CN113502460B - 一种半导体结构的制备方法、半导体生长设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体结构的制备方法、半导体生长设备，半导体生长设备包括：反应室；生长主管道，所述生长主管道的一端与所述反应室连接；放空主管道；第一混合主管道至第M混合主管道，M为大于或等于1的整数；第一反应气源组至第N反应气源组，N为大于或等于2的整数;第一切换阀组至第N切换阀组，第k切换阀组适于控制第k反应气源组中的气体向第j混合主管道的传输；k为大于等于1且小于等于N的整数；j为大于等于1且小于等于M的整数；第一生长放空切换阀至第M生长放空切换阀，第j生长放空切换阀适于将第j混合主管道中的气体向生长主管道或放空主管道切换。采用该半导体生长设备有利于提高半导体结构生长过程中界面的陡峭性。

Description

一种半导体结构的制备方法、半导体生长设备
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种半导体结构的制备方法、半导体生长设备。
背景技术
半导体激光器、光电探测器、高电子迁移率晶体管等是重要的光电子类器件，在工业和军事领域有着广阔的市场前景。这类器件主要采用金属有机物化学气相沉积法（MOCVD）或者分子束外延（MBE）制作其外延结构，然后利用晶圆工艺将外延片制作成合格的器件。外延异质界面的陡峭度是表征外延生长工艺好坏的关键指标之一，且异质界面的陡峭度对器件的性能有着重要的影响。
同MBE相比，MOCVD具有生长速率可调节范围大、设备稳定性好、易于维护等诸多优点，因此商用的器件常采用MOCVD来生长外延结构。但同MBE相比，MOCVD生长的异质界面陡峭度较差，在一定程度上会影响器件的性能。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中生长界面的陡峭性较差的问题。从而提供一种半导体结构的制备方法、半导体生长设备。
本发明提供一种半导体生长设备，包括：反应室；生长主管道，所述生长主管道的一端与所述反应室连接；放空主管道；第一混合主管道至第M混合主管道，M为大于或等于1的整数；第一反应气源组至第N反应气源组，N为大于或等于2的整数;第一切换阀组至第N切换阀组，第k切换阀组适于控制第k反应气源组中的气体向第j混合主管道传输；k为大于等于1且小于等于N的整数；j为大于等于1且小于等于M的整数；第一生长放空切换阀至第M生长放空切换阀，第j生长放空切换阀适于切换第j混合主管道中的气体向生长主管道或向放空主管道传输。
可选的，M等于1；第k切换阀组适于切换第k反应气源组中的气体向第一混合主管道或向放空主管道传输。
可选的，还包括：第一混合支路管组至第N混合支路管组，第一混合支路管组至第N混合支路管组均与第一混合主管道连接；第一气源连接管组至第N气源连接管组，第k气源连接管组与第k反应气源组连接；第一放空支路管组至第N放空支路管组，第k切换阀组适于切换第k气源连接管组中的气体向第k混合支路管组或向第k放空支路管组传输。
可选的，第k混合支路管组包括第一个第k子混合支路管至第Qk个第k子混合支路管；第k放空支路管组包括第一个第k子放空支路管至第Qk个第k子放空支路管；第k气源连接管组包括第一个第k子气源连接管至第Qk个第k子气源连接管；第k切换阀组包括第一个第k子切换阀至第Qk个第k子切换阀；第qk个第k子切换阀适于切换第qk个第k子气源连接管中的气体向第qk个第k子混合支路管或向第qk个第k子放空支路管传输；qk为大于等于1且小于等于Qk的整数。
可选的，M大于等于2，且M小于或等于N；第k切换阀组适于切换第k反应气源组中的气体向第j混合主管道传输或向放空主管道传输。
可选的，还包括：第一混合支路管组至第N混合支路管组，第k混合支路管组包括Qk*M个第k子混合支路管，第M*（qk-1）+1个第k子混合支路管至第M*qk个第k子混合支路管分别与第一混合主管道至第M混合主管道对应连接，qk为大于等于1且小于等于Qk的整数；第k放空支路管组包括第一个第k子放空支路管至第Qk个第k子放空支路管；第k切换阀组包括第一个第k子切换阀至第Qk个第k子切换阀；第qk个第k子切换阀适于切换第qk个第k子反应气源中的气体向第M*（qk-1）+1个第k子混合支路管至第M*qk个第k子混合支路管中任意一个第k子混合支路管或向第qk个第k子放空支路管传输。
可选的，第一气源连接管组至第N气源连接管组，第k气源连接管组包括第一个第k子气源连接管至第Qk个第k子气源连接管，第qk个第k子气源连接管与第qk个第k子反应气源连接；第qk个第k子切换阀适于切换第qk个第k子气源连接管中的气体向第M*（qk-1）+1个第k子混合支路管至第M*qk个第k子混合支路管中任意一个第k子混合支路管或向第qk个第k子放空支路管传输。
可选的，还包括：第一生长连接管至第M生长连接管，第一生长连接管至第M生长连接管均与所述生长主管道连接；第一放空连接管至第M放空连接管，第一放空连接管至第M放空连接管均与所述放空主管道连接；第j生长放空切换阀适于切换第j混合主管道中的气体向第j生长连接管或向第j放空连接管传输。
