本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造，具體涉及一種分子束外延系統(tǒng)中磷束流的標(biāo)定方法。

背景技術(shù)：

1、在分子束外延（mbe）的大規(guī)模生長(zhǎng)中，分子束流的精確控制至關(guān)重要。對(duì)于三五族化合物的外延生長(zhǎng)，三族元素的束流速率決定了外延材料的生長(zhǎng)速率，五族元素的束流通常是過量供應(yīng)，以獲得高質(zhì)量的晶體材料。例如，在gaas的外延生長(zhǎng)中，在過量供應(yīng)砷的同時(shí)，避免砷源不必要的浪費(fèi)，砷束流通常是按照最小需求束流的2.5倍至3.5倍量來供應(yīng)。砷束流的最小需求束流通常是通過gaas樣品在分子束外延過程中在預(yù)設(shè)固定溫度以及預(yù)設(shè)ga束流條件下，通過逐漸減小砷束流供應(yīng)，觀察樣品表面再構(gòu)rheed圖案從富as（2×4）條紋轉(zhuǎn)變?yōu)楦籫a（4×2）條紋時(shí)對(duì)應(yīng)的砷束流來確定的。

2、對(duì)于在inp襯底上進(jìn)行磷化物的生長(zhǎng)，磷束流同樣也需要進(jìn)行過量供應(yīng)，然而，磷束流的最小需求束流無法像砷束流一樣，通過觀察rheed圖案的轉(zhuǎn)變來確定。在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過分別采用不同的磷束流，在inp襯底上外延生長(zhǎng)inp外延層以得到對(duì)應(yīng)的外延片，并分別測(cè)試分析不同束流下獲得的外延片的質(zhì)量，來確定適合的磷束流。由于常規(guī)的分子束外延系統(tǒng)的磷源爐中能裝填的磷的總量比砷要少很多，為了節(jié)省磷源，因此需要盡可能精確地確定磷束流，而不能過渡地過量供應(yīng)，這就需要進(jìn)行大量的嘗試性試驗(yàn)，消耗材料成本和時(shí)間成本。因此，需要提出一種分子束外延系統(tǒng)中磷束流的標(biāo)定方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種分子束外延系統(tǒng)中磷束流的標(biāo)定方法，以解決磷束流的標(biāo)定問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明提供了一種分子束外延系統(tǒng)中磷束流的標(biāo)定方法，該方法包括：

4、在磷束流已經(jīng)標(biāo)定的第一分子束外延系統(tǒng)中，在第一inp襯底上，采用預(yù)設(shè)生長(zhǎng)溫度，生長(zhǎng)具有預(yù)設(shè)厚度的inx0ga1-x0asy0p1-y0外延層，x0表示三族元素中in的組分，y0表示五族元素中as的組分，并且0.53<x0<1，0<y0<1，在生長(zhǎng)inx0ga1-x0asy0p1-y0外延層的過程中，磷束流為預(yù)設(shè)的第一束流，砷束流為預(yù)設(shè)的第二束流，通過選取x0的取值，使得inx0ga1-x0asy0p1-y0外延層與inp襯底晶格匹配，在第一分子束外延系統(tǒng)中，預(yù)設(shè)規(guī)格的gaas材料在分子束外延過程中在預(yù)設(shè)固定溫度以及預(yù)設(shè)ga束流下表面再構(gòu)rheed圖案從富as（2×4）條紋轉(zhuǎn)變?yōu)楦籫a（4×2）條紋時(shí)對(duì)應(yīng)的砷束流為第三束流；

5、在待標(biāo)定磷束流的第二分子束外延系統(tǒng)中，在與第一inp襯底規(guī)格相同的第二inp襯底上，采用預(yù)設(shè)生長(zhǎng)溫度，生長(zhǎng)具有預(yù)設(shè)厚度的inx0ga1-x0asyp1-y外延層，通過調(diào)整磷束流的不同取值，分別進(jìn)行inx0ga1-x0asyp1-y外延層的生長(zhǎng)，最終使得實(shí)際測(cè)量獲得的as組分y等于y0，并且將as組分y等于y0時(shí)對(duì)應(yīng)的磷束流的取值作為第二分子束外延系統(tǒng)的經(jīng)標(biāo)定的磷束流，在第二分子束外延系統(tǒng)中，預(yù)設(shè)規(guī)格的gaas材料在分子束外延過程中在預(yù)設(shè)固定溫度以及預(yù)設(shè)ga束流下表面再構(gòu)rheed圖案從富as（2×4）條紋轉(zhuǎn)變?yōu)楦籫a（4×2）條紋時(shí)對(duì)應(yīng)的砷束流為第四束流，在生長(zhǎng)inx0ga1-x0asyp1-y外延層的過程中，砷束流為第五束流，并且第五束流=（第四束流/第三束流）×第二束流。

6、可選地，第二束流的取值范圍為第三束流的五分之一至第三束流的2倍。

7、可選地，第二束流的取值等于第三束流。

8、可選地，第一束流的取值范圍為在第一分子束外延系統(tǒng)中在inp襯底上生長(zhǎng)inp外延層所需要的最小磷束流的2倍至3倍，生長(zhǎng)inp外延層時(shí)的in的生長(zhǎng)速率與生長(zhǎng)inx0ga1-x0asy0p1-y0外延層時(shí)的in的生長(zhǎng)速率相同。

