一种分子束外延设备及垂直腔面激光器生长方法

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查;
专利有效性 实质审查 当前状态 实质审查
申请号 CN202510395229.8 申请日 2025-03-31
公开(公告)号 CN119900079A 公开(公告)日 2025-04-29
申请人 季华实验室; 申请人类型 其他
发明人 吴进; 肖永能; 郭可升; 张皓林; 胡强; 第一发明人 吴进
权利人 季华实验室 权利人类型 其他
当前权利人 季华实验室 当前权利人类型 其他
省份 当前专利权人所在省份:广东省 城市 当前专利权人所在城市:广东省佛山市
具体地址 当前专利权人所在详细地址:广东省佛山市南海区桂城街道环岛南路28号 邮编 当前专利权人邮编:528200
主IPC国际分类 C30B25/12 所有IPC国际分类 C30B25/12C30B23/06C30B25/10C30B25/16C23C14/50C23C14/54C23C16/458C23C16/46C23C16/52H01S5/183G01N23/20G01N21/63G01B11/06G01B15/02
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 10 专利文献类型 A
专利代理机构 广东海融科创知识产权代理事务所 专利代理人 许家裕;
摘要 本 申请 属于分子束 外延 设备领域,公开了一种分子束外延设备及垂直腔面 激光器 生长方法,通过在同一托盘上同时生长正式产品和测试结构,并使用遮挡装置控制测试结构的生长,解决了 现有技术 中需要单独生长测试结构或复杂处理正式产品的问题,具有节省时间和源料、提高生长参数控制 精度 、便于问题 定位 的优点。
权利要求

1.一种分子束外延设备,包括生长室,其特征在于,还包括:
托盘(1),其包括产品区(101)和测试区(102),所述产品区(101)中设置有至少一个第一定位槽(103),所述第一定位槽(103)用于定位放置第一衬底,所述第一衬底用于生长正式产品,所述测试区(102)中设置有至少一个第二定位槽(104),所述第二定位槽(104)用于定位放置第二衬底,所述第二衬底用于生长测试结构;所述测试结构与所述正式产品的部分生长结构相同;
加热器(2),设置在所述托盘(1)下侧,并用于加热所述托盘(1);
遮挡装置,能够遮挡和敞开所述第二定位槽(104),并用于在生长过程中适时遮挡所述第二定位槽(104),以使所述第二定位槽(104)中的第二衬底上形成所述测试结构。
2.根据权利要求1所述的分子束外延设备,其特征在于,所述产品区(101)为位于所述托盘(1)中部的圆形区域,所述测试区(102)为围绕所述产品区(101)的环形区域。
3.根据权利要求2所述的分子束外延设备,其特征在于,所述加热器(2)包括用于加热所述产品区(101)的第一加热区(201)以及用于加热所述测试区(102)的第二加热区(202);
所述第一加热区(201)和所述第二加热区(202)的加热功率能够独立调节。
4.根据权利要求3所述的分子束外延设备,其特征在于,所述第一加热区(201)包括位于中部的主加热区(203)和围绕所述主加热区(203)的环形过渡加热区(204),所述主加热区(203)和所述环形过渡加热区(204)的加热功率能够独立调节。
5.根据权利要求3所述的分子束外延设备,其特征在于,所述产品区(101)和所述测试区(102)之间设置有隔离槽(105)。
6.根据权利要求5所述的分子束外延设备,其特征在于,所述第一加热区(201)和所述第二加热区(202)之间设置有热屏蔽环(205),所述热屏蔽环(205)穿过所述隔离槽(105)。
7.根据权利要求6所述的分子束外延设备,其特征在于,所述热屏蔽环(205)包括内环层和外环层,所述内环层和所述外环层之间具有间隙。