可选的，所述半导体生长设备包括金属有机物化学气相沉积设备。
本发明还提供一种半导体结构的制备方法，采用本发明的半导体生长设备，包括：第k1切换阀组控制第k1反应气源组中的气体向第j1混合主管道传输，第j1混合主管中具有第k1反应混合气体；k1为大于等于1且小于等于N的整数;第j1生长放空切换阀切换第j1混合主管道中的第k1反应混合气体向生长主管道传输；第j1生长放空切换阀切换第j1混合主管道中的第k1反应混合气体向生长主管道传输之后，第一生长放空切换阀至第M生长放空切换阀均切换至与放空主管道连通使得反应室内进行中断生长处理；第k2切换阀组控制第k2反应气源组中的气体向第j2混合主管道传输，第j2混合主管中具有第k2反应混合气体；k2为大于等于1且小于等于N的整数,且k2不等于k1；j2等于或者不等于j1；进行中断生长处理之后，第j2生长放空切换阀切换第j2混合主管道中的第k2反应混合气体向生长主管道传输。
可选的，M等于1；第k1切换阀组控制第k1反应气源组中的气体向第j1混合主管道传输的步骤为：第k1切换阀组控制第k1反应气源组中的气体向第一混合主管道传输；第j1生长放空切换阀切换第j1混合主管道中的第k1反应混合气体向生长主管道传输的步骤为：第一生长放空切换阀切换第一混合主管道中的第k1反应混合气体向生长主管道传输；进行中断生长处理的过程中或进行中断生长处理之后，第k2切换阀组控制第k2反应气源组中的气体向第j2混合主管道传输；第k2切换阀组控制第k2反应气源组中的气体向第j2混合主管道传输的步骤为：第k2切换阀组控制第k2反应气源组中的气体向第一混合主管道传输；第j2生长放空切换阀切换第j2混合主管道中的第k2反应混合气体向生长主管道传输的步骤为：第一生长放空切换阀切换第一混合主管道中的第k2反应混合气体向生长主管道传输。
可选的，M大于等于2，且M等于N；j2不等于j1，k1等于j1，k2等于j2。
可选的，M大于等于2，且M小于N；还包括：在第k1切换阀组控制第k1反应气源组中的气体向第j1混合主管道传输之前或者之后，第k3切换阀组控制第k3反应气源组中的气体向第j3混合主管道传输，第j3混合主管中具有第k3反应混合气体；第j3生长放空切换阀切换第j3混合主管道中的第k3反应混合气体向生长主管道传输；j3与j1相等；或者，在第k2切换阀组控制第k2反应气源组中的气体向第j2混合主管道传输之前或者之后，第k3切换阀组控制第k3反应气源组中的气体向第j3混合主管道传输，第j3混合主管中具有第k3反应混合气体；第j3生长放空切换阀切换第j3混合主管道中的第k3反应混合气体向生长主管道传输；j3与j2相等；k3为大于等于1且小于等于N的整数，k3不等于k1且不等于k2。
可选的，所述中断生长处理持续的时间为1秒-10秒。
本发明具有以下有益效果：
本发明技术方案提供的半导体结构的制备方法中，进入反应室内的第k1反应混合气体反应形成了第k1半导体膜，进入反应室内的第k2反应混合气体反应形成了第k2半导体膜。第k1半导体膜的形成步骤和第k2半导体膜的形成步骤之间，进行了中断处理，中断处理有助于消除第k1反应混合气体反应后的残余源材料在第k1半导体膜的表面的停留，有利于第k2反应混合气体在反应室内更快建立稳定的浓度梯度；其次，中断处理使得第k1反应混合气体在进入反应室之前在第j1混合主管道中进行了充分的混合，因此第k1反应气源组中不同的第k1子反应气源中的气体进入反应室内的时间完全一致。综上，提高了第k1半导体膜和第k2半导体膜的界面陡峭性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为InGaAs/AlGaAs超晶格生长过程中源材料的开关情况；
图2为生长AlGaAs的气体管道示意图；
图3是生长由AlGaAs切换到InGaAs瞬间的气体管道示意图；
图4为本发明一实施例提供的半导体生长设备的结构示意图；
图5为本发明另一实施例提供的半导体生长设备的结构示意图；
图6为本发明另一实施例提供的半导体结构的制备过程的流程图。
具体实施方式
MOCVD生长的异质界面陡峭度差有多方面的原因，包括生长温度高引起的组分互扩散、残余材料在边界层的停留、源材料通入的时间不一致、源材料的分解温度不一致等多方面原因。
以生长InGaAs/AlGaAs超晶格为例，InGaAs采用TMGa_1（第一路TMGa源）、TMIn（三甲基铟）作为III族源，AlGaAs采用TMAl（三甲基铝）、TMGa_2（第二路TMGa源）作为III族源，两者均采用AsH3作为V族源，且AsH3的流量在生长过程中保持不变。图1展示了InGaAs/AlGaAs超晶格生长过程中源材料的开关情况。在全程的生长过程中，AsH3始终保持通入，且流量保持不变。生长InGaAs时，打开TMIn和TMGa_1，关闭TMAl和TMGa_2；生长AlGaAs时，打开TMAl和TMGa_2，关闭TMIn和TMGa_1。
在实际生长过程中，当生长由InGaAs切换到AlGaAs时，或者由AlGaAs切换到InGaAs时，存在数个因素的干扰，导致InGaAs/AlGaAs异质界面不陡峭。
