Cvd反應(yīng)器的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種CVD反應(yīng)器的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)(2)，其具有進(jìn)氣殼體，進(jìn)氣殼體具有至少一個(gè)可由第一輸送管(21)輸送第一處理氣體的第一氣體分配腔(5)，第一氣體分配腔(5)具有多個(gè)分別設(shè)計(jì)為管件的氣體管道(8)，氣體管道(8)伸入安置于進(jìn)氣殼體壁(10)前方的排氣板(14)的第一開口(16)內(nèi)，并且第一處理氣體通過氣體管道(8)進(jìn)入設(shè)置于排氣板(14)下方的處理室內(nèi)，并且進(jìn)氣機(jī)構(gòu)(2)還具有設(shè)置在進(jìn)氣殼體壁(10)和排氣板(14)之間的間隔空間(20)。設(shè)置有與進(jìn)氣殼體壁(10)鄰接的冷卻劑室(7)，冷卻劑可被送入冷卻劑室(7)內(nèi)，用于冷卻進(jìn)氣殼體壁(10)以及與被冷卻的進(jìn)氣殼體壁(10)傳熱連接的氣體管道(8)的管口(8')，其中，排氣板(14)與進(jìn)氣殼體壁(10)之間不傳熱，從而使得受到來自于處理室(22)的熱輻射的排氣板(14)相比于伸入到排氣板(14)的開口(16)內(nèi)的管口(8')被更大程度地加熱。
【專利說明】CVD反應(yīng)器的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)
[0001]本發(fā)明涉及一種CVD(化學(xué)氣相沉積)反應(yīng)器的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)，其具有進(jìn)氣殼體，所述進(jìn)氣殼體具有至少一個(gè)可由第一輸送管輸送第一處理氣體的第一氣體分配腔，所述第一氣體分配腔具有多個(gè)分別設(shè)計(jì)為管件的氣體管道，所述氣體管道伸入安置于進(jìn)氣殼體壁前方的排氣板的第一開口內(nèi)，并且所述第一處理氣體通過所述氣體管道進(jìn)入設(shè)置于所述排氣板下方的處理室內(nèi)，并且所述進(jìn)氣機(jī)構(gòu)還具有設(shè)置在所述進(jìn)氣殼體壁和所述排氣板之間的間隔空間。
[0002]US2009/0169744A1及US2006/0263522A1分別揭露一種進(jìn)氣機(jī)構(gòu)，其中氣體分配
腔通過小型管件與處理室頂部相連接。被送入氣體分配腔的處理氣體可經(jīng)由小型管件進(jìn)入設(shè)于排氣板下方的處理室。處理室頂部在此構(gòu)成排氣板，此排氣板構(gòu)成氣體分配腔之殼體壁。
[0003]DE103 20 597A1描述了用兩種處理氣體沉積半導(dǎo)體層的方法與裝置，其中處理氣體通過進(jìn)氣機(jī)構(gòu)被送入處理室。
[0004]DE697 06 248T2描述一種設(shè)計(jì)為蓮蓬頭的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)，其中氣體管道分布于三角形頂點(diǎn)。該進(jìn)氣機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)有用于冷卻進(jìn)氣殼體壁的冷卻室。
[0005]US6, 544, 341B1描述一種由多個(gè)相疊布置的腔室構(gòu)成的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)，該進(jìn)氣機(jī)構(gòu)包括多個(gè)分布于等邊三角形的頂點(diǎn)的排氣口。
[0006]US7, 976，631B2 描述一種具有被冷卻的結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)，被冷卻的結(jié)構(gòu)自進(jìn)氣殼體壁朝處理室方向突出。
[0007]US2006/0021574A1描述一種進(jìn)氣機(jī)構(gòu)，其中處理氣體流過多孔排氣板。
[0008]DElO 2006 018 515A1的圖3和4描述一種作為CVD反應(yīng)器的組成部分的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)。該進(jìn)氣機(jī)構(gòu)呈蓮蓬頭狀，且布置于處理室上方，而該處理室的底部由基座構(gòu)成，待涂覆的基板、尤其半導(dǎo)體基板可平放于基座上。進(jìn)氣機(jī)構(gòu)下方設(shè)有排氣板，此排氣板在沉積過程中與進(jìn)氣殼體壁接觸。為了清洗排氣板，可將其朝基座方向移動(dòng)。由于進(jìn)氣機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣殼體壁被冷卻并且僅基座被加熱，因此憑借該措施為排氣板加熱，使得排氣板通過導(dǎo)入侵蝕氣體如HCl能清除伴生的沉積物。
