一種在線實(shí)時(shí)檢測(cè)外延片生長(zhǎng)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料制造設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種在線實(shí)時(shí)檢測(cè)外延片生 長(zhǎng)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 光照射到物質(zhì)上時(shí)會(huì)發(fā)生散射。在發(fā)生散射時(shí)，少部分散射光的波長(zhǎng)會(huì)增大或者 減小，即發(fā)生拉曼散射，拉曼散射對(duì)應(yīng)的光譜稱為拉曼光譜。拉曼光譜屬于分子的振動(dòng)光 譜。每一種物質(zhì)都有自己的特征拉曼光譜，所以，拉曼光譜通常可以作為識(shí)別物質(zhì)的"指 紋"，其中，不同材料的拉曼光譜有各自的不同于其它材料的特征的光譜-特征譜。反應(yīng)的 元素是設(shè)備里提供的驅(qū)動(dòng)物，不同的溫度，不同的含量，從光譜里可以看到物質(zhì)的組分信息 和結(jié)構(gòu)信息。金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積設(shè)備（M0CVD)是目前制備半導(dǎo)體材料的一種重要設(shè)備。 目前，采用反射計(jì)與高溫測(cè)定法結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體材料外延層的溫度、厚度及應(yīng)力狀 態(tài)燈的在線檢測(cè)。通過(guò)在線光致發(fā)光光譜監(jiān)測(cè)半導(dǎo)體材料外延片的拉曼散射光譜，分析半 導(dǎo)體材料外延帶隙、微結(jié)構(gòu)、組分等信息，能夠及時(shí)反饋半導(dǎo)體材料波長(zhǎng)偏差，減小外延片 質(zhì)量差及報(bào)廢帶來(lái)的損失，從而提高外延片優(yōu)良率并增加產(chǎn)能。
[0003] 但是，實(shí)現(xiàn)在線光致發(fā)光光譜的測(cè)量遇到的技術(shù)難題包括：（1)分子拉曼散射截 面小，拉曼信號(hào)的激發(fā)與收集困難；（2)對(duì)實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，光譜儀采集速度、脈沖激 光頻率、M0CVD反應(yīng)時(shí)的轉(zhuǎn)速等參數(shù)不易協(xié)調(diào)一致；（3)實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)量龐大，以轉(zhuǎn)速為 1200rpm為例，每秒的檢測(cè)數(shù)據(jù)量可達(dá)20M，因此，采用現(xiàn)有技術(shù)中的在線光致發(fā)光光譜測(cè) 量裝置對(duì)硬件的要求很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種能夠用于生產(chǎn)半導(dǎo)體量子器件的外延膜生 長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、參數(shù)易協(xié)調(diào)一致且實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)量明顯降低的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)外延片生長(zhǎng)的 裝直。
[0005] 本發(fā)明提供的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)外延片生長(zhǎng)的裝置包括：M0CVD反應(yīng)室、光學(xué)組件、拉 曼散射光譜產(chǎn)生系統(tǒng)、拉曼散射光譜接收系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、光電開關(guān)、觸發(fā)信號(hào)電路和 操作電路；
[0006] 所述M0CVD反應(yīng)室內(nèi)設(shè)有石墨盤，用于承載各外延片，所述各外延片在所述拉曼 散射光譜產(chǎn)生系統(tǒng)產(chǎn)生的光束的激發(fā)下生成對(duì)應(yīng)的拉曼散射光譜；
[0007] 所述光學(xué)組件用于使所述光束通過(guò)后射向所述各外延片，并使所述各外延片生成 的拉曼散射光譜通過(guò)后射向所述拉曼散射光譜接收系統(tǒng)；
[0008] 所述拉曼散射光譜產(chǎn)生系統(tǒng)用于產(chǎn)生所述光束；
[0009] 所述拉曼散射光譜接收系統(tǒng)用于接收所述各外延片生成的拉曼散射光譜；
[0010] 所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)根據(jù)各外延片對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)拉曼散射光譜數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)分析各外延 片帶隙、微結(jié)構(gòu)、組分信息，并實(shí)時(shí)反饋各外延片的波長(zhǎng)偏差，從而在線實(shí)時(shí)檢測(cè)各外延片 的生長(zhǎng)信息；
[0011] 所述光電開關(guān)設(shè)置于所述M0CVD反應(yīng)室中，根據(jù)所述石墨盤的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生模擬觸發(fā) 信號(hào)；
[0012] 所述觸發(fā)信號(hào)電路根據(jù)所述模擬觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生高低電平交替反轉(zhuǎn)控制信號(hào)后發(fā) 送給所述操作電路；
[0013] 所述操作電路控制所述拉曼散射光譜產(chǎn)生系統(tǒng)，使所述拉曼散射光譜產(chǎn)生系統(tǒng)產(chǎn) 生光束。
[0014] 本發(fā)明提供的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)外延片生長(zhǎng)的裝置由拉曼散射光譜接收系統(tǒng)采集對(duì) 應(yīng)的各外延片上的拉曼散射光譜及背景光譜，并且，采集對(duì)應(yīng)的各外延片上的背景光譜， 貝1J，對(duì)應(yīng)的各外延片的拉曼散射光譜=各外延片對(duì)應(yīng)的拉曼散射光譜及背景光譜-各外延 片對(duì)應(yīng)的背景光譜，利用各外延片對(duì)應(yīng)的拉曼散射光譜，實(shí)時(shí)分析各外延片帶隙、微結(jié)構(gòu)、 組分信息，并實(shí)時(shí)反饋各外延片的波長(zhǎng)偏差，從而在線實(shí)時(shí)檢測(cè)生產(chǎn)半導(dǎo)體量子器件的外 延片生長(zhǎng)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、參數(shù)易協(xié)調(diào)一致且實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)量明顯降低，應(yīng)用本發(fā)明提供的在 線實(shí)時(shí)檢測(cè)外延片生長(zhǎng)的裝置能夠減小外延片質(zhì)量差及報(bào)廢帶來(lái)的損失，