其中一个重要的因素是III族源开关的不同步性。理想情况下，III族源的开关应当是同步的，也就是说，在生长材料由InGaAs切换到AlGaAs的一瞬间，TMIn、TMGa_1的关闭以及TMAl和TMGa_2的开启应当是同时进行的。在实际情况中，控制四个源材料开关的run/vent阀门的开关时间存在一定的差异，即四个阀门的开关时间有先有后，会导致切换瞬间run管道中的气体组分不稳定；同时，四个run/vent阀门在气体管道上的位置也不可能相同，离反应室的距离必然有远近之分，如图2所示，TMIn、TMGa_1、TMGa_2、TMAl的run/vent阀门离反应室的位置依次由远及近。当关闭源TMIn和TMGa_1、打开TMAl和TMGa_2时，TMAl和TMGa_2的源材料会很快进入到run管道中，此时run管道中还残留着TMIn和TMGa_1的源材料，因此进入反应室的气体包含着四种原材料且组分不稳定，因此切换瞬间生长的异质界面不陡峭。图3是生长由AlGaAs切换到InGaAs瞬间的气体管道示意图。III族源开关不同步的时间在通常0.1ms-100ms之间。
还有一个重要的因素是源材料在生长表面的停留效应。在反应室气流中的源材料是利用浓度梯度扩散到生长表面的，而建立稳定的浓度梯度需要一定的时间。
为了提升异质界面的陡峭度，本发明人经过艰苦的摸索，探索出了一种提升异质界面陡峭度的方法。该方法可以有效抑制数个降低界面陡峭度的因素，如源材料通入的时间不一致以及残余源材料在样品表面的停留，从而提升异质界面的陡峭度。
本发明一实施例提供一种半导体生长设备，并结合生长间断，能够有效消除气体源的开关切换的不同步性，从而提升异质界面的陡峭度。
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本发明一实施例提供一种半导体生长设备，包括:
反应室100；
生长主管道110，所述生长主管道110的一端与所述反应室100连接；
放空主管道120；
第一混合主管道至第M混合主管道，M为大于或等于1的整数；
第一反应气源组至第N反应气源组，N为大于或等于2的整数;
第一切换阀组至第N切换阀组，第k切换阀组适于控制第k反应气源组中的气体向第j混合主管道传输；k为大于等于1且小于等于N的整数；j为大于等于1且小于等于M的整数；
第一生长放空切换阀至第M生长放空切换阀，第j生长放空切换阀适于切换第j混合主管道中的气体向生长主管道或向放空主管道传输。
第k反应气源组包括若干个第k子反应气源，具体的，第k反应气源组包括Qk个第k子反应气源，Qk个第k子反应气源分别为第一个第k子反应气源至第Qk个第k子反应气源。Qk个第k子反应气源中的气体不同。Qk为大于等于2的整数。
参考图4，N等于2，第一反应气源组至第N反应气源组分别为第一反应气源组140和第二反应气源组150。第一反应气源组140包括两个第一子反应气源141，Q1等于2，两个第一子反应气源分别为第一个第一子反应气源和第二个第一子反应气源，第二反应气源组150包括两个第二子反应气源151，Q2等于2，两个第二子反应气源分别为第一个第二子反应气源和第二个第二子反应气源。
在一个具体的实施例中，第k反应气源组中具有两个第k子反应气源，第一反应气源组140包括两个第一子反应气源，两个第一子反应气源中气体不同，例如，两个第一子反应气源中一个为第一子Ga气源、另一个为第一铟气源；第二反应气源组150包括两个第二子反应气源，两个第二子反应气源中气体不同，例如，两个第二子反应气源中一个为第二子Ga气源、另一个为第二子Al气源。
需要说明的是，第k反应气源组中的第k子反应气源的数量还可以是大于两个。第k1子反应气源的数量与第k2子反应气源的数量相等或者不等，k2不等于k1。k1为大于等于1且小于等于N的整数，k2为大于等于1且小于等于N的整数。
第一切换阀组至第N切换阀组中，第k切换阀组包括Qk个第k子切换阀，Qk个第k子切换阀分别为第一个第k子切换阀至第Qk个第k子切换阀，第k切换阀组中第k子切换阀的数量等于第k反应气源组中第k子反应气源的数量，一个第k子切换阀一一对应一个第k子反应气源。
参考图4，N等于2，包括：第一切换阀组160和第二切换阀组170，第一切换阀组160包括两个第一子切换阀161，两个第一子切换阀分别为第一个第一子切换阀和第二个第一子切换阀，第二切换阀组170包括两个第二子切换阀171，两个第二子切换阀分别为第一个第二子切换阀和第二个第二子切换阀。
参考图4，M等于1，混合主管道仅包括第一混合主管道131。
第一混合主管道131能通过第k切换阀组选择第k反应气源组中气体通入，当选择第k1反应气源组中气体通入第一混合主管道时，第k2反应气源组中气体不会通入第一混合主管道,k2不等于k1，k1为大于等于1且小于等于N的整数，k2为大于等于1且小于等于N的整数。当N等于2时，第一反应气源组140中气体通入第一混合主管道131时，第二反应气源组150中气体不会通入第一混合主管道131，第二反应气源组150中气体通入第一混合主管道131时，第一反应气源组140中气体不会通入第一混合主管道131。