8.根据权利要求2所述的分子束外延设备,其特征在于,所述遮挡装置包括至少一个遮挡单元(3),每个所述遮挡单元(3)包括遮挡片(301)和驱动机构(302),所述驱动机构(302)用于驱动所述遮挡片(301)遮盖或远离所述测试区(102),从而遮挡或敞开所述第二定位槽(104)。
9.根据权利要求8所述的分子束外延设备,其特征在于,所述遮挡单元(3)设置有多个,所述遮挡片(301)为圆弧状挡片,所有所述遮挡片(301)遮盖所述测试区(102)时,能够完全封盖所述测试区(102)。
10.一种垂直腔面激光器生长方法,其特征在于,基于权利要求1‑9任一项所述的分子束外延设备,所述垂直腔面激光器生长方法包括步骤:
A1.在托盘(1)的第一定位槽(103)中放入第一衬底,并在至少一个所述第二定位槽(104)中放入第二衬底;
A2.加热所述托盘(1)至生长温度
A3.在遮挡装置敞开所述第二定位槽(104)的情况下,在所述第一衬底和所述第二衬底上依次生长下层DBR结构和有源区,使所述第二衬底上形成测试结构;
A4.通过遮挡装置遮闭所述第二定位槽(104),并继续在所述第一衬底上生长上层DBR结构,使所述第一衬底上形成正式产品;
A5.降温后取出所述正式产品和所述测试结构;
A6.对所述测试结构进行结构测试,并根据测试结果调整下一轮生长的生长参数。

说明书全文

一种分子束外延设备及垂直腔面激光器生长方法

技术领域

[0001] 本申请涉及分子束外延设备领域,具体而言,涉及一种分子束外延设备及垂直腔面激光器生长方法。

背景技术

[0002] 垂直腔面激光器(VCSEL)是一种光从垂直于半导体衬底表面方向出射的半导体激光器。与传统的边发射激光器相比,VCSEL具有多项优势,包括制造成本低、阈值低、功耗低、光束质量好、发散小、易于器件耦合、能够高速调制以及可以阵列化集成等。这些优点使得VCSEL在近年来受到广泛关注和重视。
[0003] VCSEL的结构主要由位于上下两侧的多层分布式布拉格反射镜(DBR)和位于两个DBR结构之间的多层量子阱/点有源区组成。相较于其他多数微电子光电子器件而言,这种复杂的结构使得VCSEL的生长控制和生长后结构测试面临更大的挑战。
[0004] 具体来说,VCSEL结构中有源区上层较厚的DBR结构会导致难以直接对有源区的光致发光(PL)光谱进行测量。同时,上下两侧较厚的DBR结构会在X射线衍射(XRD)测量中产生大量峰值,这使得准确拟合出厚度和组分变得困难。
[0005] 为了保证生长的重复性和稳定性,现有的生长技术通常需要间隔性地使用测试结构对生长参数进行调整和校准。一般做法是在完成几轮完整的VCSEL正式结构生长后,插入一轮单独的测试结构生长。这种测试结构通常只包括下层DBR结构和有源区。该测试结构用于进行结构测试,测试结果则用于生长参数的调整和校准。
[0006] 然而,这种方法存在一些明显的缺陷。首先,在生产型分子束外延设备中,一个衬底托架上无论放置几个晶片进行生长,都会消耗相同的源炉材料。因此,如果中间插入一轮只生长测试结构的过程,就会造成时间和源料的浪费。其次,由于不同生长轮之间的生长情况略有不同,单独生长一轮的测试结果无法精确反映其他轮正式结构生长时的设备状态,特别是对于需要精确控制的生长参数而言。此外,如果测试结构出现问题,也难以判断之前的几轮正式结构中哪一轮出现了问题。
[0007] 另一种现有技术是从生长好的正式结构中取样,通过腐蚀等特定的处理方式去除上层DBR结构,暴露有源区后进行测试。但这种方法的处理过程比较繁琐,耗时较长,且稍有偏差就会导致测试结果不准确。因此,这种方法不仅耗时,而且对处理人员和处理过程的要求极高。
[0008] 针对上述问题,现有技术亟需改进。发明内容
[0009] 本申请的目的在于提供一种分子束外延设备及垂直腔面激光器生长方法,具有节省时间和源料、提高生长参数控制精度、便于问题定位的优点。
[0010] 第一方面,本申请提供了一种分子束外延设备,包括生长室,还包括:托盘,其包括产品区和测试区,所述产品区中设置有至少一个第一定位槽,所述第一定位槽用于定位放置第一衬底,所述第一衬底用于生长正式产品,所述测试区中设置有至少一个第二定位槽,所述第二定位槽用于定位放置第二衬底,所述第二衬底用于生长测试结构;所述测试结构与所述正式产品的部分生长结构相同;
