一種砷化鎵基分子束外延生長(zhǎng)速率定標(biāo)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種砷化鎵基分子束外延生長(zhǎng)速率定標(biāo)結(jié)構(gòu)，該定標(biāo)結(jié)構(gòu)包括GaAs外延層、InGaAs外延層、GaAs/AlAs超晶格、GaAs緩沖層、GaAs襯底；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是該定標(biāo)結(jié)構(gòu)的XRD測(cè)試結(jié)果對(duì)GaAs外延層、InGaAs外延層和GaAs/AlAs超晶格厚度敏感，測(cè)試精度高，因此可以同時(shí)精確獲得鎵源、銦源、鋁源束流速率信息，從而降低定標(biāo)成本，提高企業(yè)生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)力。
【專利說明】一種砷化鎵基分子束外延生長(zhǎng)速率定標(biāo)結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種砷化鎵基分子束外延生長(zhǎng)速率定標(biāo)結(jié)構(gòu)，屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著分子束外延(MBE)技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)應(yīng)用于大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)中。MBE技術(shù)作為一種原子層級(jí)別精度的半導(dǎo)體外延技術(shù)，對(duì)于工藝環(huán)境要求極高。為了保證由MBE獲得的外延層厚度的精度，生產(chǎn)中會(huì)不定期對(duì)每種分子束源速率進(jìn)行測(cè)量標(biāo)定，以保證生產(chǎn)中工藝條件的穩(wěn)定性。在一臺(tái)MBE設(shè)備中，通常會(huì)有多個(gè)分子束源，為了節(jié)省襯底和分子束源材料，降低時(shí)間成本和生產(chǎn)成本，在對(duì)分子束源速率進(jìn)行標(biāo)定過程中，希望通過單次生長(zhǎng)測(cè)量即可獲得盡可能多的分子束源速率信息。對(duì)于砷化鎵基分子束外延技術(shù)，在正式生長(zhǎng)前，通常需要對(duì)鎵源、銦源、鋁源束流速率進(jìn)行定標(biāo)。因此，需要設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單的定標(biāo)結(jié)構(gòu)，能在一次生長(zhǎng)后獲得鎵源、銦源、鋁源的束流速率信息。
[0003]定標(biāo)結(jié)構(gòu)的測(cè)試通常采用XRD (X射線衍射)測(cè)試技術(shù)，通過對(duì)待測(cè)外延片表面進(jìn)行X射線照射，分析其衍射圖譜，從而獲得外延片表面外延層的材料組成、組份及各層的相應(yīng)厚度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)砷化鎵基分子束外延技術(shù)設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的分子束源定標(biāo)結(jié)構(gòu)，使得通過單次生長(zhǎng)測(cè)量即可準(zhǔn)確獲得分子束源的速率信息，從而在保證生產(chǎn)工藝穩(wěn)定性的前提下，盡可能減小定標(biāo)所需襯底和源材料，從而降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)業(yè)化競(jìng)爭(zhēng)力。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為一種砷化鎵基分子束外延生長(zhǎng)速率定標(biāo)結(jié)構(gòu)，如圖1所示，該定標(biāo)結(jié)構(gòu)包括GaAs外延層、InGaAs外延層、GaAs/AlAs超晶格、GaAs緩沖層、GaAs襯底；所有定標(biāo)結(jié)構(gòu)GaAs外延層、InGaAs外延層、GaAs/AlAs超晶格、GaAs緩沖層生長(zhǎng)在GaAs襯底上；所述該定標(biāo)結(jié)構(gòu)為GaAs緩沖層生長(zhǎng)在GaAs襯底表層上；GaAs/AlAs超晶格生長(zhǎng)在GaAs緩沖層表層上；InGaAs外延層生長(zhǎng)在GaAs/AlAs超晶格表層上；GaAs外延層生長(zhǎng)在InGaAs外延層表層上。
