半导体结构的生长方法与流程

本发明涉及半导体，具体涉及一种半导体结构的生长方法。

背景技术：

1、金属有机物气相沉积(mocvd)设备广泛应用于外延批量生产，如何有效降低生产成本提高利用率是一直以来的研究方向。而在现有的外延生长过程中，要精准的外延出符合设计要求的波长，前期需要进行大量的校验。以垂直腔面发射激光器为例，要完成全结构的生长需要进行各种校验，经过多轮的校验得到测试结果后才能进行最后的全结构生长。并且在生长过程中，随着腔盖朝向腔内的表面沉积物的逐渐增加，腔室中外延层材料的生长速率逐渐增加，导致外延层变厚，垂直腔面发射激光器的波长发生改变。随着这些变化的出现，不得不重新进行一些必要的校验调整后才能继续全结构生长，这将导致人力物力投入的增加。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于如何降低成本的问题，从而提供一种半导体结构的生长方法。

2、本申请提供一种半导体结构的生长方法，包括：步骤s1：提供反应腔，所述反应腔具有腔主体和腔盖，所述腔盖具有相对的正面和背面，所述腔盖的背面一侧设置外壳，所述腔盖和所述外壳之间具有冷却气体通道，所述冷却气体通道中用于通入冷却混合气体；步骤s2:获取测试半导体结构的生长速率随所述腔盖正面的副产物层的厚度变化的第一函数；步骤s3:获取测试半导体结构的生长速率随所述腔盖的背面的温度变化的第二函数；步骤s4:根据所述腔盖正面的副产物层的厚度设置所述腔盖背面的设定控制温度，以稳定半导体结构的生长速率，所述腔盖背面的设定控制温度通过冷却混合气体中不同导热率的气体的比例来控制。

3、可选的，所述冷却气体通道沿平行于所述腔盖的背面至外壳的方向上的尺寸为0.3mm至0.7mm。

4、可选的，所述冷却混合气体包括氮气和氢气。

5、可选的，获取测试半导体结构的生长速率随所述腔盖正面的副产物层的厚度变化的第一函数，包括：设置腔盖的背面的温度固定，在所述腔盖正面副产物层设置不同厚度的情况下，获取多个测试半导体结构的生长速率；获取测试半导体结构的生长速率和所述腔盖正面副产物层的厚度的第一映射关系；根据第一映射关系拟合所述第一函数。

6、可选的，获取测试半导体结构的生长速率随所述腔盖的背面的温度变化的第二函数，包括：设置所述腔盖正面副产物层的厚度固定，在所述腔盖的背面的温度不同的情况下，获取多个测试半导体结构的生长速率；获取测试半导体结构的生长速率和所述腔盖的背面的温度的第二映射关系；根据第二映射关系拟合所述第二函数。

7、可选的，根据所述腔盖正面的副产物层的厚度设置所述腔盖背面的设定控制温度，包括:获取第n个半导体结构生长时对应的所述腔盖正面的副产物层的第n厚度和第n设定控制温度；获取第n+1个半导体结构生长时对应的所述腔盖正面的副产物层的第n+1厚度；根据第n+1厚度和第n厚度的厚度差值以及第一函数获取生长速率的第一变化；根据第n设定控制温度、第一变化以及第二函数获取第n+1个半导体结构生长时设置的第n+1设定控制温度；其中，n为大于或等于1的整数。

8、可选的，根据第n设定控制温度、第一变化以及第二函数获取第n+1个半导体结构生长时设置的第n+1设定控制温度，包括：将第一变化带入第二函数，得到第n设定控制温度和第n+1设定控制温度的差值；根据第n设定控制温度、以及第n设定控制温度和第n+1设定控制温度的差值获取第n+1设定控制温度。

9、可选的，在生长任意一个半导体结构的过程中，所述腔盖的背面的温度波动控制在（设定控制温度-1℃）至（设定控制温度+1℃）。

10、可选的，所述测试半导体结构包括：测试半导体衬底；位于测试半导体衬底一侧的测试半导体主体；根据测试半导体主体的生长厚度和生长时间获取测试半导体结构的生长速率。

