[其他]用于气相淀积的方法和装置

说明书

本发明涉及一般的气相淀积的方法和系统，如金属有机物化学气相淀积（MOCVD）。特别涉及一种半导体膜层外延生长的气相淀积的一种方法和系统，例如，用于基片上的化合物半导体膜层。

近几年来，半导体膜的外延生长，例如化合物半导体膜层，被认为是生产高性能半导体器件的重要技术。特别因为不可能用通常的技术生产半导体器件用的导质结，例如激光二极管，高电子迁移率场效应晶体管（HEFT），异质结双极晶体管（HBT）和其它AlGaAs系统的半导体器件，除非使用气相淀积的方法，特别是MOCVD的方法。

在外延生长的过程中，对于生长参数，如生长膜的成分，生长速度等等，最好的监测方法是称为“现场监测”的方法。无论如何，一般的外延生长装置中很难实现现场监测，包括在硅外延生长装置中也很困难。所以，在一般现有装置里，还不能实行现场监测。

近几年来，建议将一反射高能电子射线衍射（RHEED）方法应用于AlGaAs膜的表面监测上，该AlGaAs膜是用分子束外延（MBE）生长的方法生长的，RHEED方法对外延生长装置起反馈作用。然而，上述方法没有考虑实用可能性。理由如下，因为在分子束外延（MBE）方法里，由于分子束流空间分布有强和独特的各向异性，为了得到均匀的半导体表面膜层，需要旋转基片，因此，在转动时，基片受到振动或者摇动，使它难以用反射高能电子衍射方法完成现场监测，反射高能电子衍射方法中的电子束是以一个小角度入射的（几度）。

另一方面，在1980年3月，应用物理杂志第51期（3）〔J.Appln.phys.51（3）〕里第1599-1602页中已经提出，用实行现场监测的一种方法，即用椭园仪测量（Elipsi    metric）（衍射光束分析）的方法，监测用MOCVD方法进行的GaAlAs-GaAs超晶格外延生长。用椭园测量的（Elipsometric）方法，通过低角度照射到生长膜的偏振光，根据反射光的相位数据，监测被测膜的生长，得到膜厚度，膜层折射率等等。这个方法用于现场监测被认为是有效的，但是存在以下缺点：

（1）在装置中，需要一个偏振光的入口和反射光的出口，严格地限制了装置的结构。

（2）并且，用该方法，在入射光的入射角的调整方面，要求非常高的精度，这需要艰难地调整整个装置的调节机构，包括放置在热基座上样品的角度。

（3）因为偏振光具有低角度的入射光路，通过生长气体的相对距离大、气体干挠造成噪声高

（4）任何稍微改变样品位置或者振动、将会在测试中产生大的影响，并且，

（5）由于检测数据以相位数据的形式输出，必须使用计算机从中提取参数。

因而，本发明的目的之一是提供一种方法和装置，能够在现场监测的情况下进行半导体膜的气相淀积。

为了完成上述目的和另外一个目的，一种按着本发明用气相淀积的方法，包括以现场监测的方法监测半导体膜的生长。根据本发明，现场监测是由一束光照射到生长膜表面上，入射方向大体上垂直于该表面。由监测膜表面反射光强变化量的大小，能够检测出该生长膜的生长参数。根据检测到的生长参数，反馈控制气相淀积的生长条件。

按照本发明，提供一个实施上述气相淀积方法的装置。

根据本发明的目的之一，一种控制膜层生长及其成分的气相淀积方法包括的步骤是：

照到膜层表面的光束，其入射角基本上与膜层表面垂直。

接收由膜层上反射的光束，来监测生长参数和发出生长参数指示信号。而且，

根据生长参数的指示信号，反馈控制膜层的生长条件。

在上述方法中，根据膜层反射光束的强度，得出生长参数。优先监控的生长参数是根据反射光束强度得到的折射率。另一个生长参数是膜层的成分或者是对应照在膜层上光强的反射光的相对强度。相应于照到膜层上光强度，反射光强度是随着入射光波长的变化而改变的。

实际上，薄层是在基片上制成的，该基片位于具有稍微倾斜台面的基座上，基座以给定的常速绕它的中心轴转动。在基片上，基片周期性地接收光辐射，并且反射光。这时，反射光束的强度变化取决于生长参数的变化。通过调节反应气体流速来调整该生长条件。

按照本发明的另一个目的，制作薄膜的气相淀积装置包括第一部件，叫反应室，受控反应气流穿过反应室;第二部件，以近似垂直生长膜层表面方向的入射光照在生长的膜层上。第三部件，用来接收生长膜层上反射的光束，产生反射光强指示信号。第四部件，用于从反射光强指示信号得到薄膜生长的参数。第五部件，根据生长参数控制生长条件，结果生长参数与其预定值一致。