9、可選地，預(yù)設(shè)厚度的取值范圍為200nm至600nm。

10、可選地，預(yù)設(shè)厚度的取值范圍為300nm至400nm。

11、本發(fā)明的有益效果包括：

12、本發(fā)明提供的分子束外延系統(tǒng)中磷束流的標(biāo)定方法，該方法包括：在磷束流已經(jīng)標(biāo)定的第一分子束外延系統(tǒng)中，在第一inp襯底上，采用預(yù)設(shè)生長(zhǎng)溫度，生長(zhǎng)具有預(yù)設(shè)厚度的inx0ga1-x0asy0p1-y0外延層，x0表示三族元素中in的組分，y0表示五族元素中as的組分，并且0.53<x0<1，0<y0<1，在生長(zhǎng)inx0ga1-x0asy0p1-y0外延層的過程中，磷束流為預(yù)設(shè)的第一束流，砷束流為預(yù)設(shè)的第二束流，通過選取x0的取值，使得inx0ga1-x0asy0p1-y0外延層與inp襯底晶格匹配，在第一分子束外延系統(tǒng)中，預(yù)設(shè)規(guī)格的gaas材料在分子束外延過程中在預(yù)設(shè)固定溫度以及預(yù)設(shè)ga束流下表面再構(gòu)rheed圖案從富as（2×4）條紋轉(zhuǎn)變?yōu)楦籫a（4×2）條紋時(shí)對(duì)應(yīng)的砷束流為第三束流；在待標(biāo)定磷束流的第二分子束外延系統(tǒng)中，在與第一inp襯底規(guī)格相同的第二inp襯底上，采用預(yù)設(shè)生長(zhǎng)溫度，生長(zhǎng)具有預(yù)設(shè)厚度的inx0ga1-x0asyp1-y外延層，通過調(diào)整磷束流的不同取值，分別進(jìn)行inx0ga1-x0asyp1-y外延層的生長(zhǎng)，最終使得實(shí)際測(cè)量獲得的as組分y等于y0，并且將as組分y等于y0時(shí)對(duì)應(yīng)的磷束流的取值作為第二分子束外延系統(tǒng)的經(jīng)標(biāo)定的磷束流，在第二分子束外延系統(tǒng)中，預(yù)設(shè)規(guī)格的gaas材料在分子束外延過程中在預(yù)設(shè)固定溫度以及預(yù)設(shè)ga束流下表面再構(gòu)rheed圖案從富as（2×4）條紋轉(zhuǎn)變?yōu)楦籫a（4×2）條紋時(shí)對(duì)應(yīng)的砷束流時(shí)對(duì)應(yīng)的砷束流為第四束流，在生長(zhǎng)inx0ga1-x0asyp1-y外延層的過程中，砷束流為第五束流，并且第五束流=（第四束流/第三束流）×第二束流。本申請(qǐng)通過在不同的分子束外延系統(tǒng)生長(zhǎng)具有固定in組分和as組分的ingaasp材料，從而確定了不同系統(tǒng)中外延生長(zhǎng)過程中實(shí)際需要的砷束流與磷束流之間的相對(duì)大小關(guān)系，進(jìn)而利用砷束流的標(biāo)定數(shù)據(jù)和相對(duì)大小關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)新的分子束外延系統(tǒng)的磷束流的標(biāo)定，該方法高效可靠，可以顯著節(jié)省時(shí)間成本和材料成本。

技術(shù)特征：

1.一種分子束外延系統(tǒng)中磷束流的標(biāo)定方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分子束外延系統(tǒng)中磷束流的標(biāo)定方法，其特征在于，所述第二束流的取值范圍為所述第三束流的五分之一至所述第三束流的2倍。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分子束外延系統(tǒng)中磷束流的標(biāo)定方法，其特征在于，所述第二束流的取值等于所述第三束流。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的分子束外延系統(tǒng)中磷束流的標(biāo)定方法，其特征在于，所述第一束流的取值范圍為在第一分子束外延系統(tǒng)中在inp襯底上生長(zhǎng)inp外延層所需要的最小磷束流的2倍至3倍，生長(zhǎng)所述inp外延層時(shí)的in的生長(zhǎng)速率與生長(zhǎng)所述inx0ga1-x0asy0p1-y0外延層時(shí)的in的生長(zhǎng)速率相同。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分子束外延系統(tǒng)中磷束流的標(biāo)定方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)厚度的取值范圍為200nm至600nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的分子束外延系統(tǒng)中磷束流的標(biāo)定方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)厚度的取值范圍為300nm至400nm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種分子束外延系統(tǒng)中磷束流的標(biāo)定方法，涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：在磷束流已標(biāo)定的第一分子束外延系統(tǒng)中，生長(zhǎng)InGaAs<subgt;y0</subgt;P<subgt;1?y0</subgt;外延層；在待標(biāo)定磷束流的第二分子束外延系統(tǒng)中，生長(zhǎng)InGaAs<subgt;y</subgt;P<subgt;1?y</subgt;外延層，通過調(diào)整磷束流的取值，使得實(shí)際測(cè)量獲得的As組分y等于y0，并且將y等于y0時(shí)對(duì)應(yīng)的磷束流作為第二分子束外延系統(tǒng)的經(jīng)標(biāo)定的磷束流。本申請(qǐng)通過在不同的分子束外延系統(tǒng)生長(zhǎng)具有固定組分的InGaAsP材料，從而確定了不同系統(tǒng)中實(shí)際需要的砷束流與磷束流之間的相對(duì)大小關(guān)系，進(jìn)而利用砷束流標(biāo)定數(shù)據(jù)和相對(duì)大小關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)新系統(tǒng)的磷束流標(biāo)定，該方法可以顯著節(jié)省時(shí)間成本和材料成本。

技術(shù)研發(fā)人員：郭帥,蔣建,謝小剛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：新磊半導(dǎo)體科技（蘇州）股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19