加热器,设置在所述托盘下侧,并用于加热所述托盘;
遮挡装置,能够遮挡和敞开所述第二定位槽,并用于在生长过程中适时遮挡所述
第二定位槽,以使所述第二定位槽中的第二衬底上形成所述测试结构。
[0011] 通过在同一托盘上同时生长正式产品和测试结构,并使用遮挡装置控制测试结构的生长,解决了现有技术中需要单独生长测试结构或复杂处理正式产品的问题,具有节省时间和源料、提高生长参数控制精度、便于问题定位的优点。
[0012] 优选地,所述产品区为位于所述托盘中部的圆形区域,所述测试区为围绕所述产品区的环形区域。
[0013] 通过将产品区设置在中部圆形区域,可以确保正式产品衬底处于生长室的最佳位置,获得均匀的生长条件。同时,将测试区设置为围绕产品区的环形区域,既不影响正式产品的生长,又能够在同一批次中同时进行测试结构的生长。这种布局实现了正式产品和测试结构的同步生长,提高了生产效率,节省了时间和材料成本。
[0014] 优选地,所述加热器包括用于加热所述产品区的第一加热区以及用于加热所述测试区的第二加热区;所述第一加热区和所述第二加热区的加热功率能够独立调节。
[0015] 通过独立调节这两个加热区的功率,可以更好地保证托盘的温度均匀性,从而提高各个衬底的生长条件一致性。
[0016] 优选地,所述第一加热区包括位于中部的主加热区和围绕所述主加热区的环形过渡加热区,所述主加热区和所述环形过渡加热区的加热功率能够独立调节。
[0017] 优选地,所述产品区和所述测试区之间设置有隔离槽。
[0018] 优选地,所述第一加热区和所述第二加热区之间设置有热屏蔽环,所述热屏蔽环穿过所述隔离槽。
[0019] 优选地,所述热屏蔽环包括内环层和外环层,所述内环层和所述外环层之间具有间隙。
[0020] 优选地,所述遮挡装置包括至少一个遮挡单元,每个所述遮挡单元包括遮挡片和驱动机构,所述驱动机构用于驱动所述遮挡片遮盖或远离所述测试区,从而遮挡或敞开所述第二定位槽。
[0021] 优选地,所述遮挡单元设置有多个,所述遮挡片为圆弧状挡片,所有所述遮挡片遮盖所述测试区时,能够完全封盖所述测试区。
[0022] 第二方面,本申请提供了一种垂直腔面激光器生长方法,基于前文所述的分子束外延设备,所述垂直腔面激光器生长方法包括步骤:A1.在托盘的第一定位槽中放入第一衬底,并在至少一个所述第二定位槽中放入
第二衬底;
A2.加热所述托盘至生长温度;
A3.在遮挡装置敞开所述第二定位槽的情况下,在所述第一衬底和所述第二衬底
上依次生长下层DBR结构和有源区,使所述第二衬底上形成测试结构;
A4.通过遮挡装置遮闭所述第二定位槽,并继续在所述第一衬底上生长上层DBR结
构,使所述第一衬底上形成正式产品;
A5.降温后取出所述正式产品和所述测试结构;
A6.对所述测试结构进行结构测试,并根据测试结果调整下一轮生长的生长参数。
[0023] 有益效果:本申请提供的一种分子束外延设备及垂直腔面激光器生长方法,通过在同一托盘上同时生长正式产品和测试结构,并使用遮挡装置控制测试结构的生长,解决了现有技术中需要单独生长测试结构或复杂处理正式产品的问题,具有节省时间和源料、提高生长参数控制精度、便于问题定位的优点。附图说明
[0024] 图1为托盘的俯视图。
[0025] 图2为加热器的俯视图。
[0026] 图3为托盘和加热器的侧视图。
[0027] 图4为遮挡单元的俯视图。
[0028] 图5为遮挡单元的侧视图。
[0029] 图6为一种垂直腔面激光器生长方法的流程图
[0030] 标号说明:1、托盘;101、产品区;102、测试区;103、第一定位槽;104、第二定位槽;105、隔离槽;2、加热器;201、第一加热区;202、第二加热区;203、主加热区;204、环形过渡加热区;205、热屏蔽环;206、环形安装槽;3、遮挡单元;301、遮挡片;3011、叠合部;302、驱动机构;3021、连杆;3022、驱动装置;3023、磁套;4、温度传感器

具体实施方式

