[其他]用于氣相淀積的方法和裝置

無效

• 申請號: 87102726
• 申請日: 1987-02-15
• 公開（公告）號: CN87102726A
• 公開（公告）日: 1987-12-16
• 發明（設計）人: 河合弘治;今永俊治;長谷伊知郎;金子邦雄;渡部尚三
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: C23C16/52
• 分類號: C23C16/52
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 楊麗琴

本發明涉及一般的氣相淀積的方法和系統，如金屬有機物化學氣相淀積（MOCVD）。特別涉及一種半導體膜層外延生長的氣相淀積的一種方法和系統，例如，用于基片上的化合物半導體膜層。

近幾年來，半導體膜的外延生長，例如化合物半導體膜層，被認為是生產高性能半導體器件的重要技術。特別因為不可能用通常的技術生產半導體器件用的導質結，例如激光二極管，高電子遷移率場效應晶體管（HEFT），異質結雙極晶體管（HBT）和其它AlGaAs系統的半導體器件，除非使用氣相淀積的方法，特別是MOCVD的方法。

在外延生長的過程中，對于生長參數，如生長膜的成分，生長速度等等，最好的監測方法是稱為“現場監測”的方法。無論如何，一般的外延生長裝置中很難實現現場監測，包括在硅外延生長裝置中也很困難。所以，在一般現有裝置里，還不能實行現場監測。

近幾年來，建議將一反射高能電子射線衍射（RHEED）方法應用于AlGaAs膜的表面監測上，該AlGaAs膜是用分子束外延（MBE）生長的方法生長的，RHEED方法對外延生長裝置起反饋作用。然而，上述方法沒有考慮實用可能性。理由如下，因為在分子束外延（MBE）方法里，由于分子束流空間分布有強和獨特的各向異性，為了得到均勻的半導體表面膜層，需要旋轉基片，因此，在轉動時，基片受到振動或者搖動，使它難以用反射高能電子衍射方法完成現場監測，反射高能電子衍射方法中的電子束是以一個小角度入射的（幾度）。

另一方面，在1980年3月，應用物理雜志第51期（3）〔J.Appln.phys.51（3）〕里第1599-1602頁中已經提出，用實行現場監測的一種方法，即用橢園儀測量（Elipsi????metric）（衍射光束分析）的方法，監測用MOCVD方法進行的GaAlAs-GaAs超晶格外延生長。用橢園測量的（Elipsometric）方法，通過低角度照射到生長膜的偏振光，根據反射光的相位數據，監測被測膜的生長，得到膜厚度，膜層折射率等等。這個方法用于現場監測被認為是有效的，但是存在以下缺點：

（1）在裝置中，需要一個偏振光的入口和反射光的出口，嚴格地限制了裝置的結構。

（2）并且，用該方法，在入射光的入射角的調整方面，要求非常高的精度，這需要艱難地調整整個裝置的調節機構，包括放置在熱基座上樣品的角度。

（3）因為偏振光具有低角度的入射光路，通過生長氣體的相對距離大、氣體干撓造成噪聲高

（4）任何稍微改變樣品位置或者振動、將會在測試中產生大的影響，并且，

（5）由于檢測數據以相位數據的形式輸出，必須使用計算機從中提取參數。

因而，本發明的目的之一是提供一種方法和裝置，能夠在現場監測的情況下進行半導體膜的氣相淀積。

為了完成上述目的和另外一個目的，一種按著本發明用氣相淀積的方法，包括以現場監測的方法監測半導體膜的生長。根據本發明，現場監測是由一束光照射到生長膜表面上，入射方向大體上垂直于該表面。由監測膜表面反射光強變化量的大小，能夠檢測出該生長膜的生長參數。根據檢測到的生長參數，反饋控制氣相淀積的生長條件。

按照本發明，提供一個實施上述氣相淀積方法的裝置。

根據本發明的目的之一，一種控制膜層生長及其成分的氣相淀積方法包括的步驟是：

照到膜層表面的光束，其入射角基本上與膜層表面垂直。

接收由膜層上反射的光束，來監測生長參數和發出生長參數指示信號。而且，

根據生長參數的指示信號，反饋控制膜層的生長條件。

在上述方法中，根據膜層反射光束的強度，得出生長參數。優先監控的生長參數是根據反射光束強度得到的折射率。另一個生長參數是膜層的成分或者是對應照在膜層上光強的反射光的相對強度。相應于照到膜層上光強度，反射光強度是隨著入射光波長的變化而改變的。

實際上，薄層是在基片上制成的，該基片位于具有稍微傾斜臺面的基座上，基座以給定的常速繞它的中心軸轉動。在基片上，基片周期性地接收光輻射，并且反射光。這時，反射光束的強度變化取決于生長參數的變化。通過調節反應氣體流速來調整該生長條件。

按照本發明的另一個目的，制作薄膜的氣相淀積裝置包括第一部件，叫反應室，受控反應氣流穿過反應室;第二部件，以近似垂直生長膜層表面方向的入射光照在生長的膜層上。第三部件，用來接收生長膜層上反射的光束，產生反射光強指示信號。第四部件，用于從反射光強指示信號得到薄膜生長的參數。第五部件，根據生長參數控制生長條件，結果生長參數與其預定值一致。