【技術實現步驟摘要】
本申請涉及半導體，具體而言，涉及一種基于外延片表面判斷mbe源爐源料余量的方法。
技術介紹
1、分子束外延(mbe)是一種高精度的薄膜生長技術，常用于制備半導體材料和其他納米結構。源爐是分子束外延設備的核心組成部分，源料在其中被加熱至高溫從源爐里蒸發出來產生分子束沉積在外延片表面逐漸長成薄膜或晶體。
2、分子束外延生長過程中對精度的要求極高。當源爐源料充足時通過控制源爐的溫度以控制穩定的蒸發速率，保證高精度的要求；當源爐源料不足時會嚴重影響外延材料表面狀均勻性、半峰以及失配大小，從而降低外延材料的質量，因此需要能夠準確的判斷出源爐源料余量，及時開腔維護，補足源料。現有的源爐源料余量判斷方法通常采用統計生長天數與以往滿足生長條件的數據進行比較來粗略估算余量，這種方法不夠系統且較為單一，容易受到不確定性因素的影響，因此往往不準確，將對正常的生長造成影響。因此，亟待找到一種能夠準確判斷源爐源料是否不足的方法。
技術實現思路
1、本專利技術提供了一種基于外延片表面判斷mbe源爐源料余量的方法，包括如下步驟：
2、(1)在源爐源料充足的條件下生長一片外延片，記為對照組；當生長厚度接近估算出的源料重量對應的生長總厚度的90-95％時，在與對照組同樣的生長條件下生長的一片外延片作為經驗對照組；
3、(2)在外延片表面均勻選取n個點，使用x射線衍射技術測量并記錄外延片表面的周期、半峰寬、失配的相應數值；
4、(3)使用標準差公式分別計算所述對照組和經
5、所述標準差公式如下：其中，σ：是標準差，代表數據的離散程度，表示數據分布的分散程度；xi：代表數據各測量點的周期、半峰寬或失配的具體測量值各個數據點；μ：代表所有測量點的周期、半峰寬或失配的數據的平均值；n：代表數據測量點的數量，即xi的個數；
6、對于具體生產而言，不管是加料還是生長，針對同一種生長材料的操作具有重復性，對照組和經驗對照組的標準差數據一致性高，因此其標準差數據可以重復使用；
7、(4)采用步驟(2)和(3)的方法獲得后續生長過程中的外延片的周期、半峰寬和失配的標準差，分別記為周期標準差a1、半峰寬標準差b1、失配標準差c1；并計算周期標準差a1、半峰寬標準差b1、失配標準差c1與對照組周期標準差a、半峰寬標準差b、失配標準差c的比值記為na1、nb1、nc1；
8、(5)當比值na1、nb1、nc1小于na’、nb’、nc’的90％時，即判斷為源爐源料充足。
9、進一步的，當比值na1、nb1、nc1大于na’、nb’、nc’的90％時，執行下述步驟進行生長佐證實驗：
10、(6)使樣品架停止轉動，其余生長條件保證與對照組一致，生長一片在對照組基礎上加厚的外延片作為生長佐證組，采用步驟(2)的方法測量生長佐證組外延片表面的周期、半峰寬和失配情況，并采用步驟(3)的標準差公式計算出生長佐證組的周期標準差a1’、半峰寬標準差b1’和失配標準差c1’的值，計算生長佐證組的周期標準差a1’、半峰寬標準差b1’、失配標準差c1’與對照組a、b、c的比值記為na1’、nb1’、nc1’；
11、當na1’、nb1’、nc1’的值分別大于等于na’、nb’、nc’時，則判斷為此刻狀態為源爐源料不足，開腔維護，補足源料；否則，重復上述步驟生長(4)-(6)。
12、具體的，所述步驟(2)中，n≧20。
13、所述后續生長過程中，當源料充足時可對制備的外延片做抽查測量；當源料余量接近經驗對照組余量時，對制備的每一片外延片進行測量。
14、所述經驗對照組還可以為當生長厚度接近估算出的源料重量對應的生長總厚度的90-95％時，在與對照組同樣的生長條件下生長的多片外延片中的一片，從所述多片外延片中選取周期標準差a’、半峰寬標準差b’和失配標準差c’隨生長片數的曲線變化斜率出現拐點(或突然變大)的那一片外延片作為所述經驗對照組。
15、所述生長佐證組外延片表面的生長材料厚度為所述對照組外延片表面生長材料厚度的1.5-3倍。
16、本專利技術的有益效果包括：
17、本專利技術提供的一種基于外延片表面判斷mbe源爐源料余量的方法選取外延片表面適當的點通過xrd來測量外延片表面的周期、半峰寬、失配值，并采用標準差分別計算出外延片的周期、半峰寬、失配的值，通過設計對照組、經驗對照組、佐證組并比較各組的標準差比值來判斷源爐源料是否不足，更嚴謹的來判斷分子束外延源爐源料的余量。這一方法允許實時監測分子束外延源爐源料的充足性，通過xrd和數據分析的方式，以確保穩定的外延片生長。與傳統的統計方法相比，這種方法更準確、更科學，有助于避免資源浪費，提高外延材料的質量。
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1.一種基于外延片表面判斷MBE源爐源料余量的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當比值nA1、nB1、nC1大于nA’、nB’、nC’的90％時，執行下述步驟進行生長佐證實驗：
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述后續生長過程中，當源料充足時對制備的外延片做抽查測量；當源料余量接近經驗對照組余量時，對制備的每一片外延片進行測量。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，n≧20。
5.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述經驗對照組替換為當生長厚度接近估算出的源料重量對應的生長總厚度的90-95％時，在與對照組同樣的生長條件下生長的多片外延片中的一片，從所述多片外延片中選取周期標準差A’、半峰寬標準差B’和失配標準差C’隨生長片數的曲線變化斜率出現拐點的那一片外延片作為所述經驗對照組。
6.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述生長佐證組外延片表面的生長材料厚度為所述對照組外延片表面生長材料厚度的1.5-3倍。
【技術特征摘要】
1.一種基于外延片表面判斷mbe源爐源料余量的方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當比值na1、nb1、nc1大于na’、nb’、nc’的90％時，執行下述步驟進行生長佐證實驗：
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述后續生長過程中，當源料充足時對制備的外延片做抽查測量；當源料余量接近經驗對照組余量時，對制備的每一片外延片進行測量。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，n...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張焱超，
申請(專利權)人：浙江超晶晟銳光電有限公司，
類型：發明
國別省市：
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