本发明专利技术涉及在至少一个基材(5)上沉积至少一层特别是晶体层的装置，该装置具有用于放置至少一个基材(5)的基座(2)，该基座形成处理室(1)的底部，该装置具有用于形成处理室(1)的顶部的盖板(3)，以及具有用于引入处理气体以及载气的气体入口元件(4)，在处理室中作为热输入的结果，该处理气体被分解为层形成组分，其中在基座(2)下设置彼此相邻的多个加热区域(H1-H8)，利用这些加热区域将特别是不同的热输出引入到基座(2)从而加热面向处理室(1)的基座表面，以及加热位于处理室(1)内的气体，在盖板(3)上提供与盖板(3)热偶联的热散逸元件(8)以散逸从基座(2)传输到盖板(3)的热。为了提高沉积处理的晶体质量和效率，设定盖板(3)和热散逸元件(8)之间的传热偶联在不同的位置是不同的，具有高导热率的传热偶联区域(Z1-Z8)在位置上对应于高热输出的加热区域(H1-H8)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有在不同位置以不同方式与热散逸元件偶联的盖板的MOCVD反应器本专利技术涉及在至少一个基材上沉积至少一层特别是晶体层的装置，该装置具有用于放置至少一个基材的基座，该基座形成处理室的底部，该装置具有用于形成处理室的顶部的盖板，以及具有用于引入处理气体以及载气的气体入口元件，在处理室中作为热输入的结果，该处理气体被分解为层形成组分，其中在基座下设置彼此相邻的多个加热区域，利用这些加热区域将特别是不同的热输出引入到基座从而加热面向处理室的基座表面，以及加热位于处理室内的气体，在盖板上提供与盖板热偶联的热散逸元件以散逸从基座传输到盖板的热。本专利技术还涉及使用这样的装置以进行涂布处理。US 4，961，399 A描述了如下装置，该装置用于在围绕旋转对称的处理室的中心的基座上的多个基材上沉积[族]III-V[化合物]层。气体入口元件位于处理室的中心以用于引入至少一种氢化物，例如NH3、AsH3或PH3。有机金属化合物，例如TMGa、TiOn或TMAl也通过气体入口元件引入到处理室中。还将载气(例如氢或氮)与这些处理气体一起引入到处理室中。从底部加热该基座。加热通过热辐射或高频耦合(Hoch-frequenzeinkopplung) 实现。参考DE 102 47 921 Al，其涉及将这样的加热器垂直放置在基座下。该处理室在水平方向延伸，并且通过盖板从上面划界。US 4，961，399描述了由石英制成的盖板，其通过水平间隙与反应器盖相间隔。DE 100 43 599 Al描述了由大量环形元件构成的在固体板 (massive Platte)下延伸的盖板。DE 10 2004 009 130 Al描述了 MOCVD反应器具有对称围绕中心气体入口元件的处理室，该气体入口元件形成在垂直方向上彼此重叠的入口气体区域。通过中间区域将 [族]III组分引入到处理室中，以及通过两个外部气体入口区域向处理室引入作为[族]V 组分的氢化物。处理室内部的水平温度分布取决于加热器的局部热输出(即局部热传输速率)和其它因素。将该加热器分成不同的加热区域，这些加热区域沿处理室中的处理气体流动方向在水平方向上彼此相邻。针对旋转对称的处理室，围绕中心以螺旋方式设置该加热区域。 每个加热区域具有其各自独立的热输出，从而可以在不同的位置向基座输入每单位时间不同量的能量。通过由面向处理室的基座表面向处理室的顶部(即盖板)的热辐射或热传输使能量发生向上散逸。位于盖板后部的固体板(即反应器壁)用作热散逸元件。当使用MOCVD方法沉积[族]III-V[化合物]层时，在不同的处理气体之间可能会发生不期望的均勻(homogeneous)的气相反应。当两种处理气体NH3和TMGa，例如混合在一起时，在NH3存在下，在TMGa分解的过程中会形成具有NH3的副产物，这被认为是加合物形成。该加合物形成可能会在有机金属的最终/最高分解温度发生，例如，TMGa在100°C 分解，首先分解为DMGa，然后仅在约500°C经由MMGa被分解为(ia。该部分分解过程得到的中间产物与氢化物反应。得到的化合物可以在气相凝聚从而形成簇，这被认为是成核。从原理上知道这两种现象，但是并不了解在MOCVD过程中在限定的几何结构中这些化学物质之间精确的进程和关系。认为这些气相寄生(pamsitar)行为同晶体生长的质量、生长速率的限制、以及非常昂贵的前体的转化效率有关。另外，热泳在与温度梯度相反的方向向形成处理室的盖板传输生成的颗粒，在盖板上的颗粒容易掉下，从而大大降低了产率并且损害晶体的质量。然而，提高沉积层的晶体质量需要在总压600mbar或更高的条件下进行该处理， 以提高在生长表面的有效的族V过量。因此，进行了内部研究以调查处理压力(其确定反应物之间的自由程)、处理室中的气体混合物的传播时间(其确定反应的可能性)、以及反应物的浓度(其确定反应的丰度 (haufigkeit))之间的重要关系，并且分析处理室中的等温分布。一个重大的发现在于当将形成处理室的盖板的温度设定为高于500°C时，寄生损失的量可被大大减少。特别重要的是放射式温度分布是非常均勻的。到目前为止设计中出现的梯度阻碍了提高的盖板温度所带来的正面效果。其它重大的发现在于覆盖形成处理室的盖板的寄生产物的性质从松散的粉末变为牢固的薄膜。为了确保使用形成处理室的盖板的良好性质，热管理必须包括可调节的均勻的温度分布。DE 10043599 Al描述了另外的加热器，其还可以对处理室的顶部进行加热。如果省略这样的加热器，并且仅通过来自基座的热传输来加热盖板，则盖板的局部温度彼此之间会有很大不同。这些温度梯度会导致盖板上的机械负荷，且其存在在一定数量的热循环后盖板可能会损坏的风险。