参考图4，第k切换阀组适于切换第k反应气源组中的气体向第一混合主管道131或向放空主管道120传输。第一切换阀组160适于切换第一反应气源组140中的气体向第一混合主管道131或向放空主管道120传输，第二切换阀组170适于切换第二反应气源组150中的气体向第一混合主管道131或向放空主管道120传输。
所述半导体生长设备还包括：第一混合支路管组至第N混合支路管组，第一混合支路管组至第N混合支路管组均与第一混合主管道131连接；第k混合支路管组包括若干个第k子混合支路管，具体的，第k混合支路管组包括Qk个第k子混合支路管，Qk个第k子混合支路管分别为第一个第k子混合支路管至第Qk个第k子混合支路管；第一放空支路管组至第N放空支路管组，第k放空支路管组包括Qk个第k子放空支路管，第k子放空支路管与放空主管道120连接，Qk个第k子放空支路管分别为第一个第k子放空支路管至第Qk个第k子放空支路管；第k切换阀组适于切换第k气源连接管组中的气体向第k混合支路管组或向第k放空支路管组传输；第qk个第k子切换阀适于切换第qk个第k子反应气源中的气体向第qk个第k子混合支路管或向第qk个第k子放空支路管传输。qk为大于等于1且小于等于Qk的整数。
所述半导体生长设备还包括：第一气源连接管组至第N气源连接管组，第k气源连接管组与第k反应气源组连接；具体的，第k气源连接管组包括Qk个第k子气源连接管，Qk个第k子气源连接管分别为第一个第k子气源连接管至第Qk个第k子气源连接管，第qk个第k子切换阀适于切换第qk个第k子气源连接管中的气体向第qk个第k子混合支路管或向第qk个第k子放空支路管传输。
参考图4，所述半导体生长设备包括：第一混合支路管组和第二混合支路管组，第一混合支路管组包括两个第一子混合支路管181，第二混合支路管组包括两个第二子混合支路管182，第一子混合支路管181和第二子混合支路管182均与第一混合主管道131连接；第一放空支路管组和第二放空支路管组，第一放空支路管组包括两个第一子放空支路管191，第二放空支路管组包括两个第二子放空支路管192，第一子放空支路管191和第二子放空支路管192均与放空主管道120连接；第一子切换阀161适于切换第一子反应气源141中的气体向第一子混合支路管181或向第一子放空支路管191传输，第二子切换阀171适于切换第二子反应气源151中的气体向第二子混合支路管182或向第二子放空支路管192传输，具体的，一个第一子切换阀161适于切换一个第一子反应气源141中的气体向一个第一子混合支路管181或向一个第一子放空支路管191传输，一个第二子切换阀171适于切换一个第二子反应气源151中的气体向一个第二子混合支路管182或向一个第二子放空支路管192传输。
所述半导体生长设备还包括：第一生长连接管至第M生长连接管，第一生长连接管至第M生长连接管均与所述生长主管道110连接；第一放空连接管至第M放空连接管，第一放空连接管至第M放空连接管均与所述放空主管道120连接。第j生长放空切换阀适于切换第j混合主管道中的气体向第j生长连接管或向第j放空连接管传输。
参考图4，M等于1，相应的，所述半导体生长设备包括：第一生长放空切换阀301；所述半导体生长设备还包括：第一生长连接管201；第一放空连接管202；第一生长放空切换阀301适于切换第一混合主管道131中的气体向第一生长连接管201或向第一放空连接管202传输。
需要说明的是，第一混合主管道131中的气体自第k子混合支路管至第一生长放空切换阀的方向传输。
所述半导体生长设备还包括：与生长主管道110连接的第一生长支管组至第N生长支管组，第k生长支管组包括Qk个第k子生长支管（未标示）；第一附加放空支管组至第N附加放空支管组，第k附加放空支管组包括Qk个第k子附加放空支管；第一附加切换阀组至第N附加切换阀组，第k附加切换阀组包括Qk个第k子附加切换阀；第qk个第k子切换阀适于切换第qk个第k子反应气源中的气体向第qk个第k子混合支路管或向第qk个第k子附加放空支管传输，第qk个第k子附加放空支管通过第qk个第k子附加切换阀向第qk个第k子放空支路管或向第qk个第k子生长支管传输。
生长主管道110沿着生长主管道110的延伸方向上具有相对的第一端和第二端，第一端与所述反应室100连接，第二端密封。当存在第一生长支管组至第N生长支管组时，第一生长支管组至第N生长支管组与生长主管道110的连接处均位于第一端和第二端之间。
所述半导体生长设备包括金属有机物化学气相沉积设备。
实施例2
本实施例与前一实施例的区别在于：M大于等于2，且M小于或等于N，第k切换阀组适于切换第k反应气源组中的气体向第j混合主管道传输或向放空主管道传输。
第k反应气源组包括若干个第k子反应气源，具体的，第k反应气源组包括Qk个第k子反应气源，Qk个第k子反应气源分别为第一个第k子反应气源至第Qk个第k子反应气源。Qk个第k子反应气源中的气体不同。Qk为大于等于2的整数。若干个第k子反应气源中的气体不同。
第k切换阀组包括若干个第k子切换阀，具体的，第k切换阀组包括Qk个第k子切换阀，Qk个第k子切换阀分别为第一个第k子切换阀至第Qk个第k子切换阀。第k切换阀组中第k子切换阀的数量等于第k反应气源组中第k子反应气源的数量，一个第k子切换阀一一对应一个第k子反应气源。
