專利名稱：三維微制造方法及高密度三維精細(xì)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維極精細(xì)構(gòu)圖方法，其中通過(guò)分子束外延方法，在化合物半導(dǎo)體AlxGayIn1-x-yAszP1-z上外延生長(zhǎng)III-V族化合物半導(dǎo)體晶體。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，光學(xué)精細(xì)圖形光刻已經(jīng)達(dá)到進(jìn)一步發(fā)展以及使半導(dǎo)體相關(guān)的工業(yè)在經(jīng)濟(jì)和工業(yè)領(lǐng)域中仍然保持牽引作用的極限，發(fā)展一種新的方法論以擴(kuò)大范圍是非常緊急的事情。認(rèn)為納米技術(shù)可打破僵局，將精細(xì)圖形光刻從復(fù)雜性、大尺寸和高成本的束縛中釋放出來(lái)。旨在提供一種三維納米制造技術(shù)，以滿足以少的量(允許的設(shè)計(jì)變化和低成本)制造各種器件的需要。尤其從“光電子學(xué)”的角度，無(wú)污染和無(wú)缺陷是絕對(duì)需要的，并且“器件的批量生產(chǎn)”和“允許的在位(on site)控制”也是需要的。
對(duì)于光刻有兩個(gè)要求吞吐量(與抗蝕劑的感光度相關(guān))的提高和分辨率(對(duì)抗蝕劑的分辨能力)的改善。需要平衡這些因素。電子束的波長(zhǎng)比光的波長(zhǎng)短，因此通過(guò)采用電子束可以克服光學(xué)光刻中的分辨率限制。從吞吐量的觀點(diǎn)來(lái)看，與光學(xué)光刻的情況一樣，有機(jī)抗蝕劑已經(jīng)被廣泛用于電子束光刻。無(wú)機(jī)抗蝕劑的分辨率良好，但是由于其低的感光度而未被采用。在有機(jī)抗蝕劑中，PMMA被廣泛采用；其感光度相對(duì)低，但其分辨率良好。開發(fā)無(wú)機(jī)抗蝕劑的目的在于將無(wú)機(jī)抗蝕劑的感光度提高到等于或超過(guò)PMMA的感光度的程度。
電子束光刻的另一個(gè)問(wèn)題是通常所稱的“鄰近效應(yīng)”，其是由來(lái)自入射電子束以及來(lái)自抗蝕劑和襯底的二次電子的散射引起的。這使抗蝕劑中的曝光區(qū)域明顯大于入射電子束的大小，因此降低了對(duì)線間間隔的分辨率。為了減小鄰近效應(yīng)，已經(jīng)做了各種可能的努力。例如，在侵入襯底之前，通過(guò)使電子束穿過(guò)多層抗蝕劑，從而由于對(duì)電子束的折射率的控制而減小有效束的大小，可以減小鄰近效應(yīng)。然而，事實(shí)上，鄰近效應(yīng)(超過(guò)電子束大小的曝光區(qū)域的擴(kuò)大)仍然限制著精細(xì)圖形光刻。
通?？紤]兩種抗蝕劑的感光度數(shù)字型抗蝕劑感光度和模擬型抗蝕劑感光度。數(shù)字型抗蝕劑感光度根據(jù)電子束能量的劑量，在特定臨界數(shù)值處顯示出突然的變化，而模擬型抗蝕劑感光度顯示出在特定限制范圍內(nèi)隨電子束能量的劑量的連續(xù)的變化。因?yàn)槿菀撰@得所需的空間分辨率，數(shù)字型抗蝕劑對(duì)亞微米精細(xì)圖形光刻是有利的。形成于其中的“硬”反應(yīng)區(qū)域被用作掩模，其在隨后的步驟起選擇性地允許蝕刻或生長(zhǎng)(稱為“再生長(zhǎng)”)的作用。另一方面，雖然模擬型抗蝕劑在空間分辨率方面受到限制，其在隨后的處理中可以用作“軟”掩模，因此，在控制高度差時(shí)，其被用于精細(xì)圖形光刻。為了提供所希望的三維極精細(xì)結(jié)構(gòu)，在隨后的進(jìn)程中必須改善模擬型抗蝕劑的空間分辨率和特性。