[0031] 下面将结合本申请实施例中附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
[0032] 应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时,在本申请的描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0033] 垂直腔面激光器(VCSEL)是一种重要的半导体激光器,其结构包括上下两侧的分布式布拉格反射镜(DBR)和中间的多层量子阱/点有源区。由于VCSEL结构的复杂性,其生长控制和结构测试面临着独特的挑战。现有技术中,为了保证生长的重复性和稳定性,需要定期进行测试结构的生长和测试,以调整和校准生长参数。然而,这种方法存在一些问题。
[0034] 具体来说,在分子束外延设备中,无论放置几个晶片进行生长,都会消耗相同的源炉材料。如果单独生长一轮测试结构,就会造成时间和材料的浪费。此外,由于不同生长轮之间的条件略有不同,单独生长的测试结构无法精确反映正式结构生长时的设备状态。这导致难以准确调整生长参数,影响了VCSEL的生产效率和质量控制。
[0035] 为此,请参照图1‑图5,本申请提供一种分子束外延设备,包括生长室,还包括:托盘1,其包括产品区101和测试区102,产品区101中设置有至少一个第一定位槽
103,第一定位槽103用于定位放置第一衬底,第一衬底用于生长正式产品(如VCSEL产品),测试区102中设置有至少一个第二定位槽104,第二定位槽104用于定位放置第二衬底,第二衬底用于生长测试结构;测试结构与正式产品的部分生长结构相同(例如测试结构仅包含VCSEL产品的下层DBR结构和有源区);
加热器2,设置在托盘1下侧,并用于加热托盘1;
遮挡装置,能够遮挡和敞开第二定位槽104,并用于在生长过程中适时遮挡第二定位槽104,以使第二定位槽104中的第二衬底上形成测试结构。
[0036] 通过在同一托盘1上同时生长正式产品和测试结构,并使用遮挡装置控制测试结构的生长,解决了现有技术中需要单独生长测试结构或复杂处理正式产品的问题,具有节省时间和源料、提高生长参数控制精度、便于问题定位的优点。
[0037] 其中,托盘1是指用于放置衬底的平台结构,具体可以采用金属材料或石墨等材料制成的圆盘形状来实现。
[0038] 其中,第一定位槽103和第二定位槽104是指在托盘1上用于固定衬底的凹槽结构,具体可以采用与衬底形状相匹配的圆形或方形凹槽来实现。其中,第二定位槽104的尺寸可以小于或等于第一定位槽103的尺寸,优选为小于第一定位槽103的尺寸,一方面不会影响测试结构的各个层的生长,从而不影响测试结果,另一方面可以节省材料。
[0039] 其中,加热器2是指用于加热托盘1的装置,具体可以采用电阻加热元件或辐射加热元件来实现。
[0040] 其中,遮挡装置是指用于控制第二定位槽104暴露状态的机构,具体可以采用可移动的遮挡片301和驱动机构302来实现。
[0041] 具体来说,通过在同一托盘1上设置产品区101和测试区102,并配合使用遮挡装置,实现了在单次生长过程中同时生长正式产品和测试结构的目的。这种设计不仅提高了设备利用率,减少了材料浪费,还确保了测试结构与正式产品在相同条件下生长,提高了测试结果的准确性和代表性。具体使用过程例如为:首先,在生长下层DBR结构和有源区时,第二定位槽104保持敞开状态,使第一衬底和第二衬底同时接受分子束。完成下层DBR结构和有源区生长后,遮挡装置移动到遮挡位置,覆盖第二定位槽104。这样,第二衬底上的生长过程被中断,形成测试结构,而第一衬底继续生长完整的VCSEL结构。最后可以取出测试结构进行结构测试。
[0042] 其中,产品区101和测试区102的形状和排布方式可以根据实际需要设置。
[0043] 在一些可能的实施方式中,见图1,产品区101为位于托盘1中部的圆形区域,测试区102为围绕产品区101的环形区域。
