[发明专利]原位温度测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电技术领域，特别涉及一种用于测试衬底或衬底上的沉积材料层的温度的原位温度测试装置及方法。

背景技术

MOCVD是金属有机化合物化学气相沉积(Metal-organic Chemical Vapor Deposition)的英文缩写。MOCVD是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。它以III族、II族元素的有机化合物和V、VI族元素的氢化物等作为晶体生长的源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种III-V族、II-VI族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。

下面对现有的MOCVD工艺的原理进行说明。具体地，请参考图1所示的现有的一种MOCVD装置的内部结构示意图。

反应腔室10内形成有相对设置的气体供给单元11和基座12。所述气体供给单元可以为喷淋头(Showerhead，SH)，该喷淋头内可以设置多个小孔，所述基座12的材质可以为石墨等材质，且所述基座12可以以一定的速度进行旋转运动，所述基座12上通常放置多片衬底121，所述衬底121的材质通常为价格昂贵的蓝宝石。所述基座12的下方还形成有加热单元13，所述加热单元13利用热辐射的方式对所述衬底121进行加热，使得所述衬底121表面的温度达到外延沉积工艺需要的温度。

在进行MOCVD工艺时，源气体自气体供给单元11的小孔进入衬底12上方的反应区域(靠近衬底121的表面的位置)，所述衬底121由于加热单元13的热辐射作用而具有一定的温度，从而该温度使得源气体之间进行化学反应，从而在衬底121表面形成沉积材料层。根据工艺的需要，衬底121上形成的沉积材料层通常至少包括3层，即：位于该衬底上的第一缓冲层，位于所述第一缓冲层上的多量子阱有源层和位于所述多量子有源层上方的第二缓冲层。所述第一缓冲层和第二缓冲层的材质可以为掺杂或者不掺杂的GaN，所述多量子阱有源层作为LED发光层，其材质可以为InGaN或AlGaN或者两者的组合。

在实际中，发现利用现有的MOCVD设备进行外延沉积工艺至少存在以下问题：衬底或衬底上的沉积材料层的实际温度很难准确检测；衬底上形成的沉积材料层的厚度不均匀和/或在外延沉积工艺过程中或外延沉积工艺完成后发现衬底存在严重的翘曲变形；这种翘曲造成衬底或沉积材料层的温度分布不均匀。以上问题不仅会影响LED芯片的良率，并且在衬底严重变形的情况下还会导致的LED芯片的大量报废，从而给LED芯片的生产厂家造成巨大的经济损失。

发明内容

本发明实施例解决的问题是提供了一种原位温度测试装置及方法，能够在气相沉积工艺过程中实时监控衬底或衬底上的沉积材料层的温度。实现对衬底或衬底上的沉积材料层的温度以及温度分布进行监控，从而解决或改善外延工艺过程中衬底或外延层温度的均匀性，提高沉积材料层的厚度及组分的均匀度，缓解或消除衬底和沉积材料层的翘曲变形的问题。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种原位温度测试装置，用于在气相沉积工艺过程中对衬底或衬底上的沉积材料层的温度进行测试，包括：

光源，位于衬底下方，所述光源用于产生宽光谱信号，所述宽光谱信号用于照射所述衬底的下表面；

宽光谱信号获取单元，用于获得透过所述衬底或沉积材料层的宽光谱信号；

宽光谱信号分析单元，用于对所述宽光谱信号获取单元获得的宽光谱信号进行分析，获得该宽光谱信号的吸收光谱曲线，根据所述吸收光谱曲线，获得由于衬底或沉积材料层对宽光谱信号的禁带吸收所对应的特征波长，根据所述特征波长获得对应的衬底或沉积材料层的禁带宽度，根据材料的禁带宽度与温度的关系曲线，确定所述衬底或沉积材料层的温度。

可选地，所述衬底的材质为蓝宝石、碳化硅、ZnO、砷化镓、硅中的一种或者其中的组合，所述沉积材料层的材质为氮化镓、镓铝砷、砷化镓、硅、磷化铟、铟铝镓磷、铟铝镓氮合金中的一种或者其中的组合，所述沉积材料层的厚度大于0.2微米，所述原位温度测试装置用于对衬底上的沉积材料层的温度进行测试。

可选地，还包括：

加热基座，所述加热基座用于放置所述衬底，利用所述加热基座作为所述光源，所述加热基座发出的宽光谱信号的波长范围为300纳米～10微米，对所述宽光谱信中的近紫外光、可见光或近红外光部分进行分析。