在掩模圖形實(shí)現(xiàn)之后的選擇性生長(zhǎng)加工采用了這樣的生長(zhǎng)方法，其中采用其表面擴(kuò)散長(zhǎng)度很長(zhǎng)的氣體物類(CVD、GSMBE或CBE)；掩模圖形一般是通過(guò)光學(xué)光刻制造的，因此，掩模寬度(其中生長(zhǎng)被選擇性地抑制的區(qū)域?qū)挾?非常大，使得需要通過(guò)擴(kuò)散來(lái)消除在掩模上凸起的原始生長(zhǎng)材料的原子在未掩蔽區(qū)域中選擇性生長(zhǎng)。將這樣的選擇性生長(zhǎng)應(yīng)用于包括GaN的每種化合物半導(dǎo)體，并用于Si工藝，作為為制造三維結(jié)構(gòu)而建立的一種實(shí)踐。關(guān)于對(duì)亞微米及更小的三維結(jié)構(gòu)的控制，存在極精細(xì)掩模區(qū)域被氣體物類的增大的表面擴(kuò)散長(zhǎng)度掩埋的問(wèn)題。在相對(duì)小的掩模區(qū)域的情況下，表面擴(kuò)散長(zhǎng)度必須短(雖然仍大于掩模寬度)。
專利申請(qǐng)公開號(hào)H8-172053公開了一種采用CVD方法的選擇性生長(zhǎng)，特別是通過(guò)金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積方法(下文中稱為“MOCVD”)在III-V族化合物半導(dǎo)體上的選擇性生長(zhǎng)。
專利申請(qǐng)公開H8-172053采用了“MOCVD”方法，因此表面原子的擴(kuò)散長(zhǎng)度太長(zhǎng)而不允許在III-V族化合物半導(dǎo)體襯底上選擇性生長(zhǎng)，并因此不能在其上實(shí)現(xiàn)所希望的高密度集成。生長(zhǎng)的膜厚度也不是以納米量級(jí)在所有晶體生長(zhǎng)方向上都一致。
考慮到以上情況，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種三維極精細(xì)圖形光刻，其便于在襯底上“在位”、高密度集成，同時(shí)將其電路圖形控制為以納米量級(jí)在晶體生長(zhǎng)方向上晶體厚度恒定。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種極精細(xì)、高密度的三維結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的三維極精細(xì)構(gòu)圖方法包括以于步驟制備包括AlxGayIn1-x-yAszP1-z(0≤x＜1，0≤y，z≤1)的III-V族化合物半導(dǎo)體襯底；將其電流密度由束的直徑控制的電子束投射在所述襯底表面上，從而用III族氧化物選擇性地替代在所述襯底表面上形成的自然氧化物或者選擇性地形成III族氧化物；將所述襯底的溫度提高到預(yù)定溫度，以允許除了被替代的或形成的部分以外的部分從所述襯底表面脫離；以及通過(guò)采用固體生長(zhǎng)材料的分子束外延方法，允許在所述自然氧化物剝離側(cè)上，尤其在被所述III族氧化物替代的部分上或在除了被所述III族氧化物替代的部分以外的區(qū)域上，選擇性晶體生長(zhǎng)III-V族化合物半導(dǎo)體。
優(yōu)選地，通過(guò)在被所述III族氧化物替代的部分上或者在除了被所述III族氧化物替代的部分以外的區(qū)域中選擇性生長(zhǎng)所述III-V族化合物半導(dǎo)體晶體，制造根據(jù)本發(fā)明的三維極精細(xì)結(jié)構(gòu)。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在包括AlxGayIn1-x-yAszP1-z化合物半導(dǎo)體的III-V族化合物半導(dǎo)體的晶體表面上形成的自然氧化物未被去除，但電子束注入到自然氧化物中，以使III族氧化物可以形成為高度結(jié)晶和化學(xué)穩(wěn)定的狀態(tài)，且除了III族氧化物以外的自然氧化物的部分通過(guò)加熱被脫離，從而便于在表面上形成希望的電路圖形。