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)外延片生長(zhǎng)的裝置的第一種原理示意 圖；
[0016]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)外延片生長(zhǎng)的裝置的第二種原理示意 圖；
[0017] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)外延片生長(zhǎng)的裝置的光學(xué)組件及光學(xué) 原理示意圖；
[0018] 圖4a為本發(fā)明實(shí)施例提供的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)外延片生長(zhǎng)裝置的七芯光纖截面示意 圖；
[0019] 圖4b為本發(fā)明實(shí)施例提供的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)外延片生長(zhǎng)裝置的七芯光纖中，入射 光纖的截面示意圖；
[0020] 圖4c為本發(fā)明實(shí)施例提供的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)外延片生長(zhǎng)裝置的七芯光纖中，出射 光纖的截面示意圖；
[0021] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)外延片生長(zhǎng)裝置的M0CVD反應(yīng)室頂部窗 口的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0022] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)外延片生長(zhǎng)裝置的石墨盤上外延片的 排列方式結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)外延片生長(zhǎng)裝置在檢測(cè)時(shí)信號(hào)與外延 片的對(duì)應(yīng)關(guān)系不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 為了深入了解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0025] 參見附圖1，本發(fā)明提供的第一種在線實(shí)時(shí)檢測(cè)外延片生長(zhǎng)的裝置包括M0CVD反 應(yīng)室1、光學(xué)組件A、拉曼散射光譜產(chǎn)生系統(tǒng)2、拉曼散射光譜接收系統(tǒng)3、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)6、光 電開關(guān)13、觸發(fā)信號(hào)電路7和操作電路8;
[0026] M0CVD反應(yīng)室1內(nèi)設(shè)有石墨盤11，用于承載各外延片10,各外延片10在拉曼散射 光譜產(chǎn)生系統(tǒng)2產(chǎn)生的光束的激發(fā)下生成對(duì)應(yīng)的拉曼散射光譜；
[0027] 光學(xué)組件A用于使光束通過(guò)后射向各外延片10,并使各外延片10生成的拉曼散射 光譜通過(guò)后射向拉曼散射光譜接收系統(tǒng)3;
[0028] 拉曼散射光譜產(chǎn)生系統(tǒng)2用于產(chǎn)生光束；
[0029] 拉曼散射光譜接收系統(tǒng)3用于接收各外延片10生成的拉曼散射光譜；
[0030] 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)6根據(jù)各外延片10對(duì)應(yīng)的實(shí)時(shí)拉曼散射光譜數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)分析各外延 片10帶隙、微結(jié)構(gòu)、組分信息，并實(shí)時(shí)反饋各外延片10的波長(zhǎng)偏差，從而在線實(shí)時(shí)檢測(cè)各外 延片10的生長(zhǎng)信息；
[0031] 光電開關(guān)13設(shè)置于M0CVD反應(yīng)室1中，根據(jù)石墨盤11的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生模擬觸發(fā)信號(hào)；
[0032] 觸發(fā)信號(hào)電路7根據(jù)模擬觸發(fā)信號(hào)產(chǎn)生高低電平交替反轉(zhuǎn)控制信號(hào)后發(fā)送給操 作電路8;
[0033] 操作電路8控制拉曼散射光譜產(chǎn)生系統(tǒng)2,使拉曼散射光譜產(chǎn)生系統(tǒng)2產(chǎn)生光束。
[0034] 參見附圖2,本發(fā)明提供的第二種在線實(shí)時(shí)檢測(cè)外延片生長(zhǎng)的裝置在本發(fā)明提供 的第一種在線實(shí)時(shí)檢測(cè)外延片生長(zhǎng)的裝置的基礎(chǔ)上還包括信號(hào)轉(zhuǎn)換電路5和工作信號(hào)電 路4，
[0035] 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路5用于將數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)6'發(fā)送的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)后將得 到的模擬信號(hào)發(fā)送給工作信號(hào)電路4;
[0036] 工作信號(hào)電路4根據(jù)從信號(hào)轉(zhuǎn)換電路5接收到的模擬信號(hào)向操作電路8和拉曼散 射光譜接收系統(tǒng)3發(fā)送工作信號(hào)。
[0037] 觸發(fā)信號(hào)電路7還向工作信號(hào)電路5和信號(hào)轉(zhuǎn)換電路5發(fā)送高低電平交替反轉(zhuǎn)控 制信號(hào)；
[0038] 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路5還將接收到的高低電平交替反轉(zhuǎn)控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后發(fā) 送給數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)6'；
[0039] 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)6'還根據(jù)觸發(fā)信號(hào)得到各外延片10的位置，經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換電路5 轉(zhuǎn)換后反饋至工作信號(hào)電路4;
[0040] 此時(shí)，操作電路8的控制信號(hào)由來(lái)自觸發(fā)信號(hào)電路7的信號(hào)和來(lái)自數(shù)據(jù)分析系統(tǒng) 6'