本实施例中，半导体生长设备还包括：第一混合支路管组至第N混合支路管组,第k混合支路管组包括若干个第k子混合支路管，第一混合主管道至第M混合主管道中任意一个第j混合主管道与若干第k子混合支路管中的部分第k子混合支路管连接。具体的，第k混合支路管组包括Qk*M个第k子混合支路管；第j混合主管道与Qk个第k子混合支路管连接；第k放空支路管组包括Qk个第k子放空支路管。第M*（qk-1）+1个第k子混合支路管至第M*qk个第k子混合支路管分别与第一混合主管道至第M混合主管道对应连接，第M*（qk-1）+1个第k子混合支路管至第M*qk个第k子混合支路管中的任意两个第k子混合支路管与不同的混合主管道连接。qk为大于等于1且小于等于Qk的整数；第k放空支路管组包括第一个第k子放空支路管至第Qk个第k子放空支路管；第k切换阀组包括第一个第k子切换阀至第Qk个第k子切换阀。第qk个第k子切换阀适于切换第qk个第k子反应气源中的气体向第M*（qk-1）+1个第k子混合支路管至第M*qk个第k子混合支路管中任意一个第k子混合支路管或向第qk个第k子放空支路管传输。
第M*（qk-1）+1个第k子混合支路管至第M*qk个第k子混合支路管分别与第一混合主管道至第M混合主管道对应连接，指的是，第M*（qk-1）+1个第k子混合支路管与第一混合主管道连接，第M*（qk-1）+2个第k子混合支路管与第二混合主管道连接，第M*qk个第k子混合支路管与第M混合主管道连接，依次类推。
半导体生长设备还包括：第一气源连接管组至第N气源连接管组，第k气源连接管组包括Qk个第k子气源连接管，Qk个第k子气源连接管分别为第一个第k子气源连接管至第Qk个第k子气源连接管，第qk个第k子气源连接管与第qk个第k子反应气源连接。第qk个第k子切换阀适于切换第qk个第k子气源连接管中的气体向第M*（qk-1）+1个第k子混合支路管至第M*qk个第k子混合支路管中任意一个第k子混合支路管或向第qk个第k子放空支路管传输。
参考图5，M大于等于2，且M等于N。所述半导体生长设备包括：反应室100；生长主管道110；放空主管道120；第一反应气源组140和第二反应气源组150，第一反应气源组140包括两个第一子反应气源141，Q1等于2，两个第一子反应气源分别为第一个第一子反应气源和第二个第一子反应气源，第二反应气源组150包括两个第二子反应气源151，Q2等于2，两个第二子反应气源分别为第一个第二子反应气源和第二个第二子反应气源；第一切换阀组160和第二切换阀组170，第一切换阀组160包括两个第一子切换阀161，两个第一子切换阀分别为第一个第一子切换阀和第二个第一子切换阀，第二切换阀组170包括两个第二子切换阀171，两个第二子切换阀分别为第一个第二子切换阀和第二个第二子切换阀；第一混合支路管组和第二混合支路管组，第一混合支路管组包括四个第一子混合支路管281，四个第一子混合支路管分别为第一个第一子混合支路管、第二个第一子混合支路管、第三个第一子混合支路管和第四个第一子混合支路管，第一个第一子混合支路管和第二个第一子混合支路管分别与第一混合主管道至第二混合主管道对应连接，第三个第一子混合支路管和第四个第一子混合支路管分别与第一混合主管道至第二混合主管道对应连接；第二混合支路管组包括四个第二子混合支路管282，四个第二子混合支路管分别为第一个第二子混合支路管、第二个第二子混合支路管、第三个第二子混合支路管和第四个第二子混合支路管，第一个第二子混合支路管和第二个第二子混合支路管分别与第一混合主管道和第二混合主管道对应连接，第三个第二子混合支路管和第四个第二子混合支路管分别与第一混合主管道和第二混合主管道对应连接；第一放空支路管组和第二放空支路管组，第一放空支路管组包括两个第一子放空支路管191，两个第一子放空支路管分别为第一个第一子放空支路管和第二个第一子放空支路管，第二放空支路管组包括两个第二子放空支路管192，两个第二子放空支路管分别为第一个第二子放空支路管和第二个第二子放空支路管，第一子放空支路管191和第二子放空支路管192均与放空主管道120连接；第一个第一子切换阀适于切换第一个第一子反应气源中的气体向第一个第一子混合支路管、第二个第一子混合支路管或第一个第一子放空支路管传输；第二个第一子切换阀适于切换第二个第一子反应气源中的气体向第三个第一子混合支路管、第四个第一子混合支路管或第二个第一子放空支路管传输；第一个第二子切换阀适于切换第一个第二子反应气源中的气体向第一个第二子混合支路管、第二个第二子混合支路管或第一个第二子放空支路管传输；第二个第二子切换阀适于切换第二个第二子反应气源中的气体向第三个第二子混合支路管、第四个第二子混合支路管或第二个第二子放空支路管传输。
