[发明专利]用于指导外延工艺的方法及其系统

权利要求书

1.一种用于指导外延工艺的方法，其特征在于，包括：

获取根据与外延生长设备的反应腔相关的由一或多种硬件设计和/或工艺参数构成的参数组合的多组参数值集合；

将所述多组参数值集合基于物理和/或化学理论原理所定义参数间数学关系进行分析，并利用分析结果形成图谱；其中，所述图谱通过多个参数组合取值区域分别描述反应腔的一或多个物理场、化学场、或者物理场和/或化学场间的耦合场的多个变化形态，且所述图谱中包含用于示出对外延生长设备的生长效率有利的合理参数组合取值区域的界线；

所述物理场包括流场、温场、及密度场；所述化学场包括浓度场、及反应场；图谱中界线的获取方式，包括：

定义关联于外延生长设备的反应腔中多种流场/反应场形态的特征描述信息；其中，各种所述流场/反应场形态的形成与反应腔的硬件设计和/或工艺参数相关联；所述流场形态包括：稳定流态及不稳定流态，所述反应场形态包括平衡反应态及非平衡反应态；

根据所选取的一或多种硬件设计参数和/或工艺参数形成参数组合，并将在设定成所述参数组合的每组参数值集合情况下所得到的关联于各种所述流场/反应场形态的特征描述信息进行对比，以在基于所述参数组合的多组参数值集所形成的图谱中，获得用于分隔出对应稳定流态/平衡反应态的合理参数组合取值区域和对应不稳定流态/非平衡反应态的不合理参数组合取值区域的界线。

2.根据权利要求1所述的用于指导外延工艺的方法，其特征在于，所述图谱以直角平面坐标系形式呈现，所述图谱中通过界线划分出分别对应稳定流态/平衡反应态及不稳定流态/非平衡反应态的参数组合取值区域。

3.根据权利要求1所述的用于指导外延工艺的方法，其特征在于，在所述反应腔为托盘式的情况下，所述硬件设计参数包括：反应腔及托盘的几何参数中的一或多种；以及/或者，所述工艺参数包括：温度参数、托盘旋转参数、气流参数、气氛参数及压力参数中的一或多种。

4.根据权利要求3所述的用于指导外延工艺的方法，其特征在于，所述反应腔的硬件设计参数包括：高度H、托盘直径d及挡环与托盘距离中的一或多种，工艺参数包括：托盘温度T、喷淋头温度t、反应腔的压强P、托盘转速W、及通入反应腔的气体的总流量Q中的一或多种；所述多种流场形态包括：属于不稳定流态的热浮力对流形态及感生涡旋形态；属于稳定流态的层流形态；所述特征描述信息为无量纲数，其包括：对应热浮力对流形态的格拉晓夫数Gr、对应感生涡旋形态的雷诺数Re_w、及对应层流形态的雷诺数Re；其中，Gr与所述高度H、压强P、托盘温度T、及喷淋头温度t相关；Re_w与托盘直径d及托盘转速W相关；Re与反应腔的直径D和总流量Q相关；

在根据硬件设计参数H、D、和d以及工艺参数T、t、P、W、和Q中的一或多种参数所组成参数组合的多组参数值形成的图谱中，根据Gr、与Re的二次幂的对比以判定对应热浮力对流形态的第一参数组合取值区域与对应层流形态的第二参数组合取值区域间的界线，以及/或者，根据Gr与Re和Rew乘积的对比以判定第二参数组合取值区域与对应感生涡旋形态的第三参数组合取值区域间的界线。

5.根据权利要求4所述的用于指导外延工艺的方法，其特征在于，所述工艺参数还包括：所述气体为H2、N2、NH3、或PH3，源气体为TMGa、TMIn、或TMAl，各气体组分Xi，所述Gr、Re及Re_w还与Xi相关。

6.根据权利要求4所述的用于指导外延工艺的方法，其特征在于，在对应反应场的图谱中，通过与所述Re及Re_w相关的边界层δ及托盘温度T，得到反应前体的输运限制与化学反应限制的界限；所述用于指导外延工艺的方法，包括：

由距离输运线的远近，判断生长速率的快慢及其合理参数的区域范围。