[0006]GaAs襯底經(jīng)過化學(xué)清洗、去離子水沖洗、甩干后，被送入分子束外延設(shè)備中；經(jīng)過聞溫除氣后，送入生長(zhǎng)室中生長(zhǎng)定標(biāo)結(jié)構(gòu)；首先，襯底在神束流的保護(hù)下，在600 C的襯底溫度下脫去表面氧化層；然后，打開鎵束源爐快門，外延生長(zhǎng)GaAs緩沖層接著交替打開鋁、鎵束源爐快門生長(zhǎng)GaAs/AlAs超晶格；之后，關(guān)閉鋁、鎵快門，減低襯底溫度至500°C左右，打開鎵、銦束源爐快門生長(zhǎng)InGaAs外延層；然后，關(guān)閉銦束源爐快門，生長(zhǎng)GaAs外延層。
[0007]所述GaAs襯底可以是2吋至6吋襯底片。
[0008]所述GaAs緩沖層厚度可以為10nm?lOOOnm。
[0009]所述GaAs/AlAs超晶格周期可以是10個(gè)?20個(gè)周期，每個(gè)周期總厚度可以是16nm ?40nmo
[0010]所述InGaAs外延層厚度可以是8nm?20nm，銦組份可以是0.1?0.5。
[0011]所述GaAs外延層厚度可以是40nm?lOOnm。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益特征。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是該定標(biāo)結(jié)構(gòu)的XRD測(cè)試結(jié)果對(duì)GaAs外延層、InGaAs外延層和GaAs/AlAs超晶格厚度敏感，測(cè)試精度高，因此可以同時(shí)精確獲得鎵源、銦源、鋁源束流速率信息，從而降低定標(biāo)成本，提高企業(yè)生產(chǎn)競(jìng)爭(zhēng)力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為砷化鎵基分子束外延生長(zhǎng)速率定標(biāo)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:l、GaAs外延層，2、InGaAs 外延層，3、GaAs/AlAs 超晶格，4、GaAs 緩沖層，5、GaAs襯底。

【具體實(shí)施方式】
[0015]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0016]對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，如圖1所示，一種砷化鎵基分子束外延生長(zhǎng)速率定標(biāo)結(jié)構(gòu)，該定標(biāo)結(jié)構(gòu)包括GaAs外延層UInGaAs外延層2、GaAs/AlAs超晶格3、GaAs緩沖層
4、GaAs襯底5 ;所有定標(biāo)結(jié)構(gòu)GaAs外延層1、InGaAs外延層2、GaAs/AlAs超晶格3、GaAs緩沖層4生長(zhǎng)在GaAs襯底5上；所述該定標(biāo)結(jié)構(gòu)為GaAs緩沖層4生長(zhǎng)在GaAs襯底5表層上；GaAs/AlAs超晶格3生長(zhǎng)在GaAs緩沖層4表層上；InGaAs外延層2生長(zhǎng)在GaAs/AlAs超晶格3表層上；GaAs外延層I生長(zhǎng)在InGaAs外延層2表層上。
[0017]GaAs襯底5經(jīng)過化學(xué)清洗、去離子水沖洗、甩干后，被送入分子束外延設(shè)備中；經(jīng)過聞溫除氣后，送入生長(zhǎng)室中生長(zhǎng)定標(biāo)結(jié)構(gòu)；首先，襯底在神束流的保護(hù)下，在600 C的襯底溫度下脫去表面氧化層；然后，打開鎵束源爐快門，外延生長(zhǎng)GaAs緩沖層4接著交替打開鋁、鎵束源爐快門生長(zhǎng)GaAs/AlAs超晶格3 ;之后，關(guān)閉鋁、鎵快門，減低襯底溫度至500 V左右，打開鎵、銦束源爐快門生長(zhǎng)InGaAs外延層2 ;然后，關(guān)閉銦束源爐快門，生長(zhǎng)GaAs外延層I。
[0018]所述GaAs襯底5可以是2吋至6吋襯底片。
[0019]所述GaAs緩沖層4厚度可以為10nm?lOOOnm。
[0020]所述GaAs/AlAs超晶格3周期可以是10個(gè)?20個(gè)周期，每個(gè)周期總厚度可以是16nm ?40nmo
[0021]所述InGaAs外延層2厚度可以是8nm?20nm,銦組份可以是0.1?0.5。
[0022]所述GaAs外延層I厚度可以是40nm?lOOnm。