在以高密度形成電路圖形時(shí)，通過(guò)控制MBE方法的生長(zhǎng)條件控制表面原子的擴(kuò)散長(zhǎng)度，從而便于選擇性生長(zhǎng)III-V族化合物半導(dǎo)體，允許以納米量級(jí)在生長(zhǎng)方向上“在位地”形成晶體膜厚度恒定的電路圖形。有利地，以納米量級(jí)高密度地形成電路圖形所包括的成本相對(duì)較低。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的三維極精細(xì)圖形光刻；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的三維極精細(xì)圖形光刻的實(shí)例1中的襯底表面的AFM觀測(cè)的照片；圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的三維極精細(xì)圖形光刻的實(shí)例2中的襯底表面的AFM觀測(cè)的照片；以及圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的三維極精細(xì)圖形光刻的實(shí)例3中的襯底表面的AFM觀測(cè)的照片。
具體實(shí)施例方式
下面參考

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的三維極精細(xì)圖形光刻和根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的三維高密度納米結(jié)構(gòu)。在圖1中，GaAs層1具有在其頂面上形成的As2O3、As2O和其它氧化物的自然氧化物2。
在根據(jù)本發(fā)明的三維極精細(xì)圖形光刻中，在真空中將電子束4投射在As2O3自然氧化物2上，然后，不去除自然氧化物2，保持其原來(lái)的狀態(tài)。電子束4在自然氧化物2上的投射使化學(xué)穩(wěn)定的氧化物Ga2O3替代在襯底1的頂面上的As2O3、As2O和其它氧化物(見圖1a)。優(yōu)選地，以單線掃描模式投射電子束。加速電壓范圍從10到50kV，線劑量范圍從10nC/cm到1μC/cm。其表面氧化物2被Ga2O3部分替代的GaAs層1在580到620℃的溫度范圍下被加熱，以使除了Ga2O3區(qū)域以外的自然氧化物2的部分脫離。因此，除了Ga2O3區(qū)域以外的自然氧化物部分和襯底1的頂面的相鄰部分被去除(見圖1b)。在該進(jìn)程中，控制電子束以在GaAs襯底1的頂面上繪制所希望的電路圖形，從而可以在GaAs襯底1的頂面上形成電路圖形。
接著，通過(guò)MBE方法，允許在代替去除的自然氧化物的GaAs襯底上選擇性生長(zhǎng)GaAs，其中采用以下細(xì)節(jié)實(shí)施該MBE方法使GaAs將沿其生長(zhǎng)的方向與GaAs襯底1的平面方向(100)對(duì)準(zhǔn)；允許生長(zhǎng)GaAs晶體的溫度范圍為500到650℃；Ga原子與As4分子的流量比FV/FIII的范圍為5到20；GaAs的晶體生長(zhǎng)速度等于0.1至2ML/sec(分子層/秒根據(jù)二維膜估計(jì)的生長(zhǎng)速度)，以及生長(zhǎng)的GaAs層厚度近似等于電子束的線間間隔。
為了“在位”觀測(cè)，通過(guò)采用反射高能量電子衍射裝置(簡(jiǎn)寫為且下文中稱為“RHEED”)，控制GaAs的晶體生長(zhǎng)速度。GaAs晶體生長(zhǎng)速度的確定允許GaAs 5的晶體生長(zhǎng)的膜厚度根據(jù)GaAs晶體生長(zhǎng)所包括的時(shí)間來(lái)控制。因此，產(chǎn)生了具有以高密度排列的厚度均恒定的GaAs晶體生長(zhǎng)5的襯底(見圖1c)。當(dāng)利用其有效劑量為50nC/cm的電子束建立GaAs晶體生長(zhǎng)時(shí)，認(rèn)為Ga2O3平臺(tái)被蒸發(fā)并消失。另一方面，在有效劑量大于50nC/cm的情況下，認(rèn)為該平臺(tái)在GaAs生長(zhǎng)中被掩埋，盡管未示出。