[0009]在具有進(jìn)氣機(jī)構(gòu)的CVD反應(yīng)器中，其中處理室頂部自身由進(jìn)氣殼體壁構(gòu)成，被冷卻的進(jìn)氣殼體壁上會(huì)發(fā)生伴生的生長(zhǎng)現(xiàn)象。致使處理室內(nèi)形成非期望的粒子。此外還可能堵塞氣體輸送管的管口。從而常須以機(jī)械方式清洗進(jìn)氣機(jī)構(gòu)。為了清洗進(jìn)氣機(jī)構(gòu)的出氣端，必須打開整個(gè)反應(yīng)器殼體。
[0010]因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供能延長(zhǎng)清洗周期的措施。
[0011]由上述現(xiàn)有技術(shù)已知的排氣板具有可供處理氣體穿過的開口。排氣板雖與被冷卻的進(jìn)氣殼體壁接觸。然而處理氣體穿過處理室時(shí)所產(chǎn)生的傳熱效應(yīng)或基座所產(chǎn)生的熱輻射效應(yīng)能為排氣板加熱。排氣板開口的管口處由此達(dá)到一定溫度，使得處理氣體穿過開口時(shí)在此溫度下發(fā)生分解。分解產(chǎn)物會(huì)在管口區(qū)域內(nèi)相互發(fā)生反應(yīng)。這也可以引起氣相伴生反應(yīng)，從而產(chǎn)生非期望的加合物。
[0012]由此，本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供能減少非期望的預(yù)反應(yīng)的措施。[0013]在CVD反應(yīng)器中，其中處理室頂部直接被冷卻，由于散熱量較大必須施加較高的熱功率，用于將基座加熱至理想的處理溫度。
[0014]由此，本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提高能效。
[0015]在沉積過程中，其中使用氫化物、如砷化氫或磷化氫，該氫化物在處理室內(nèi)與第III主族的有機(jī)金屬化合物發(fā)生反應(yīng)，剩余水分會(huì)對(duì)層生長(zhǎng)產(chǎn)生不良影響。
[0016]由此，本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供相應(yīng)措施，以抑制水分所引發(fā)的影響。
[0017]至少一個(gè)所要解決的問題通過權(quán)利要求所描述的發(fā)明得以解決。
[0018]首先主要建議，排氣板與進(jìn)氣殼體壁之間不傳熱。反之，氣體管道的管口與進(jìn)氣殼體的被冷卻區(qū)域傳熱連接。若通過處理室的被加熱基座的輻射熱加熱進(jìn)氣機(jī)構(gòu)底面，則處理室頂部在排氣板區(qū)域內(nèi)的加熱程度可超過氣體管道的管口區(qū)域的加熱程度。為此，制造排氣板的材料的傳熱能力小于制造氣體管道的材料的傳熱能力。第一處理氣體通過氣體管道送入處理室，該氣體管道穿過進(jìn)氣殼體壁后繼續(xù)延伸。氣體管道是穿過被冷卻劑沖洗的冷卻室，而連接第一氣體分`配腔與處理室頂部的管件。根據(jù)本發(fā)明，氣體管道具有延長(zhǎng)部或者被如此延長(zhǎng)，而伸入與進(jìn)氣殼體壁相隔一定距離布置的排氣板的開口內(nèi)。氣體管道伸入排氣板的程度，可使得其管口與排氣板指向處理室的表面齊平。在此，管口表面不必與排氣板表面精準(zhǔn)齊平。允許乃至最好存在較小程度的尤其是圍繞氣體管道的間隙寬度數(shù)量級(jí)的梯級(jí)結(jié)構(gòu)。此外，排氣板與被冷卻的進(jìn)氣殼體壁之間不傳熱。為此，優(yōu)選通過間隙形式的間隔空間將排氣板與進(jìn)氣殼體壁隔開。該間隙優(yōu)選在排氣板的整個(gè)表面上延伸，使得排氣板僅在其邊緣上與進(jìn)氣機(jī)構(gòu)連接。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的改良方案規(guī)定，通過蓮蓬頭狀的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)可將至少一種其它處理氣體送入處理室。為此，進(jìn)氣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有第二氣體分配腔，該氣體分配腔同樣借助構(gòu)成氣體管道的小型管件與進(jìn)氣殼體壁相連接。這兩個(gè)氣體分配腔可相疊分層地布置。第二處理氣體優(yōu)選為第V主族的氫化物，用于輸送第二處理氣體的第二氣體輸送管匯入進(jìn)氣殼體壁與排氣板之間的間隙中。第二氣體管道的管口與進(jìn)氣殼體壁齊平。