【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造，具体涉及一种在inp衬底上分子束外延生长ingaas、inalas、ingaalas的定标方法。
技术介绍
1、随着越来越多的高性能半导体芯片采用磷化铟(inp)衬底上生长含有ingaas、inalas、ingaalas层的复杂多层结构，出于不同材料层晶格匹配和厚度准确性的要求，用分子束外延技术在inp衬底上生长上述各材料层时，晶格匹配和生长速率的校准定标成为最基本的要求。然而，现有技术中的定标方法一般需要多个样品的生长或生长较厚的单层材料，存在生产效率低、成本高、高失配组分较难定标等问题。因此，亟需开发一种准确有效的定标方法，能够快速确定多层半导体结构的生长条件，提高生产效率，降低生产成本。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术中的定标方法一般需要多个样品的生长或生长较厚的单层材料，存在生产效率低、成本高、高失配组分较难定标等缺陷，而提出一种在inp衬底上分子束外延生长ingaas、inalas、ingaalas的定标方法，通过特殊的定标结构设计，能够快速有效地确定生长条件，进而提高生产效率，降低生产成本。
2、具体地，本专利技术所提供的在inp衬底上分子束外延生长ingaas、inalas、ingaalas的定标方法包括使用定标结构1和/或定标结构2来完成所需的生长条件标定；所述定标结构1包括依次层叠的inp衬底(101)、in(1-x1)gax1as外延层(102)、in(1-y1)aly1as外延层(103)、in(1-x
3、所述定标方法包括以下步骤：
4、s1、采用分子束外延法进行定标结构1和定标结构2的生长；
5、s2、对定标结构1和定标结构2分别进行x射线双晶衍射的测量，通过模拟摇摆曲线获得in的生长速率gr(in)、ga的组分x1(ga)和x2(ga)、ga的生长速率gr(gax1)和gr(gax2)、al的组分y1(al)和y2(al)以及al的生长速率gr(aly1)和gr(aly2)，由步骤s1中定标结构1和定标结构2生长时的ga和al的炉温以及步骤s2中ga和al的生长速率计算得到式(1)中的常数a1、e1以及式(2)中的常数a2、e2；
6、
7、其中，gr为生长速率，t为源炉温度，e为自然常数，a1、e1、a2、e2为与源炉和源材料相关的常数，其数值会随着源材料数量的变化而变化；
8、s3、对于in(1-x0)gax0as和in(1-y0)aly0as的生长，由步骤s2所得in生长速率gr(in)结合组分匹配条件计算得到ga的生长速率gr(gax0)和al的生长速率gr(aly0)，通过式(1)和式(2)计算确定ga炉和al炉的温度，从而设定生长条件；
9、对于与衬底inp晶格匹配的in(1-x-y)gaxalyas的生长，使用与步骤s2相同的in生长速率gr(in)，同时按照式(3)gr(gax)＝gr(gax0)*x/x0和式(4)gr(aly)＝gr(aly0)*y/y0计算得到ga的生长速率gr(gax)和al的生长速率gr(aly)，通过式(1)和式(2)计算确定ga炉和al炉的温度，从而设定生长条件。
10、在一种优选的实施方式中，在步骤s1中，所述定标结构的分子束外延生长方法包括：根据前期机台内检或其它结构生长时in、ga、al的生长速率与in炉、ga炉、al炉温度的对应关系表，按所需的in生长速率设定一个in炉温度，并根据定标结构各外延层的组分配比要求，估算出所要使用的ga炉和al炉温度，然后进行定标结构1和定标结构2的生长。
11、在一种优选的实施方式中，在定标结构1和定标结构2的生长过程中所述in的生长条件保持不变。
12、在一种优选的实施方式中，所述0<y1<0.48，所述0<x2<0.47，所述x+y＝0.47～0.48。
13、在一种优选的实施方式中，所述0<x0≦0.47，所述0<y0≦0.48。
14、在一种优选的实施方式中，在定标结构1中，所述in(1-x1)gax1as外延层(102)的厚度为150～500nm；所述in(1-y1)aly1as外延层(103)的厚度为5～10nm；所述in(1-x1)gax1as外延层(104)的厚度为50～150nm；所述in(1-y1)aly1as外延层(105)的厚度为5～10nm。
15、在一种优选的实施方式中，在定标结构2中，所述in(1-y2)aly2as外延层(202)的厚度为150～500nm；所述in(1-x2)gax2as外延层(203)的厚度为5～10nm；所述in(1-y2)aly2as外延层(204)的厚度为50～150nm；所述in(1-x2)gax2as外延层(205)的厚度为5～10nm。
16、在一种优选的实施方式中，所述in(1-x1)gax1as外延层(102)和in(1-x1)gax1as外延层(104)设定同样的生长条件进行生长，按照预设厚度设定生长时间。
17、在一种优选的实施方式中，所述in(1-y1)aly1as外延层(103)和in(1-y1)aly1as外延层(105)设定同样的生长条件进行生长，按照相同的厚度设定生长时间。
18、在一种优选的实施方式中，所述in(1-y2)aly2as外延层(202)和in(1-y2)aly2as外延层(204)设定同样的生长条件进行生长，按照预设厚度设定生长时间。
19、在一种优选的实施方式中，所述in(1-x2)gax2as外延层(203)和in(1-x2)gax2as外延层(205)设定同样的生长条件进行生长，按照相同的厚度设定生长时间。