由以上很明顯，在根據(jù)本發(fā)明的三維極精細(xì)圖形光刻中，不需要去除在GaAs層的頂面上形成的例如As2O3的自然氧化物，并將電子束投射在自然氧化物上以形成化學(xué)穩(wěn)定的Ga2O3。不管電路圖形的密度可以多高，在采用MBE方法時(shí)，通過(guò)控制生長(zhǎng)條件和調(diào)整表面原子的擴(kuò)散長(zhǎng)度，可以沒有困難地允許GaAs晶體的選擇性生長(zhǎng)。也可以控制在晶體生長(zhǎng)方向上的晶體膜厚度，從而晶體膜厚度可以以納米量級(jí)恒定。仍然有利地，盡管納米制造，以高密度構(gòu)圖電路所包括的成本很低。在本發(fā)明的實(shí)施例中，襯底被描述為由GaAs構(gòu)成，但是只要其由AlxGayIn1-x-yAszP1-z(0≤x＜1，0≤y，z≤1)構(gòu)成時(shí)，則產(chǎn)生如上所述的效果，因此，GaAs襯底不應(yīng)該被理解為限定性的。
當(dāng)滿足以下條件或要求時(shí)，允許屬于III-V族的不同的化合物半導(dǎo)體的化學(xué)生長(zhǎng)使電子束沿其被投射的方向與襯底(100)、(110)、(111)和(-1-1-1)中的晶體取向?qū)?zhǔn)；III-V族化合物半導(dǎo)體中的晶體生長(zhǎng)溫度范圍為300到650℃；V族固體生長(zhǎng)材料分子與III族原子流量比FV/FIII范圍為1到20；III-V族化合物半導(dǎo)體的生長(zhǎng)速度范圍為0.1到2ML/sec(分子層/秒根據(jù)二維膜估計(jì)的生長(zhǎng)速度)；以及III-V族化合物半導(dǎo)體的晶體生長(zhǎng)膜厚度近似等于用于選擇性生長(zhǎng)III-V族化合物半導(dǎo)體的電子束的線與線的間隔。然后，優(yōu)選將III族氧化物線的寬度控制為小于電子束的直徑。優(yōu)選地，僅通過(guò)控制電子束的輻照間隔，提供各種三維極精細(xì)結(jié)構(gòu)，電子束的輻照間隔定義為這樣的距離，通過(guò)該距離電子束被平行位移到相鄰的線，電子束將沿該相鄰的線以單線掃描模式進(jìn)行隨后的掃描。優(yōu)選地，在單一的極高真空環(huán)境中進(jìn)行三維極精細(xì)圖形光刻的所有步驟。優(yōu)選地，將電子衍射方法用于在通過(guò)分子束外延方法生長(zhǎng)III-V族化合物半導(dǎo)體的晶體時(shí)在位地觀測(cè)襯底的頂面，從而可以控制III-V族化合物半導(dǎo)體的晶體生長(zhǎng)。優(yōu)選地，在通過(guò)交叉線限定的各小空間中生長(zhǎng)的III-V族化合物半導(dǎo)體的晶體形狀隨著這樣小的空間的大小、襯底的晶體取向和晶體生長(zhǎng)的膜厚度變化，交叉線是通過(guò)電子束繪制在襯底上的。優(yōu)選地，III-V族化合物半導(dǎo)體是GaAs、InAs或InP。
在InAs、InP或任何其它III-V族化合物半導(dǎo)體的高密度三維集成中，相鄰的三維極精細(xì)結(jié)構(gòu)的間隔為亞微米以下。
以上說(shuō)明了作為負(fù)型的根據(jù)本發(fā)明的三維極精細(xì)圖形光刻和極精細(xì)結(jié)構(gòu)是，但應(yīng)該注意，通過(guò)改變晶體生長(zhǎng)條件，可以提供正型的三維極精細(xì)圖形光刻和極精細(xì)結(jié)構(gòu)。
由上述實(shí)施例很顯然，未去除在包括AlxGayIn1-x-yAszP1-z的III-V族化合物半導(dǎo)體襯底的頂面上出現(xiàn)的自然氧化物，且將電子束注入在自然氧化物中以形成高度結(jié)晶和化學(xué)穩(wěn)定的III族氧化物。加熱并去除除了III族氧化物以外的自然氧化物區(qū)域，以留下所希望的電路圖形。因此，可以沒有困難地形成希望的電路圖形。不管電路圖形的密度可以多高，通過(guò)控制MBE方法的生長(zhǎng)條件以及因此控制表面原子擴(kuò)散長(zhǎng)度，在晶體生長(zhǎng)方向上可以以這樣的提高的密度容易地在位生長(zhǎng)III-V族化合物半導(dǎo)體晶體，其中晶體膜的厚度以納米量級(jí)恒定。有利地，納米集成的成本不高。