[0044] 通过将产品区101设置为中部圆形区域,可以确保正式产品衬底(即第一衬底)处于生长室的最佳位置,获得均匀的生长条件。同时,将测试区102设置为围绕产品区101的环形区域,既不影响正式产品的生长,又能够在同一批次中同时进行测试结构的生长。这种布局实现了正式产品和测试结构的同步生长,提高了生产效率,节省了时间和材料成本。
[0045] 此外,环形的测试区102的设计还可以在不同位置放置多个测试衬底(即第二衬底),可以综合多个不同位置的测试结构的测试结果进行生长参数调节,有利于提高测试结果准确性,从而提高生长参数调节的准确性和科学性。
[0046] 在一些优选实施方式中,见图2、图3,加热器2包括用于加热产品区101的第一加热区201以及用于加热测试区102的第二加热区202;第一加热区201和第二加热区202的加热功率能够独立调节。
[0047] 第一加热区201主要负责加热托盘1中部的圆形产品区101,确保正式产品的生长温度。第二加热区202则负责加热围绕产品区101的环形的测试区102,控制测试结构的生长温度。通过独立调节这两个加热区的功率,可以更好地保证托盘1的温度均匀性,从而提高各个衬底的生长条件一致性。
[0048] 进一步地,见图2,第一加热区201可以包括位于中部的主加热区203和围绕主加热区203的环形过渡加热区204,主加热区203和环形过渡加热区204的加热功率能够独立调节。
[0049] 这种设计可以更精细地控制产品区101的温度分布,提高加热均匀性。具体来说,主加热区203主要负责加热产品区101的中心部分,而环形过渡加热区204则负责加热产品区101的边缘部分。由于产品区101的边缘部分可能存在热量损失,环形过渡加热区204的设置可以有效补偿这种热量损失,确保产品区101整体温度的均匀性。另外,当测试结构完成生长后,可以停止对测试区102的加热或降低对测试区102的加热功率,此时,可以适当提高环形过渡加热区204的加热功率,从而保证产品区101整体温度的均匀性。
[0050] 其中,为了更加精确地控制各个加热区的温度,可以在各加热区处设置温度传感器4(如图2所示),根据温度传感器4的测量结果,动态调整各加热区的加热功率,从而更好地保证温度均匀性,以及保证实际升温曲线与需要的升温曲线契合。
[0051] 在一些可能的实施方式中,见图1,产品区101和测试区102之间设置有隔离槽105。
[0052] 通过设置隔离槽105,可以实现产品区101和测试区102的热隔离,有助于保证两个区域的温度独立性。减少产品区101和测试区102之间的温度干扰,能够更加准确和稳定地控制两个区域的温度,从而能够更好地保证两个区域的衬底的温度条件一致性。
[0053] 隔离槽105的设置可以采用多种方式。例如,可以在托盘1上直接加工出一个环形凹槽,该凹槽位于产品区101和测试区102之间。凹槽的深度和宽度可以根据实际需求进行调整(例如,宽度可以为1.5cm),以达到最佳的热隔离效果。另一种可能的实现方式是使用热导率较低的材料填充在产品区101和测试区102之间,形成一个隔热层
[0054] 进一步地,见图2、图3,第一加热区201和第二加热区202之间可以设置热屏蔽环205,热屏蔽环205穿过隔离槽105(从而,隔离槽105具有朝下的开口,热屏蔽环205上部从该开口伸入隔离槽105)。
[0055] 热屏蔽环205的设置一方面可以降低第一加热区201和第二加热区202之间的加热干扰,另一方面可以进一步减少产品区101和测试区102之间的热量传递,从而进一步提高产品区101和测试区102的温度控制准确性。
[0056] 优选地,隔离槽105为上下贯通的通槽,热屏蔽环205的上端不低于托盘1的上表面。从而能够进一步提高隔热效果。
[0057] 进一步地,可以在第一加热区201和第二加热区202中间设置环形安装槽206,热屏蔽环205的下端插入环形安装槽206(如图3所示),从而更好地降低第一加热区201和第二加热区202之间的加热干扰。
[0058] 其中,热屏蔽环205的宽度可以根据实际需要设置,但不大于隔离槽105的宽度,例如为4mm。