20、本专利技术的关键在于通过定标结构1和定标结构2的设计，在定标结构中加入高失配度薄层从而将低失配度层材料分成两部分，然后通过两个定标结构的生长和x射线双晶衍射测量，可计算得到晶格匹配的ingaas、inalas、ingaalas所需要的生长条件标定，同时也可对高失配度薄层ingaas和inalas的生长条件进行标定。本专利技术所提供的定标方法通过两个定标结构的生长和测量，即可完成对ingaas和inalas三元材料甚至是ingaalas四元材料所需生长条件的准确标定，提高了生产效率且降低生产成本，还解决了高失配组分难标定的问题。
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1.一种在InP衬底上分子束外延生长InGaAs、InAlAs、InGaAlAs的定标方法，其特征在于，所述定标方法包括使用定标结构1和/或定标结构2来完成在InP衬底上生长InGaAs、InAlAs、InGaAlAs所需的生长条件标定；所述定标结构1包括依次层叠的InP衬底(101)、In(1-x1)Gax1As外延层(102)、In(1-y1)Aly1As外延层(103)、In(1-x1)Gax1As外延层(104)和In(1-y1)Aly1As外延层(105)；所述定标结构2包括依次层叠的InP衬底(201)、In(1-y2)Aly2As外延层(202)、In(1-x2)Gax2As外延层(203)、In(1-y2)Aly2As外延层(204)和In(1-x2)Gax2As外延层(205)；所述定标方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的定标方法，其特征在于，在步骤S1中，所述定标结构的分子束外延生长方法包括：根据前期机台内检或其它结构生长时In、Ga、Al的生长速率与In炉、Ga炉、Al炉温度的对应关系表，按所需的In生长速率设定一个In炉温度，并根据定标
3.根据权利要求2所述的定标方法，其特征在于，在定标结构1和定标结构2的生长过程中所述In的生长条件保持不变。
4.根据权利要求1所述的定标方法，其特征在于，所述0<y1<0.48，所述0<x2<0.47，所述x+y＝0.47～0.48。
5.根据权利要求1所述的定标方法，其特征在于，所述0<x0≦0.47，所述0<y0≦0.48。
6.根据权利要求1所述的定标方法，其特征在于，在定标结构1中，所述In(1-x1)Gax1As外延层(102)的厚度为150～500nm；所述In(1-y1)Aly1As外延层(103)的厚度为5～10nm；所述In(1-x1)Gax1As外延层(104)的厚度为50～150nm；所述In(1-y1)Aly1As外延层(105)的厚度为5～10nm。
7.根据权利要求1所述的定标方法，其特征在于，在定标结构2中，所述In(1-y2)Aly2As外延层(202)的厚度为150～500nm；所述In(1-x2)Gax2As外延层(203)的厚度为5～10nm；所述In(1-y2)Aly2As外延层(204)的厚度为50～150nm；所述In(1-x2)Gax2As外延层(205)的厚度为5～10nm。
8.根据权利要求1所述的定标方法，其特征在于，所述In(1-x1)Gax1As外延层(102)和In(1-x1)Gax1As外延层(104)设定同样的生长条件进行生长，按照预设厚度设定生长时间；所述In(1-y1)Aly1As外延层(103)和In(1-y1)Aly1As外延层(105)设定同样的生长条件进行生长，按照相同的厚度设定生长时间。
9.根据权利要求1所述的定标方法，其特征在于，所述In(1-y2)Aly2As外延层(202)和In(1-y2)Aly2As外延层(204)设定同样的生长条件进行生长，按照预设厚度设定生长时间；所述In(1-x2)Gax2As外延层(203)和In(1-x2)Gax2As外延层(205)设定同样的生长条件进行生长，按照相同的厚度设定生长时间。
...【技术特征摘要】
1.一种在inp衬底上分子束外延生长ingaas、inalas、ingaalas的定标方法，其特征在于，所述定标方法包括使用定标结构1和/或定标结构2来完成在inp衬底上生长ingaas、inalas、ingaalas所需的生长条件标定；所述定标结构1包括依次层叠的inp衬底(101)、in(1-x1)gax1as外延层(102)、in(1-y1)aly1as外延层(103)、in(1-x1)gax1as外延层(104)和in(1-y1)aly1as外延层(105)；所述定标结构2包括依次层叠的inp衬底(201)、in(1-y2)aly2as外延层(202)、in(1-x2)gax2as外延层(203)、in(1-y2)aly2as外延层(204)和in(1-x2)gax2as外延层(205)；所述定标方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的定标方法，其特征在于，在步骤s1中，所述定标结构的分子束外延生长方法包括：根据前期机台内检或其它结构生长时in、ga、al的生长速率与in炉、ga炉、al炉温度的对应关系表，按所需的in生长速率设定一个in炉温度，并根据定标结构各外延层的组分配比要求，估算出所要使用的ga炉和al炉温度，然后进行定标结构1和定标结构2的生长。
3.根据权利要求2所述的定标方法，其特征在于，在定标结构1和定标结构2的生长过程中所述in的生长条件保持不变。
4.根据权利要求1所述的定标方法，其特征在于，所述0<y1<0.48，所述0<x2<0.47，所述x+y＝0.47～0.48。
5.根据权利要求1所述的定标方法，其特征在于，所述0<x0≦0.47，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：段海龙，张伟，王望南，蔡晓玲，
申请(专利权)人：粒芯科技厦门股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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