可以認(rèn)為在根據(jù)本發(fā)明的極精細(xì)圖形光刻中被部分修改的自然氧化物是無(wú)機(jī)抗蝕劑，然后，發(fā)現(xiàn)分子束外延方法中的抗蝕劑感光度等于常用于高分辨率光刻中的有機(jī)抗蝕劑PMMA的感光度。在所有無(wú)機(jī)抗蝕劑中，自然氧化物無(wú)機(jī)抗蝕劑的感光度和分辨率是最高的，且與采用有機(jī)抗蝕劑的情況相比，其可以顯著地提高吞吐量。
通過(guò)暴露至電子束制造的自然氧化物的部分改性區(qū)域由自然氧化物中出現(xiàn)的入射電子束(一次電子)和散射電子(二次電子)確定。在其中采用固體材料的分子束外延方法應(yīng)用于自然氧化物被去除的襯底的改性區(qū)域以及其中自然氧化物被去除的襯底的剩余表面的隨后處理中，晶體生長(zhǎng)選擇性地出現(xiàn)在被來(lái)自一次電子束的高能量電子轟炸的區(qū)域中，因此可以將極精細(xì)結(jié)構(gòu)的大小控制為小于電子束的直徑。
根據(jù)本發(fā)明的極精細(xì)圖形光刻用于制造各種量子元件例如光子晶體、量子細(xì)線、量子箱、衍射光柵、半導(dǎo)體激光器結(jié)構(gòu)或微機(jī)械。
下面給出一些實(shí)例。在各實(shí)例中，利用被導(dǎo)向在襯底的頂面上出現(xiàn)的例如As2O3和其它氧化物的自然氧化物的電子束，實(shí)現(xiàn)在GaAs襯底上的輻照。電子束的直徑為0.1μm。加速電壓為30kV；束電流為1×10-8A；以及線劑量為40nC/cm。生長(zhǎng)晶體是GaAs，以及通過(guò)采用RHEED裝置來(lái)確定和控制生長(zhǎng)速度。
(實(shí)例1)將電子束以1.1μm的輻照間隔投射在GaAs襯底1的平面方向(100)以及(-110)方向上。關(guān)于通過(guò)MBE方法在GaAs襯底上隨后結(jié)晶化的細(xì)節(jié)GaAs晶體生長(zhǎng)溫度為580℃；Ga原子與As4分子流量比FAs/FGa為10；GaAs晶體生長(zhǎng)速度為0.2ML/sec(分子膜/秒根據(jù)二維膜估計(jì)的生長(zhǎng)速度)；以及GaAs晶體生長(zhǎng)周期是20分鐘。將精細(xì)構(gòu)圖的襯底標(biāo)記為“實(shí)例1”。
(實(shí)例2)將電子束以6μm的輻照間隔投射在GaAs襯底1的平面方向(100)以及(-110)和(110)方向上。關(guān)于通過(guò)MBE方法在GaAs襯底上隨后結(jié)晶化的細(xì)節(jié)GaAs晶體生長(zhǎng)溫度為580℃；Ga原子與As4分子流量比FAs/FGa為10；GaAs晶體生長(zhǎng)速度為0.2ML/sec(分子膜/秒根據(jù)二維膜估計(jì)的生長(zhǎng)速度)；以及GaAs晶體生長(zhǎng)周期是20分鐘。將精細(xì)構(gòu)圖的襯底標(biāo)記為“實(shí)例2”。
(實(shí)例3)將電子束以1.6μm的輻照間隔投射在GaAs襯底1的平面方向(100)以及(-110)和(110)方向上。關(guān)于通過(guò)MBE方法在GaAs襯底上隨后結(jié)晶化的細(xì)節(jié)GaAs晶體生長(zhǎng)溫度為580℃；Ga原子與As4分子流量比FAs/FGa為10；GaAs晶體生長(zhǎng)速度為0.2ML/sec(分子膜/秒根據(jù)二維膜估計(jì)的生長(zhǎng)速度)；以及GaAs晶體生長(zhǎng)周期是20分鐘。將精細(xì)構(gòu)圖的襯底標(biāo)記為“實(shí)例3”。
