，激光束可 由光学纤维提供。经扩展的光束由一个或多个透镜320聚焦至基底325 上。在基底的生长期间， 一个或多个反射镜330， 335为受控的基底图案 化提供扩展束的x、 y定位。反射镜被连至伺服装置(servo)上，该伺 服装置用于旋转反射镜来控制光束在基底325上的位置。市售的激光写6入控制工具，如WinLase Professional是可获取的，并可用于控制激光 光斑在基底上的位置。写入速度和激光功率可针对每条线设定，并且线 速度可显著不同，例如从5至256410mm/秒或所需的其它速度。一个实施方案中，扩展束的聚焦优先于反射镜偏转，但不是在反射 镜偏转之前将扩展束聚焦。如图3所示的在反射镜偏转后再聚焦，会使 反射镜上的功率密度更低，以及使反射镜更不易于受到损伤。这样的系 统可能需要大的反射镜O10mm)来处理一个10mm直径的光束。当放大光 束的直径时，可能需要更大直径的反射镜。更大的反射镜由于其较大的 质量因而需要更大的电动机。实践中在反射镜直径和扫描速度之间需要 权衡。一般而言"光斑尺寸 /1=激光的波长 /=透镜的焦距 ^=扩展束直径下文中描述了这些参数之间的权衡，并对仪器上的一个实施进行比 较探讨。结果可能因使用其它仪器和不同的实施方案而有变化。所有的比较和分析都假设了两个用于x， y定位的反射镜。可行的是， 通过将伺服装置驱动的反射镜改成微镜阵列，考虑大得多的有效反射镜 和光束直径。微镜阵列的一个实例是德州仪器阵列(Texas Instruments array),它被用于礼堂/会议室的计算机光投影仪(computer light projector)中的的数字光投影(DLP)中以及被用于一些现代大屏幕电视中。各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括　使用分子束外延或化学气相沉积法生长一个层；并在所述层正在形成时将其选定部分曝光于辐射下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：WJ沙夫，陈晓东，
申请(专利权)人：康乃尔研究基金会有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]