[发明专利]一种高电子迁移率器件外延生长工艺参数的优化方法

说明书

本发明提供一种高电子迁移率器件外延生长工艺参数的优化方法，涉及半导体制造技术领域。该方法包括：在预设加热功率比下进行分子束外延生长，以获得高电子迁移率器件外延片；测量跨整个外延片的光致发光半峰全宽二维图谱；识别二维图谱中的分界线，并计算分界距离；根据加热功率比与分界距离之间的对应关系，确定下一次进行外延生长时所采用的加热功率比。通过获取测试样品的光致发光半峰全宽二维图谱，进而获得对应的分界距离，然后根据加热功率比与分界距离之间的对应关系，计算获得经优化的加热功率比，实现了加热功率比的快速优化调整，避免了重复多次试验所带来的衬底及设备机时的消耗，提高了生产效率，并降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种高电子迁移率器件外延生长工艺参数的优化方法。

背景技术

在分子束外延（MBE）的大规模生产中，通常在一个衬底托板上同时承载有多个衬底以进行批量分子束外延生长，从而提高生产效率并降低生产成本。在这种情况下，衬底片上外延层的均匀性是大规模生产中的一个关键指标。

化合物半导体基的高电子迁移率器件（HEMT）外延片通常采用分子束外延生长来制备，高电子迁移率器件的沟道层的材料质量以及各个外延层间的界面质量决定着器件的整体性能，而材料质量以及界面质量与衬底的加热温度息息相关。在高电子迁移率器件的分子束外延生长过程中，由分子束外延设备的衬底加热装置对衬底进行加热，衬底加热装置的加热功率决定着衬底的实际温度，进而严重影响高电子迁移率器件外延片的质量。在同时对多个衬底进行分子束外延生长时，需要确保多个衬底加热温度的均匀性，因此，在分子束外延设备中通常设置有多个加热线圈，通过改变不同加热线圈的加热功率，来调整多个衬底加热温度的均匀性。

然而，在现有技术中，为了改善对衬底加热的均匀性，对于加热线圈的加热功率的调整只能依靠多次摸索试验来进行，大大增加了生产测试成本。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种高电子迁移率器件外延生长工艺参数的优化方法，以解决高电子迁移率器件外延片大规模生产中衬底加热温度均匀性的优化调整问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供了一种高电子迁移率器件外延生长工艺参数的优化方法，用于对利用分子束外延设备制备高电子迁移率器件外延片的外延生长工艺参数进行优化调整，在分子束外延设备中用于承载衬底的托板为圆形托板，托板上的衬底的中心与托板的圆心之间的距离为L，并且L0，分子束外延设备中用于对托板上承载的衬底进行加热的加热组件包括环形设置的内环电加热线圈和外环电加热线圈；在衬底上进行高电子迁移率器件的分子束外延生长过程中，外环电加热线圈的加热功率与内环电加热线圈的加热功率比设定为T_r；

所述方法包括：

利用分子束外延设备，在加热功率比T_r等于预设加热功率比T_r0的条件下对托板上的衬底进行高电子迁移率器件的分子束外延生长，以获得高电子迁移率器件外延片；

针对高电子迁移率器件外延片的沟道层，进行光致发光光谱测量，以获取光致发光光谱中的峰值波长，并且针对峰值波长，测量跨整个外延片表面的光致发光半峰全宽二维图谱，光致发光半峰全宽二维图谱用于表示针对峰值波长对整个外延片上各个位置进行光致发光测试的半峰全宽分布情况；

识别光致发光半峰全宽二维图谱中的分界线，并且计算分界线的分界距离L，分界线是基于光致发光半峰全宽二维图谱中半峰全宽值的变化情况而确定的半峰全宽值分界线，分界距离L用于表示在假定高电子迁移率器件外延片处于生长位置的情况下分界线距托板的圆心的距离，生长位置表示在托板上进行分子束外延生长时高电子迁移率器件外延片的摆放位置；