参考图5，半导体生长设备还包括：第一气源连接管组至第二气源连接管组，第一气源连接管组包括两个第一子气源连接管，两个第一子气源连接管分别为第一个第一子气源连接管和第二个第一子气源连接管；第一个第一子气源连接管与第一个第一子反应气源连接，第二个第一子气源连接管与第二个第一子反应气源连接；第二气源连接管组包括两个第二子气源连接管，两个第二子气源连接管分别为第一个第二子气源连接管和第二个第二子气源连接管，第一个第二子气源连接管与第一个第二子反应气源连接，第二个第二子气源连接管与第二个第二子反应气源连接。第一个第一子切换阀适于切换第一个第一子气源连接管中的气体向第一个第一子混合支路管、第二个第一子混合支路管或第一个第一子放空支路管传输；第二个第一子切换阀适于切换第二个第一子气源连接管中的气体向第三个第一子混合支路管、第四个第一子混合支路管或第二个第一子放空支路管传输；第一个第二子切换阀适于切换第一个第二子气源连接管中的气体向第一个第二子混合支路管、第二个第二子混合支路管或第一个第二子放空支路管传输；第二个第二子切换阀适于切换第二个第二子气源连接管中的气体向第三个第二子混合支路管、第四个第二子混合支路管或第二个第二子放空支路管传输。
所述半导体生长设备还包括：第一生长连接管至第M生长连接管，第一生长连接管至第M生长连接管均与所述生长主管道连接；第一放空连接管至第M放空连接管，第一放空连接管至第M放空连接管均与所述放空主管道连接。第j生长放空切换阀适于切换第j混合主管道中的气体向第j生长连接管或向第j放空连接管传输。
参考图5，M等于2，所述半导体生长设备包括：第一生长连接管201和第二生长连接管203；第一放空连接管202和第二放空连接管204；第一生长放空切换阀301和第二生长放空切换阀302；第j生长放空切换阀适于切换第j混合主管道中的气体向第j生长连接管或向第j放空连接管传输；第一生长放空切换阀301适于切换第一混合主管道131中的气体向第一生长连接管201或向第一放空连接管202传输；第二生长放空切换阀302适于切换第二混合主管道132中的气体向第二生长连接管203或向第二放空连接管204传输。
所述半导体生长设备还包括：与生长主管道110连接的第一生长支管组至第N生长支管组，第k生长支管组包括Qk个第k子生长支管（未标示）；第一附加放空支管组至第N附加放空支管组，第k附加放空支管组包括Qk个第k子附加放空支管；第一附加切换阀组至第N附加切换阀组，第k附加切换阀组包括Qk个第k子附加切换阀；第qk个第k子切换阀适于切换第qk个第k子反应气源中的气体向第M*（qk-1）+1个第k子混合支路管至第M*qk个第k子混合支路管中任意一个第k子混合支路管或向第qk个第k子附加放空支管传输；第qk个第k子附加放空支管通过第qk个第k子附加切换阀向第qk个第k子放空支路管或向第qk个第k子生长支管传输。
关于本实施例与前一实施例相同的内容，不再详述。
需要说明的是，在上述实施例1和实施例2中，还包括：共用气源，所述共用气源适于给生长主管道110中通入，在中断生长处理之前、之后和中断生长处理的过程中，共用气源保持持续通入。例如，共用气源包括AsH3。
实施例3
本实施例提供一种半导体结构的制备方法，采用上述的半导体生长设备，包括以下步骤：
步骤S1:第k1切换阀组控制第k1反应气源组中的气体向第j1混合主管道传输，第j1混合主管中具有第k1反应混合气体；k1为大于等于1且小于等于N的整数;
步骤S2:第j1生长放空切换阀切换第j1混合主管道中的第k1反应混合气体向生长主管道传输；
步骤S3:第j1生长放空切换阀切换第j1混合主管道中的第k1反应混合气体向生长主管道传输之后，第一生长放空切换阀至第M生长放空切换阀均切换至与放空主管道连通使得反应室内进行中断生长处理；
步骤S4:第k2切换阀组控制第k2反应气源组中的气体向第j2混合主管道传输，第j2混合主管中具有第k2反应混合气体；k2为大于等于1且小于等于N的整数,且k2不等于k1；j2等于或者不等于j1；
步骤S5:进行中断生长处理之后，第j2生长放空切换阀切换第j2混合主管道中的第k2反应混合气体向生长主管道传输。
当M等于1时，第k1切换阀组控制第k1反应气源组中的气体向第j1混合主管道传输的步骤为：第k1切换阀组控制第k1反应气源组中的气体向第一混合主管道传输；第j1生长放空切换阀切换第j1混合主管道中的第k1反应混合气体向生长主管道传输的步骤为：第一生长放空切换阀切换第一混合主管道中的第k1反应混合气体向生长主管道传输；进行中断生长处理的过程中或进行中断生长处理之后，第k2切换阀组控制第k2反应气源组中的气体向第j2混合主管道传输；第k2切换阀组控制第k2反应气源组中的气体向第j2混合主管道传输的步骤为：第k2切换阀组控制第k2反应气源组中的气体向第一混合主管道传输；第j2生长放空切换阀切换第j2混合主管道中的第k2反应混合气体向生长主管道传输的步骤为：第一生长放空切换阀切换第一混合主管道中的第k2反应混合气体向生长主管道传输。
以图4的半导体生长设备为例进行说明，第一切换阀组控制第一反应气源组中的气体向第一混合主管道传输，第q1个第一子切换阀控制第q1个第一子反应气源中的气体向第q1个第一子混合支路管传输，使得第一混合主管中具有第一反应混合气体；第一生长放空切换阀切换第一混合主管道中的第一反应混合气体向生长主管道传输，具体的，第一生长放空切换阀切换第一混合主管道中的第一反应混合气体向第一生长连接管传输；第一生长放空切换阀切换第一混合主管道中的第一反应混合气体向生长主管道传输之后，第一生长放空切换阀切换至与放空主管道连通使得反应室内进行中断生长处理，具体的，第一生长放空切换阀切换至与第一放空连接管连通使得反应室内进行中断生长处理；进行中断生长处理的过程中或进行中断生长处理之后，第二切换阀组控制第二反应气源组中的气体向第一混合主管道传输，具体的，第q2个第二子切换阀控制第q2个第二子反应气源中的气体向第q2个第二子混合支路管传输，使得第二混合主管道中具有第二反应混合气体；进行中断处理之后，第一生长放空切换阀切换第一混合主管道中的第二反应混合气体向第一生长连接管传输。