11、可选的，还包括：采用温度传感器实时监测所述腔盖的背面的温度；根据所述腔盖的背面的设定控制温度，调节冷却混合气体中不同导热率的气体的比例，进而稳定生长任意一个所述半导体结构的过程中所述腔盖背面的温度在（设定控制温度-1℃）至（设定控制温度+1℃）。

12、可选的，所述半导体结构为边发射半导体激光器或垂直腔面发射半导体激光器。

13、本申请技术方案提供的半导体结构的生长方法，根据所述腔盖正面的副产物层的厚度设置所述腔盖背面的设定控制温度，以稳定半导体结构的生长速率，所述腔盖背面的设定控制温度通过冷却混合气体中不同导热率的气体的比例来控制。调节腔盖背面的设定控制温度有效影响腔盖正面一侧的腔主体内部的温度，从而稳定半导体结构的生长速率。当半导体结构为半导体发光结构时，使得半导体结构的发光波长随着腔盖正面的副产物层厚度的增加而发生偏移的情况能够快速的且更容易的被修正，稳定半导体结构的发光波长到目标波长，实现连续可重复性生产的同时减少校验成本，降低人力、物力成本的投入。

技术特征：

1.一种半导体结构的生长方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体结构的生长方法，其特征在于，所述冷却气体通道沿平行于所述腔盖的背面至外壳的方向上的尺寸为0.3mm至0.7mm。

3.根据权利要求1所述的半导体结构的生长方法，其特征在于，所述冷却混合气体包括氮气和氢气。

4.根据权利要求1所述的半导体结构的生长方法，其特征在于，获取测试半导体结构的生长速率随所述腔盖正面的副产物层的厚度变化的第一函数，包括：

5.根据权利要求1所述的半导体结构的生长方法，其特征在于，获取测试半导体结构的生长速率随所述腔盖的背面的温度变化的第二函数，包括：

6.根据权利要求1所述的半导体结构的生长方法，其特征在于，根据所述腔盖正面的副产物层的厚度设置所述腔盖背面的设定控制温度，包括:

7.根据权利要求6所述的半导体结构的生长方法，其特征在于，根据第n设定控制温度、第一变化以及第二函数获取第n+1个半导体结构生长时设置的第n+1设定控制温度，包括：

8.根据权利要求1所述的半导体结构的生长方法，其特征在于，在生长任意一个半导体结构的过程中，所述腔盖的背面的温度波动控制在（设定控制温度-1℃）至（设定控制温度+1℃）。

9.根据权利要求1所述的半导体结构的生长方法，其特征在于，所述测试半导体结构包括：测试半导体衬底；位于测试半导体衬底一侧的测试半导体主体；根据测试半导体主体的生长厚度和生长时间获取测试半导体结构的生长速率。

10.根据权利要求1所述的半导体结构的生长方法，其特征在于，还包括：

11.根据权利要求1所述的半导体结构的生长方法，其特征在于，所述半导体结构为边发射半导体激光器或垂直腔面发射半导体激光器。

技术总结本申请提供一种半导体结构的生长方法，包括：步骤S1：提供反应腔，所述反应腔具有腔主体和腔盖，所述腔盖具有相对的正面和背面，所述腔盖的背面一侧设置外壳，所述腔盖和所述外壳之间具有冷却气体通道，所述冷却气体通道中用于通入冷却混合气体；步骤S2:获取测试半导体结构的生长速率随所述腔盖正面的副产物层的厚度变化的第一函数；步骤S3:获取测试半导体结构的生长速率随所述腔盖的背面的温度变化的第二函数；步骤S4:根据腔盖正面的副产物层的厚度设置腔盖背面的设定控制温度，以稳定半导体结构的生长速率，腔盖背面的设定控制温度通过冷却混合气体中不同导热率的气体的比例来控制。技术研发人员：王骄,王俊,郭银涛,李恺,夏明月受保护的技术使用者：苏州长光华芯光电技术股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/12