[发明专利]用聚焦离子束制造的具有超微结构的电子和光子器件

说明书

技术领域

本发明涉及通常的具有新功能或改进特性的电子和光子器件，特别是利用聚焦离子束制造的器件。

背景技术

通过使器件的主要部分更小，来改善多种电子和光子器件的特性。例如，图1示意性地示出了金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)100。在该图中，通过减小沟道101的长度102，来增加MOSFET的工作速度。另外，通过减小制作的每个器件的面积，来增加每单位面积的集成度。因此，为了改进各种器件的性能，已经在不断努力减小它们的尺寸，但存在减小器件尺寸的限制。例如，在沿着图1所示的表面例如源103和漏104延伸的器件中，如果源和漏制作得更浅，源和漏的电阻会增加。另一方面，还存在增加源103和漏104的深度的限制，因为在掺杂剂从表面导入的深度方面存在技术限制。此外，对于减小沟道长度以便防止伴随着微型化出现的短沟道现象方面也存在局限性。这样如果形成的器件具有沿着表面例如MOSFET的源或漏延伸的结构，器件的元件的深度受到严格的限制。具体地说，在MOSFET中，根据具体的应用，例如用于电源，来增加所选择的源和漏的深度范围是非常有利的。

图2示意性地示出了激光二极管200的主要部分。在该图中，包含激光二极管的谐振腔的有源区201是发射光的部分，而覆盖层202和203是限制载流子和光的层。

根据激光二极管的理论，要求有源区201的厚度204要小，例如0.2μm。因为厚度是半导体层的厚度，因此得到这样的厚度相对容易。降低有源区201的宽度205是有利的，因为通过降低有源区201的宽度205，将增加电流密度，降低激光振荡的阈值。一种降低有源区201宽度205的方法是通过例如离子注入使环绕有源区201的区域呈高电阻，并限制通过该区域的电流流动。图3显示了利用这种方法形成的激光二极管300的例子。由于载流子的大部分在与高阻区的界面区附近被消灭(killed)，因此该方法有一个缺点是，激光二极管的效率降低，激光振荡的阈值增加。载流子被消灭的原因是，高阻区包含由离子注入产生的高密度缺陷。因此，需要一种不使用离子注入，可以使有源区201的宽度205更小的方法。

目前尚无有关一种激光二极管具有其有源区201的宽度205受电学控制的功能的报道。如果有源区201的宽度205可以受电学控制，就可以在不改变激光振荡所需电流的情况下，调制激光的幅度。因此，希望得到一种可以在不改变激光电流的情况下，电控制有源区的宽度的激光二极管。进而还希望用电压而不是用电流来控制有源区的宽度。

发明内容

本发明涉及每个器件都具有利用聚焦离子束(FIB)形成超微结构的器件。在大多数情况下，该结构具有自立在衬底上的板的形状。尽管根据本发明的器件的典型例子是场效应晶体管和激光二极管，但本发明并不限于这些器件。

附图说明

图1示意性地显示了根据先有技术的MOS场效应晶体管。

图2示意性地显示了根据先有技术的激光二极管。

图3示意性地显示了根据先有技术的激光二极管，其中有源区的宽度减小了。

图4示意性地显示了根据本发明的板结构。

图5示意性地显示了包含根据本发明的板结构的MOSFET。

图6示意性地显示了包含根据本发明的板结构的另一个MOSFET。

图7示意性地显示了包含根据本发明的板机构的激光二极管。

图8示意性地显示了包含根据本发明的板结构的另一个激光二极管，在板结构的侧表面上形成了绝缘膜和在绝缘膜上形成了电极。

图9示意性地显示了根据本发明具有弯曲表面的板结构。

图10示意性地显示了包含多个根据本发明的板结构的激光二极管。

图11示意性地显示了根据本发明分为多个部分的板结构。

具体实施方式

通过下面对具体实施例的详细描述将全面理解本发明。

首先，显示本发明的一般概念。图4示意性地显示了根据本发明作为器件的一部分的基本的板结构410。图4a显示了制造前的半导体晶片402，它根据要形成的器件可以包括多个层。通过除去图4a中用阴影部分表示的区403和404，形成图4b所示的自立的板结构410。可以利用聚焦离子束通过物理蚀刻进行所谓的除去。聚焦离子束包括例如在诸如20kV的高压下加速的镓离子。可以使板结构410的厚度405非常小，例如小于100nm。尽管在上面所示的实施例中蚀刻了板结构的两个侧面，但也可以根据根据实际情况只蚀刻一个侧面。