该高温度梯度可能还会引起盖板的变形。针对直径为600mm或更大的处理室，以及针对处理室内最高达IOOOmbar的总压力，这些变形将对层生长产生不良影响。在基材上的生长在基材温度(即基材正下方的气相温度)条件下发生，在这样的温度下生长是动力学受限的。按照如下方式选择该温度使得通过穿过边界层的扩散过程到达基材的所有的反应物在基材表面上具有足够的时间以寻找到它们形成单晶 (Einkristall)时的最适合的热力学位置。因此，生长温度高于由扩散控制的沉积处理的温度。因此，本专利技术的目的在于提供方法，借助该方法可以对常规类型的装置进行优化从而提高晶体质量以及提高在其中进行的沉积处理的效率。通过列出在权利要求中的本专利技术实现了该目的，从属权利要求不仅表示对其所从属的权利要求的有利改进，也表示该目的独立的成果。本专利技术首先和主要是提供位于盖板和热散逸元件之间不同位置的传热偶联。具有高导热率的区域在位置上对应于加热区域，其中在该加热区域高热输出被导入到基座中。 结果，仅通过由基座提供的热对盖板进行加热。在每单位时间大量热量被输送给盖板的位置，由于高导热率每单位时间也有大量热量被输送走。在每单位时间向盖板输送的热量较少的位置，相应地，被输送走的热量也较小。结果使得在盖板上的不同位置处的温度差异 (即水平温度梯度)小于现有技术。优选通过盖板和热散逸元件之间的水平间隙形成传热偶联区域(Warmeleitkopplungszonen)。为了使这些传热区域具有局部不同的导热率，该间隙的高度在局部具有不同的值。每个传热偶联区域的间隙高度取决于与特定的传热偶联区域相关的加热区域的热输出。相互关联的传热偶联区域和加热区域在垂直方向上一个位于另一个的正上方。如果加热区域设置成环状围绕中心，该传热偶联区域也设置成环状围绕中心。接近气体入口元件的加热区域与位于基材下方位置的加热区域相比，通常提供更低的热输出。但是，不仅仅是与气体入口区域相关的加热区域在降低的热输出条件下操作。 位于远离气体入口元件且接近气体出口元件的加热区域也在降低的热输出条件下操作。结果，就盖板和热散逸元件之间的水平间隙的高度而言，使与位于气体入口区域和气体出口区域之间的生长区域(基材位于其中)的水平间隙相比，在气体入口区域的位置和气体出口区域的位置的水平间隙更大。对水平间隙划界的热散逸元件的下表面可以具有阶梯型或平滑弯曲的轮廓线的横截面。由此使得水平间隙的间隙高度在处理气体流动的方向上以阶梯型或连续方式变化。水平间隙的下部本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.03.16 DE 102009003624.5;2010.02.25 DE 10201001.在至少一个基材( 上沉积至少一层特别是晶体层的装置，该装置具有 用于放置至少一个基材(5)的基座O)，该基座形成处理室(1)的底部；用于形成处理室(1)的顶部的盖板(3)，以及具有用于引入处理气体以及载气的气体入口元件G)，在处理室中作为热输入的结果， 该处理气体被分解为层形成组分，其中在基座( 下设置彼此相邻的多个加热区域(H1-H8)，利用这些加热区域将特别是不同的热输出 )引入到基座⑵从而加热面向处理室⑴的基座表面，以及加热位于处理室(1)内的气体，在盖板C3)上提供与盖板C3)热偶联的热散逸元件(8)以散逸从基座(2) 传输到盖板C3)的热，其特征在于，盖板C3)和热散逸元件(8)之间的传热偶联在不同的位置是不同的。2.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述具有高导热率的传热偶联区域(Z1-Z8)在位置上相应于高热输出的加热区域(H1-H8)。3.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，由盖板C3)和热散逸元件(8) 之间的水平间隙(9)形成的所述传热偶联区域(Z1-Z8)在不同的位置具有不同的间隙高度 (S1-S8),特别是每个传热偶联区域(Z1-Z8)的间隙高度(S1-S8)取决于位于传热偶联区域(Z1-Z8)垂直下方的各加热区域(H1-H8)的热输出(^1, 2)。4.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，位于邻近所述气体入口元件 (4)的气体入口区域的位置的间隙高度(S1, S2)和位于远离所述气体入口元件的气体出口区域的位置的间隙高度(S7，S8)大于生长区域的间隙高度(S3-S6)，该生长区域位于气体入口区域和气体出口区域之间并且至少放置一个基材(5)。5.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，面向所述盖板(3)并且划界水平间隙(9)的热散逸元件(8)的表面具有阶梯型或平滑曲线型。6.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，所述水平间隙(9)与排气气体入口(16)相连使得排气气体流过水平间隙(9)。7.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，处理室的中心对称设计，所述气体入口元件(4)位于对称中心，在其周围设置环状的盖板C3)和环状的热散逸元件(8)，该热散逸元件(8)特别是由相邻的环...
【专利技术属性】
技术研发人员：D布赖恩，R普谢，W弗兰肯，
申请(专利权)人：艾克斯特朗欧洲公司，
类型：发明
国别省市：
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