[0059] 其中,热屏蔽环205可以为一个由隔热材料制成的实心圆环。
[0060] 热屏蔽环205也可以包括内环层和外环层,内环层和外环层之间具有间隙。
[0061] 内环层和外环层之间的间隙起到了阻断热传导的作用。这种结构可以减少第一加热区201和第二加热区202(以及产品区101和测试区102)之间的热量传递,从而更好地实现两个加热区的温度独立控制。间隙中的空气或真空层可以进一步降低热传导效率。通过这种改进的热屏蔽环205结构,可以更有效地隔离产品区101和测试区102的温度,确保两个区域能够独立维持所需的温度条件。这对于精确控制分子束外延生长过程中的温度参数至关重要,有助于提高生长质量和产品一致性。
[0062] 热屏蔽环205的双层结构可以通过多种方式实现。例如,内环层和外环层可以采用相同或不同的材料。内环层可以选用导热性较差的材料,如陶瓷或特殊合金,以进一步增强隔热效果。外环层则可以选用耐高温、稳定性好的金属材料。
[0063] 间隙的宽度可以根据具体需求进行调整。较宽的间隙可以提供更好的隔热效果,但也需要考虑整体结构的稳定性和空间限制。
[0064] 内环层和外环层可以通过特殊的连接结构固定在一起,例如在顶部和底部设置连接桥,以保证结构的稳定性。这些连接部分可以采用导热性较低的材料,以减少热传递。
[0065] 此外,还可以在间隙中填充特殊的隔热材料,或者在内外环层表面涂覆反射涂层,进一步提升隔热性能。
[0066] 具体地,见图4、图5,遮挡装置包括至少一个遮挡单元3,每个遮挡单元3包括遮挡片301和驱动机构302,驱动机构302用于驱动遮挡片301遮盖或远离测试区102,从而遮挡或敞开第二定位槽104。
[0067] 通过驱动机构302控制遮挡片301的移动,可以实现对测试区102的遮挡和敞开。当需要遮挡测试区102时,驱动机构302驱动遮挡片301移动至测试区102上侧,使遮挡片301覆盖第二定位槽104。当需要敞开测试区102时,驱动机构302驱动遮挡片301远离测试区102,使第二定位槽104暴露。
[0068] 这种设计可以灵活控制测试区102的遮挡状态,从而在生长过程中适时遮挡第二定位槽104,使第二衬底上形成所需的测试结构。同时,通过遮挡装置的控制,可以在同一生长过程中同时生长正式产品和测试结构,提高了生产效率,节省了时间和材料。
[0069] 其中,遮挡片301的形状与测试区102的形状相适配,具体根据测试区102的实际形状设置。驱动机构302可以是电机气缸或其他能够实现精确控制的装置。遮挡单元3的数量可以根据测试区102的大小和形状进行调整,以实现更精确的遮挡控制。
[0070] 例如,对于测试区102为环形区域的情况,遮挡单元3可以设置有多个,遮挡片301为圆弧状挡片,所有遮挡片301遮盖测试区102时,能够完全封盖测试区102(此时,各遮挡片301组成与测试区102相适配的环形遮挡结构,实现测试区102的完全封盖)。比如,遮挡单元
3设置有四个,并围绕托盘1等间隔排布,遮挡片301的周向延伸角度为90°。
[0071] 多个遮挡单元3的设置可以增加遮挡装置的覆盖范围,使其能够更全面地遮挡测试区102。圆弧状挡片的设计与测试区102的环形结构相匹配,可以更好地贴合测试区102的形状。多个圆弧状挡片协同工作,能够在遮盖时完全封闭测试区102,避免了单个遮挡单元3无法完全覆盖测试区102的问题。
[0072] 多个遮挡单元3的协同工作可以实现对测试区102的全面覆盖,而圆弧状挡片的形状设计则确保了遮挡的严密性。这种设计不仅提高了遮挡效果,还增强了分子束外延设备在生长过程中对测试区102的控制能,从而提高了测试结构的生长精度和可靠性。
[0073] 其中,遮挡片301可以由耐高温材料制成,如钼、钨或其合金等,以确保在高温环境下的稳定性。
[0074] 多个遮挡单元3可以采用同步或顺序动作的方式进行操作。例如,在同步动作模式下,所有遮挡单元3可以同时移动到位,快速完成对测试区102的封盖。在顺序动作模式下,遮挡单元3可以按照预设的顺序依次移动到位,这种方式可以更精确地控制遮挡过程,适用于需要精细控制的生长工艺。