圖2至4是實(shí)例1至3的原子力顯微(AFM)觀測(cè)。通過(guò)分子束外延的晶體生長(zhǎng)的條件隨著希望的幾何設(shè)置(線與線的間隔、平行線或交叉線)而變化，并且在GaAs襯底上形成的圖形用作負(fù)掩模。從這些AFM照片可以看出，三維結(jié)構(gòu)直接建立在未曝光區(qū)域中。各三維結(jié)構(gòu)單元由穩(wěn)定的面形成，且其是原子級(jí)平坦的。這些結(jié)果顯示，在通過(guò)電子束繪制被改性為Ga2O3的區(qū)域中，允許晶體生長(zhǎng)，相對(duì)于電子束的直徑減小到可忽略的大小。通過(guò)增大電子束的線與線的間隔，可以制造在未曝光區(qū)域的中心處具有凹槽的三維結(jié)構(gòu)。這是由于在晶體生長(zhǎng)期間表面原子的擴(kuò)散長(zhǎng)度比線與線的間隔短的事實(shí)，表明制造各種復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)的可能性。因此，可以正當(dāng)?shù)卣f(shuō)，通過(guò)改變分子束外延(MBE)的生長(zhǎng)條件，可以提供各種電路圖形。
由以上很明顯，電子束向形成在GaAs襯底的頂面上的自然氧化物中的注入使化學(xué)穩(wěn)定的物質(zhì)Ga2O3出現(xiàn)在自然氧化物中，并且改變MBE的晶體生長(zhǎng)條件以便以納米量級(jí)有效地控制GaAs襯底上的構(gòu)圖形狀。極精細(xì)光刻中的一系列處理可以在同一裝置中進(jìn)行，從而顯著降低制造成本。
只要不脫離所要求的本發(fā)明精神，上述實(shí)施例可以被改變或被重新設(shè)計(jì)，因此，實(shí)施例不應(yīng)被理解為限制性的。
工業(yè)適用性電子束在GaAs襯底的頂面上繪制了希望的電路圖形。這對(duì)精細(xì)圖形光刻是有用的，允許希望的電路圖形容易地具有良好的重復(fù)性。極精細(xì)圖形光刻可以用于制造半導(dǎo)體器件、波長(zhǎng)鑒別器、微機(jī)械加工、光子晶體的精細(xì)制造、微元件、量子細(xì)線和量子箱。
權(quán)利要求
1.一種三維極精細(xì)構(gòu)圖方法，包括以下步驟制備包括AlxGayIn1-x-yAszP1-z(0≤x＜1，0≤y，z≤1)的III-V族化合物半導(dǎo)體襯底；將其電流密度由束的直徑控制的電子束投射在所述襯底表面上，從而用III族氧化物選擇性地替代在所述襯底表面上形成的自然氧化物或者選擇性地形成III族氧化物；將所述襯底的溫度提高到預(yù)定溫度，以允許除了被替代的或形成的部分以外的部分從所述襯底表面脫離；以及通過(guò)采用固體生長(zhǎng)材料的分子束外延方法，允許在所述自然氧化物剝離側(cè)上，尤其在被所述III族氧化物替代的部分上或在除了被所述III族氧化物替代的部分以外的區(qū)域上，選擇性晶體生長(zhǎng)III-V族化合物半導(dǎo)體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的三維極精細(xì)構(gòu)圖方法，其中加速電壓在10至50kV的范圍內(nèi)選擇；線劑量的范圍為10nC/cm至1μC/cm，以及以單線掃描模式實(shí)現(xiàn)利用所述電子束的輻照。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的三維極精細(xì)構(gòu)圖方法，其中使所述電子束沿其投射的方向與所述襯底的晶體取向(100)、(110)、(111)、(-1-1-1)對(duì)準(zhǔn)；所述III-V族化合物半導(dǎo)體的生長(zhǎng)溫度范圍為300至650℃；所述固體生長(zhǎng)材料的V族分子與III族原子的流量比FV/FIII的范圍為1至20；所述III-V族化合物半導(dǎo)體的晶體生長(zhǎng)速度范圍為0.1至2ML/sec；所述III-V族化合物半導(dǎo)體晶體生長(zhǎng)的膜厚度近似等于所述電子束的線與線的間隔，允許所述III-V族化合物半導(dǎo)體的選擇性晶體生長(zhǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的三維極精細(xì)構(gòu)圖方法，其中將所述III族氧化物的寬度控制為小于所述電子束的直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的三維極精細(xì)構(gòu)圖方法，其中具有不同形狀的各種三維極精細(xì)結(jié)構(gòu)僅僅通過(guò)控制所述電子束的輻照間隔而制成。