[0023]實(shí)施例中的具體定標(biāo)結(jié)構(gòu)包括:GaAs襯底上外延生長(zhǎng)200nm的GaAs緩沖層，再依次生長(zhǎng)10個(gè)周期GaAs/AlAs超晶格(厚度為10nm/10nm),最后依次生長(zhǎng)1nm的Ina2Gaa8As和50nm的GaAs。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)設(shè)定生長(zhǎng)工藝，對(duì)實(shí)際生長(zhǎng)外延片進(jìn)行XRD掃描測(cè)試后，將掃描結(jié)果與XRD模擬結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，通過修正模擬結(jié)構(gòu)設(shè)定值使得掃描曲線與模擬曲線重合，從而獲得實(shí)際生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的厚度信息。
[0024]外延生長(zhǎng)結(jié)束后，利用X射線雙晶衍射譜儀(XRD)測(cè)量GaAs004衍射峰附近的搖擺曲線；然后，利用衍射理論曲線對(duì)實(shí)測(cè)的搖擺曲線進(jìn)行模擬，獲得各個(gè)外延層中每層的實(shí)際厚度、組分，從而獲得鎵源、銦源、鋁源束流生長(zhǎng)速率的實(shí)際信息；通過對(duì)該定標(biāo)結(jié)構(gòu)的XRD模擬可確定最外層GaAs厚度，從而可計(jì)算求得鎵源束流速率；大包絡(luò)位置和半寬可確定InGaAs層中In的組份，從而可計(jì)算求得銦源束流速率；通過尖峰位置可確定超晶格中GaAs/AlAs層的厚度，進(jìn)而得知AlAs層厚度，從而可計(jì)算求得鋁源束流速率。
【權(quán)利要求】
1.一種砷化鎵基分子束外延生長(zhǎng)速率定標(biāo)結(jié)構(gòu)，其特征在于:該定標(biāo)結(jié)構(gòu)包括GaAs外延層⑴、InGaAs外延層⑵、GaAs/AlAs超晶格(3)、GaAs緩沖層(4)、GaAs襯底(5);所有定標(biāo)結(jié)構(gòu)GaAs外延層(I)、InGaAs外延層(2)、GaAs/AlAs超晶格(3)、GaAs緩沖層(4)生長(zhǎng)在GaAs襯底(5)上；所述該定標(biāo)結(jié)構(gòu)為GaAs緩沖層(4)生長(zhǎng)在GaAs襯底(5)表層上；GaAs/AlAs超晶格(3)生長(zhǎng)在GaAs緩沖層(4)表層上；InGaAs外延層(2)生長(zhǎng)在GaAs/AlAs超晶格(3)表層上；GaAs外延層(I)生長(zhǎng)在InGaAs外延層(2)表層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種砷化鎵基分子束外延生長(zhǎng)速率定標(biāo)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述GaAs襯底(5)可以是2吋至6吋襯底片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種砷化鎵基分子束外延生長(zhǎng)速率定標(biāo)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述GaAs緩沖層⑷厚度可以為10nm?lOOOnm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種砷化鎵基分子束外延生長(zhǎng)速率定標(biāo)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述GaAs/AlAs超晶格(3)周期可以是10個(gè)?20個(gè)周期,每個(gè)周期總厚度可以是16nm?40nmo
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種砷化鎵基分子束外延生長(zhǎng)速率定標(biāo)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述InGaAs外延層⑵厚度可以是8nm?20nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種砷化鎵基分子束外延生長(zhǎng)速率定標(biāo)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述GaAs外延層(I)厚度可以是40nm?lOOnm。
【文檔編號(hào)】G01N23/20GK204028023SQ201420043604
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】馮巍, 杜全鋼, 郭永平, 謝小剛, 李維剛, 姜煒, 蔣建 申請(qǐng)人:新磊半導(dǎo)體科技（蘇州）有限公司