当M大于等于2，且M等于N时，j2不等于j1，k1等于j1，k2等于j2。
在其他实施例中，还可以是，M大于等于2，且M小于N，在这种情况下，第qk个第k子反应气源中的气体能选择任意一个第j混合主管道进行气体混合并传输。在此情况下，还包括：在第k1切换阀组控制第k1反应气源组中的气体向第j1混合主管道传输之前或者之后，第k3切换阀组控制第k3反应气源组中的气体向第j3混合主管道传输，第j3混合主管中具有第k3反应混合气体；第j3生长放空切换阀切换第j3混合主管道中的第k3反应混合气体向生长主管道传输，第j3生长放空切换阀切换第j3混合主管道中的第k3反应混合气体向生长主管道传输的步骤和第j1生长放空切换阀切换第j1混合主管道中的第k1反应混合气体向生长主管道传输的步骤之间也设置中断生长处理；j3与j1相等；在另一个实施例中，在第k2切换阀组控制第k2反应气源组中的气体向第j2混合主管道传输之前或者之后，第k3切换阀组控制第k3反应气源组中的气体向第j3混合主管道传输，第j3混合主管中具有第k3反应混合气体；第j3生长放空切换阀切换第j3混合主管道中的第k3反应混合气体向生长主管道传输，第j3生长放空切换阀切换第j3混合主管道中的第k3反应混合气体向生长主管道传输的步骤和第j2生长放空切换阀切换第j2混合主管道中的第k2反应混合气体向生长主管道传输的步骤之间也设置中断生长处理；j3与j2相等。
k3为大于等于1且小于等于N的整数，k3不等于k1且不等于k2。
所述中断生长处理持续的时间为1秒-10秒。
需要说明的是，在进行步骤1至步骤5的过程中，所述共用气源给生长主管道110中持续通入。
进入反应室内的第k1反应混合气体反应形成了第k1半导体膜，进入反应室内的第k2反应混合气体反应形成了第k2半导体膜。第k1半导体膜的形成步骤和第k2半导体膜的形成步骤之间，进行了中断处理，中断处理有助于消除第k1反应混合气体反应后的残余源材料在第k1半导体膜的表面的停留，有利于第k2反应混合气体在反应室内更快建立稳定的浓度梯度；其次，中断处理使得第k1反应混合气体在进入反应室之前在第j1混合主管道中进行了充分的混合，因此第k1反应气源组中不同的第k1子反应气源中的气体进入反应室内的时间完全一致。综上，提高了第k1半导体膜和第k2半导体膜的界面陡峭性。
其次，通过减小外延层生长速率、增加生长间断，可以减小气体停顿时间，有利于更快建立稳定的浓度梯度。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (14)

1.一种半导体生长设备，其特征在于，包括：
反应室；
生长主管道，所述生长主管道的一端与所述反应室连接；
放空主管道；
第一混合主管道至第M混合主管道，M为大于或等于1的整数；
第一反应气源组至第N反应气源组，N为大于或等于2的整数；
第一切换阀组至第N切换阀组，第k切换阀组适于控制第k反应气源组中的气体向第j混合主管道传输；k为大于等于1且小于等于N的整数；j为大于等于1且小于等于M的整数；
第一生长放空切换阀至第M生长放空切换阀，第j生长放空切换阀适于切换第j混合主管道中的气体向生长主管道或向放空主管道传输。
2.根据权利要求1所述的半导体生长设备，其特征在于，M等于1；第k切换阀组适于切换第k反应气源组中的气体向第一混合主管道或向放空主管道传输。
3.根据权利要求2所述的半导体生长设备，其特征在于，还包括：第一混合支路管组至第N混合支路管组，第一混合支路管组至第N混合支路管组均与第一混合主管道连接；第一气源连接管组至第N气源连接管组，第k气源连接管组与第k反应气源组连接；第一放空支路管组至第N放空支路管组，第k切换阀组适于切换第k气源连接管组中的气体向第k混合支路管组或向第k放空支路管组传输。
4.根据权利要求3所述的半导体生长设备，其特征在于，第k混合支路管组包括第一个第k子混合支路管至第Qk个第k子混合支路管；第k放空支路管组包括第一个第k子放空支路管至第Qk个第k子放空支路管；第k气源连接管组包括第一个第k子气源连接管至第Qk个第k子气源连接管；第k切换阀组包括第一个第k子切换阀至第Qk个第k子切换阀；
第qk个第k子切换阀适于切换第qk个第k子气源连接管中的气体向第qk个第k子混合支路管或向第qk个第k子放空支路管传输；qk为大于等于1且小于等于Qk的整数。
5.根据权利要求1所述的半导体生长设备，其特征在于，M大于等于2，且M小于或等于N；第k切换阀组适于切换第k反应气源组中的气体向第j混合主管道传输或向放空主管道传输。