[0075] 在一些可能的实施方式中,见图4、图5,遮挡片301的一端设置有阶梯状的叠合部3011,遮挡测试区102时,各遮挡片301的另一端与相邻的遮挡片301的叠合部3011叠合,从而更加严密地遮挡测试区102。
[0076] 作为一种示例,见图5,驱动机构302可以包括连杆3021、驱动装置3022和磁套3023,连杆3021的一端与遮挡片301连接,另一端通过磁套3023与驱动装置3022连接,驱动装置3022用于驱动连杆3021以带动遮挡片301沿托盘1的径向往复移动。驱动装置3022可以是电机、气缸或其他动力装置。
[0077] 第二方面,本申请提供了一种垂直腔面激光器生长方法,基于前文的分子束外延设备,该垂直腔面激光器生长方法包括步骤:A1.在托盘1的第一定位槽103中放入第一衬底,并在至少一个第二定位槽104中放
入第二衬底;
A2.加热托盘1至生长温度;
A3.在遮挡装置敞开第二定位槽104的情况下,在第一衬底和第二衬底上依次生长
下层DBR结构和有源区,使第二衬底上形成测试结构;
A4.通过遮挡装置遮闭第二定位槽104,并继续在第一衬底上生长上层DBR结构,使第一衬底上形成正式产品;
A5.降温后取出正式产品和测试结构;
A6.对测试结构进行结构测试,并根据测试结果调整下一轮生长的生长参数。
[0078] 其中,步骤A1中,可以仅在一个第二定位槽104中放入第二衬底,也可以在多个第二定位槽104中放入第二衬底。当在多个第二定位槽104中放入第二衬底时,步骤A6中可以综合多个测试结构的测试结果进行下一轮生长的生长参数的调整,例如,计算同一测试参数的均值作为对应测试参数的测试结果,进而根据该测试结果进行生长参数的调整。
[0079] 当有第二定位槽104未被使用时,可以在未被使用的第二定位槽104中放入Si片,以遮挡第二定位槽104,避免原材料直接沉积在未被使用的第二定位槽104中污染第二定位槽104。
[0080] 其中,步骤A2中,通过控制加热器2各加热区的加热功率,使托盘1安装预设的目标升温曲线进行升温,直到达到生长温度(生长温度根据实际产品材料类似设置),并保证托盘1的温度均匀。
[0081] 其中,步骤A3和步骤A4中,下层DBR结构、有源区和上层DBR结构的生长过程可采用现有技术,此处不对其进行详述。
[0082] 其中,步骤A4中,可以降低第二加热区202的加热功率或停止第二加热区202的加热,以降低能耗,同时提高环形过渡加热区204的加热功率,以补偿产品区101边沿处的温度降低情况,从而保持产品区101的温度均匀性和稳定性。
[0083] 进一步地,可以待测试区102的温度降至预设安全温度(如450℃)以下时,再通过遮挡装置遮闭第二定位槽104。以保证测试结构的最上层结构的质量稳定,避免遮挡装置遮挡第二定位槽104时破坏测试结构的最上层的结构完整性。
[0084] 其中,步骤A5中,在降温过程中,当产品区101的温度降至预设安全温度(如450℃)以下时,再关闭V族源炉挡板,保证正式产品最上层的结构的质量稳定。
[0085] 其中,步骤A6中,结构测试可以包括X射线衍射(XRD)测试和光致发光(PL)测试,以检测有源区发光光谱的波长和发光质量,以及DBR的厚度和组分。通过调节生长参数以使偏离标准指标的检测参数回归对应的标准指标。例如可以根据专家经验进行生长参数调节,或者,把各检测参数偏离标准指标的偏差值输入预设的调整模型中,由调整模型计算生长参数的调整量,进而根据调整量进行生长参数调节。
[0086] 在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
[0087] 以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请的保护范围,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
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