一种外延结构及V-pits形成层厚度调整方法与流程

本技术涉及半导体，尤其涉及一种外延结构及v-pits形成层厚度调整方法。

背景技术：

1、外延片内部包括v型凹坑(v-pits)，v-pits具体是垂直于外延片表面的凹坑状结构。在外延片的量产过程中，v-pits的尺寸对产品性能具有重要影响，例如，v-pits的尺寸会影响外延片的光电特性等。v-pits形成层的厚度不同，外延片表面形成的v-pits的尺寸也不同。因此，在实际生产时，可以通过调整v-pits形成层的厚度，来调整v-pits的尺寸，进而改善外延片的光电特性。

2、传统方法可以通过测试透射电子显微镜(tem)来确认v-pits的尺寸大小，之后基于测得的v-pits的尺寸，调整接下来的生产步骤，以调整新生产的外延片中v-pits形成层的厚度，进而调整v-pits的尺寸。

3、但是，该种方式耗时较长，且只能确认单个或少量v-pits的尺寸大小，数量有限且误差较大，并且tem测试价格昂贵。最重要的是，该种方法并不能直接测得v-pits形成层的厚度，只能基于v-pits的尺寸对v-pits形成层的厚度进行估计调整，误差较大，不适用于外延片的实际生产过程。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种外延结构及v-pits形成层厚度调整方法，以解决传统调整方法误差大的问题。

2、第一方面，本技术实施例提供一种外延结构，至少包括由下至上依次堆叠的第一监控层、v-pits形成层及第一应力释放层；v-pits形成层远离第一监控层的一侧形成有v-pits；第一监控层掺杂有铟in元素、镁mg元素、铝al元素或者硅si元素，v-pits形成层掺杂有硅si元素；第一应力释放层掺杂有铟in元素；当第一监控层掺杂有硅si元素时，第一监控层与v-pits形成层的硅si元素掺杂浓度不同。

3、在一种可实现的方式中，还包括第二监控层，第二监控层位于v-pits形成层与第一应力释放层之间；第二监控层掺杂有铟in元素、镁mg元素、铝al元素或者硅si元素，当第二监控层掺杂有硅si元素时，第二监控层与v-pits形成层的硅si元素掺杂浓度不同。

4、在一种可实现的方式中，第一监控层及第二监控层的厚度为1纳米至100纳米；第一监控层及第二监控层中铟in元素的掺杂含量大于或者等于0.5％，小于或者等于5％，铝al元素的掺杂含量范围大于或者等于0.5％，小于或者等于5％，镁mg元素的掺杂浓度大于或者等于1e17 atoms/cm3，小于或者等于5e17 atoms/cm3，硅si元素的掺杂浓度大于或者等于1e17atoms/cm3，小于或者等于5e18 atoms/cm3。

5、第二方面，本技术实施例提供一种v-pits形成层厚度调整方法，方法包括：在当前生产批次结束后，向当前生产批次生产的外延结构持续发射射频辉光或者离子束；其中，外延结构为第一方面及其各个实现方式的外延结构；射频辉光或者离子束用于由外延结构的上表面进入外延结构，并随着发射的进行到达外延结构的下表面；在射频辉光或者离子束发射过程中，以预设采样频率采集目标信号的信号强度；其中，目标信号为光谱信号或者离子信号，光谱信号是外延结构中的目标元素在射频辉光的激发下产生的，离子信号是目标元素在离子束的激发下产生的；目标元素包括外延结构的第一监控层及第一释放层的掺杂元素，或者，目标元素包括外延结构的第一监控层及第二监控层的掺杂元素；基于信号强度，计算外延结构的v-pits形成层的第一厚度；基于第一厚度调整下一生产批次v-pits形成层的生长时间、生长速度和/或掺杂比例，以调整下一批次生产的外延结构的v-pits形成层的厚度。

6、在一种可实现的方式中，基于信号强度，计算外延结构的v-pits形成层的第一厚度的步骤包括：绘制信号强度随时间变化的第一曲线；在第一曲线中确定第一定位点及第二定位点；其中，沿第一曲线横坐标的负方向，第一定位点对应于第一曲线的第一个波峰，第二定位点对应于第一曲线的第二个波峰；基于第一曲线，确定第一定位点对应的第一时间值，以及确定第二定位点对应的第二时间值；基于第一时间值、第二时间值以及射频辉光或者离子束的发射速率，计算第一厚度。

7、在一种可实现的方式中，基于第一时间值、第二时间值以及射频辉光或者离子束的发射速率，计算第一厚度包括：计算第一时间值与第二时间值的差值；计算差值与发射速率的乘积，得到第一厚度。

8、在一种可实现的方式中，当第一监控层与第一应力释放层或者第二监控层的掺杂元素不同时，目标信号包括第一信号及第二信号，第一信号是由第一监控层的目标元素产生的，第二信号是由第一应力释放层和/或第二监控层的目标元素产生的；在射频辉光或者离子束发射过程中，以预设采样频率采集目标信号的信号强度的步骤包括：在射频辉光或者离子束发射过程中，以预设采样频率采集第一信号的信号强度，以及，以预设采样频率采集第二信号的信号强度。

9、在一种可实现的方式中，绘制信号强度随时间变化的第一曲线的步骤包括：将第一信号的信号强度随时间变化的第二曲线，与第二信号的信号强度随时间变化的第三曲线绘制在同一坐标系中；沿第一曲线横坐标的负方向，第一定位点对应于第二曲线的第一个波峰，第二定位点对应于第三曲线的第一个波峰。

10、第三方面，本技术实施例还提供一种外延结构制备方法，包括：生长第一监控层；其中，第一监控层掺杂有铟in元素、镁mg元素、铝al元素或者硅si元素；在第一监控层的表面生长v-pits形成层；其中，v-pits形成层掺杂有硅si元素；当第一监控层掺杂有硅si元素时，第一监控层与v-pits形成层的硅si元素掺杂浓度不同；在v-pits形成层远离第一监控层的表面生长第一应力释放层，第一应力释放层掺杂有铟in元素。

11、第四方面，本技术实施例还提供一种半导体发光元件，包括外延结构，外延结构为第一方面及其各个实现方式的外延结构。

12、本技术实施例提供一种外延结构及v-pits形成层厚度调整方法，该外延结构至少包括由下至上依次堆叠的第一监控层、v-pits形成层及第一应力释放层。该方法可以包括：在当前生产批次结束后，向当前生产批次生产的外延结构持续发射射频辉光或者离子束；在射频辉光或者离子束发射过程中，以预设采样频率采集目标信号的信号强度；基于信号强度，计算外延结构的v-pits形成层的第一厚度；基于第一厚度调整下一生产批次v-pits形成层的生长时间、生长速度和/或掺杂比例，以调整下一批次生产的外延结构的v-pits形成层的厚度。该种方法具有时效性高的优点，可以在外延结构生长完成后立即进行测试，以便快速确定产品的质量和性能。这种及时的反馈机制有助于及时调整生长条件，保证产品的质量和稳定性。该种方法还具有覆盖面广的特点，可以逐生长炉或逐片进行测试，以便更全面地监测产品的质量和性能。这种广泛的覆盖面有助于发现潜在的问题，并采取相应的措施进行解决。该种方法测试步骤简单，还具有成本低的特点。此外，该种方法可以通过监控v-pits形成层的厚度，精确控制并及时修正此层厚度，不存在估计调整的步骤，误差小。这种定量控制的方法有助于确保产品的稳定性和一致性，保证外延结构的生产质量。