6.根据权利要求5所述的半导体生长设备，其特征在于，还包括：第一混合支路管组至第N混合支路管组，第k混合支路管组包括Qk*M个第k子混合支路管，第M*（qk-1）+1个第k子混合支路管至第M*qk个第k子混合支路管分别与第一混合主管道至第M混合主管道对应连接，qk为大于等于1且小于等于Qk的整数；第k放空支路管组包括第一个第k子放空支路管至第Qk个第k子放空支路管；第k切换阀组包括第一个第k子切换阀至第Qk个第k子切换阀；
第qk个第k子切换阀适于切换第qk个第k子反应气源中的气体向第M*（qk-1）+1个第k子混合支路管至第M*qk个第k子混合支路管中任意一个第k子混合支路管或向第qk个第k子放空支路管传输。
7.根据权利要求6所述的半导体生长设备，其特征在于，第一气源连接管组至第N气源连接管组，第k气源连接管组包括第一个第k子气源连接管至第Qk个第k子气源连接管，第qk个第k子气源连接管与第qk个第k子反应气源连接；
第qk个第k子切换阀适于切换第qk个第k子气源连接管中的气体向第M*（qk-1）+1个第k子混合支路管至第M*qk个第k子混合支路管中任意一个第k子混合支路管或向第qk个第k子放空支路管传输。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的半导体生长设备，其特征在于，还包括：第一生长连接管至第M生长连接管，第一生长连接管至第M生长连接管均与所述生长主管道连接；第一放空连接管至第M放空连接管，第一放空连接管至第M放空连接管均与所述放空主管道连接；
第j生长放空切换阀适于切换第j混合主管道中的气体向第j生长连接管或向第j放空连接管传输。
9.根据权利要求1所述的半导体生长设备，其特征在于，所述半导体生长设备包括金属有机物化学气相沉积设备。
10.一种半导体结构的制备方法，采用权利要求1至9任意一项所述的半导体生长设备，其特征在于，包括：
第k1切换阀组控制第k1反应气源组中的气体向第j1混合主管道传输，第j1混合主管中具有第k1反应混合气体；k1为大于等于1且小于等于N的整数；
第j1生长放空切换阀切换第j1混合主管道中的第k1反应混合气体向生长主管道传输；
第j1生长放空切换阀切换第j1混合主管道中的第k1反应混合气体向生长主管道传输之后，第一生长放空切换阀至第M生长放空切换阀均切换至与放空主管道连通使得反应室内进行中断生长处理；
第k2切换阀组控制第k2反应气源组中的气体向第j2混合主管道传输，第j2混合主管中具有第k2反应混合气体；k2为大于等于1且小于等于N的整数,且k2不等于k1；j2等于或者不等于j1；
进行中断生长处理之后，第j2生长放空切换阀切换第j2混合主管道中的第k2反应混合气体向生长主管道传输。
11.根据权利要求10所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，M等于1；第k1切换阀组控制第k1反应气源组中的气体向第j1混合主管道传输的步骤为：第k1切换阀组控制第k1反应气源组中的气体向第一混合主管道传输；
第j1生长放空切换阀切换第j1混合主管道中的第k1反应混合气体向生长主管道传输的步骤为：第一生长放空切换阀切换第一混合主管道中的第k1反应混合气体向生长主管道传输；
进行中断生长处理的过程中或进行中断生长处理之后，第k2切换阀组控制第k2反应气源组中的气体向第j2混合主管道传输；
第k2切换阀组控制第k2反应气源组中的气体向第j2混合主管道传输的步骤为：第k2切换阀组控制第k2反应气源组中的气体向第一混合主管道传输；
第j2生长放空切换阀切换第j2混合主管道中的第k2反应混合气体向生长主管道传输的步骤为：第一生长放空切换阀切换第一混合主管道中的第k2反应混合气体向生长主管道传输。
12.根据权利要求10所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，M大于等于2，且M等于N；j2不等于j1，k1等于j1，k2等于j2。
13.根据权利要求10所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，M大于等于2，且M小于N；
还包括：在第k1切换阀组控制第k1反应气源组中的气体向第j1混合主管道传输之前或者之后，第k3切换阀组控制第k3反应气源组中的气体向第j3混合主管道传输，第j3混合主管中具有第k3反应混合气体；第j3生长放空切换阀切换第j3混合主管道中的第k3反应混合气体向生长主管道传输；j3与j1相等；
或者，在第k2切换阀组控制第k2反应气源组中的气体向第j2混合主管道传输之前或者之后，第k3切换阀组控制第k3反应气源组中的气体向第j3混合主管道传输，第j3混合主管中具有第k3反应混合气体；第j3生长放空切换阀切换第j3混合主管道中的第k3反应混合气体向生长主管道传输；j3与j2相等；
k3为大于等于1且小于等于N的整数，k3不等于k1且不等于k2。
14.根据权利要求10所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述中断生长处理持续的时间为1秒-10秒。
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