6.一種三維極精細(xì)構(gòu)圖方法，其中在權(quán)利要求1中限定的三維極精細(xì)構(gòu)圖方法的所有步驟在超真空環(huán)境下進(jìn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的三維極精細(xì)構(gòu)圖方法，其中通過(guò)采用電子衍射方法和通過(guò)在位觀測(cè)所述襯底表面來(lái)控制所述III-V族化合物半導(dǎo)體晶體生長(zhǎng)，而通過(guò)分子束外延沉積方法生長(zhǎng)所述III-V族化合物半導(dǎo)體晶體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的三維極精細(xì)構(gòu)圖方法，其中在由所述電子束的交叉線限定的每個(gè)非常小部分中生長(zhǎng)的所述III-V族化合物半導(dǎo)體晶體形狀隨著截面積、所述襯底的晶體取向和晶體生長(zhǎng)膜厚度而變化。
9.一種通過(guò)采用根據(jù)權(quán)利要求1的三維極精細(xì)構(gòu)圖方法提供的高密度三維極精細(xì)結(jié)構(gòu)，允許在被所述III族氧化物替代的部分上或者除了被所述III族氧化物替代的部分以外的區(qū)域上選擇性晶體生長(zhǎng)所述III-V族化合物半導(dǎo)體。
10.一種通過(guò)采用根據(jù)權(quán)利要求2的三維極精細(xì)構(gòu)圖方法提供的高密度三維極精細(xì)結(jié)構(gòu)，允許在被所述III族氧化物替代的部分上或者除了被所述III族氧化物替代的部分以外的區(qū)域上選擇性晶體生長(zhǎng)所述III-V族化合物半導(dǎo)體。
11.一種通過(guò)采用根據(jù)權(quán)利要求3的三維極精細(xì)構(gòu)圖方法提供的高密度三維極精細(xì)結(jié)構(gòu)，允許在被所述III族氧化物替代的部分上或者除了被所述III族氧化物替代的部分以外的區(qū)域上選擇性晶體生長(zhǎng)所述III-V族化合物半導(dǎo)體。
12.一種通過(guò)采用根據(jù)權(quán)利要求1的三維極精細(xì)構(gòu)圖方法提供的高密度三維極精細(xì)結(jié)構(gòu)，相鄰的三維極精細(xì)結(jié)構(gòu)的間隔為亞微米以下。
13.一種通過(guò)采用根據(jù)權(quán)利要求2的三維極精細(xì)構(gòu)圖方法提供的高密度三維極精細(xì)結(jié)構(gòu)，相鄰的三維極精細(xì)結(jié)構(gòu)的間隔為亞微米以下。
14.一種通過(guò)采用根據(jù)權(quán)利要求3的三維極精細(xì)構(gòu)圖方法提供的高密度三維極精細(xì)結(jié)構(gòu)，相鄰的三維極精細(xì)結(jié)構(gòu)的間隔為亞微米以下。
全文摘要
用控制在任意電子束直徑和電流密度的電子束輻照在包括簡(jiǎn)單物質(zhì)GaAs和InP的Al
文檔編號(hào)H01L21/203GK1969374SQ20048004331
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2004年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月13日
發(fā)明者金子忠昭, 佐野直克, 阪上潔 申請(qǐng)人:瑞必爾