第一氣體管道優(yōu)選用于將第III主族元素的有機(jī)金屬化合物送入處理室，第一氣體管道的氣體管道延長(zhǎng)部?jī)?yōu)選與排氣板的指向處理室的底面齊平?？晒┑谝粴怏w管道的氣體管道延長(zhǎng)部穿過的開口的開口寬度優(yōu)選大于氣體管道延長(zhǎng)部的外徑，從而在氣體管道延長(zhǎng)部周圍形成環(huán)形間隙，被送入進(jìn)氣殼體壁與排氣板之間的間隙的氣體可穿過該環(huán)形間隙。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的改良方案規(guī)定，排氣板具有其它開口，被送入間隙的氣體可穿過其它開口。該氣體優(yōu)選為第二處理氣體，該第二處理氣體由此可進(jìn)入處理室。排氣板被分配給第二處理氣體的開口可對(duì)準(zhǔn)第二氣體管道的管口。構(gòu)成第一氣體管道的小型管件優(yōu)選由金屬構(gòu)成。氣體管道延長(zhǎng)部材料一體地與小型管件相連接。因此，氣體管道延長(zhǎng)部為構(gòu)成第一氣體管道的金屬小型管件的突伸于進(jìn)氣殼體壁之外的部段。通過這種設(shè)計(jì)，第一氣體管道的管口與進(jìn)氣機(jī)構(gòu)的被冷卻區(qū)段傳熱連接。由此，第一氣體管道的管口溫度低于經(jīng)第一氣體管道進(jìn)入處理室的第一處理氣體的分解溫度。相對(duì)于處理室頂部的“冷”的部段，排氣板可被加熱。排氣板與進(jìn)氣機(jī)構(gòu)的被冷卻區(qū)段之間不傳熱，并且通過來自基座的傳熱或熱輻射被加熱。第一處理氣體經(jīng)由“冷”的排氣口進(jìn)入處理室，同時(shí)第二處理氣體經(jīng)由“熱”的開口進(jìn)入處理室。[0021]在本發(fā)明的獨(dú)立改良方案中規(guī)定，第一輸送管在排氣板上分布于等邊三角形的頂點(diǎn)。由此，第一輸送管整體而言呈六邊形排布于排氣板的出氣面。第二處理氣體經(jīng)由排氣板上的第二排氣口進(jìn)入處理室，第二排氣口優(yōu)選位于該三角形中心。第二氣體管道的管口相應(yīng)地也分布于等邊三角形的頂點(diǎn)。第二處理氣體不但可經(jīng)由排氣板上被分配給第二處理氣體的開口進(jìn)入處理室。第二處理氣體還可經(jīng)由環(huán)繞氣體管道延長(zhǎng)部的環(huán)形間隙進(jìn)入處理室。沖洗氣體也可經(jīng)由該環(huán)形間隙進(jìn)入處理室，從而將兩種處理氣體之間的接觸轉(zhuǎn)移至氣體溫度較高的區(qū)域。但也可在結(jié)構(gòu)上改良第一氣體管道，以便能輸送沖洗氣體。例如可使第一氣體管道在直徑更大的管件內(nèi)延伸，從而在第一氣體管道周圍形成可將沖洗氣體送入處理室的環(huán)形間隙。兩個(gè)嵌套在一起的管件穿過排氣板上的開口與處理室連通。在此，也可在嵌套的小型管件周圍設(shè)置可將第二處理氣體送入處理室的環(huán)形間隙。還可利用形成于第一氣體管道周圍的環(huán)形間隙，將其它處理氣體送入處理室。[0022]在本發(fā)明的改良方案中規(guī)定，排氣板相對(duì)于進(jìn)氣殼體壁或基座高度可變地安置在反應(yīng)器殼體內(nèi)。如果在處理室內(nèi)對(duì)一或多個(gè)平放于基座上的基板進(jìn)行涂層涂覆，則排氣板處于運(yùn)行位置，在此運(yùn)行位置上排氣板以較小的間隔空間與進(jìn)氣殼體壁相隔。排氣板與進(jìn)氣殼體壁之間不傳熱。第一氣體管道以其延長(zhǎng)部伸入排氣板的開口內(nèi)，其中該延長(zhǎng)部在側(cè)面與開口的壁板相隔。第一處理氣體經(jīng)由該延長(zhǎng)部進(jìn)入處理室。利用延長(zhǎng)部與開口壁板之間的環(huán)形間隙，可將第二處理氣體或沖洗氣體送入處理室。為了清洗處理室并且尤其為了清洗排氣板的指向處理室的表面，可向處理室內(nèi)送入侵蝕氣體。作為補(bǔ)充或替代方案，也可朝被加熱的基座方向移動(dòng)排氣板，和/或增大排氣板與被冷卻的進(jìn)氣殼體壁之間的距離。當(dāng)排氣板靠近基座的高溫表面時(shí)，使排氣板被加熱至較高溫度，并在此溫度下移除附著于排氣板底面的伴生性覆蓋物。該裝置可具有用于豎向移動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)，借助該升降機(jī)構(gòu)科改變進(jìn)氣殼體壁與排氣板之間的距離。根據(jù)本發(fā)明的改良方案，排氣板如此固定在進(jìn)氣機(jī)構(gòu)的底面，使得排氣板可沿其延伸方向移動(dòng)。由于排氣板可水平移動(dòng)，氣體管道延長(zhǎng)部可從一個(gè)能使其自由伸入開口的運(yùn)行位置，進(jìn)入另一個(gè)能使被冷卻的氣體管道延長(zhǎng)部的壁板抵靠于開口壁板的運(yùn)行位置。排氣板由此可與氣體管道延長(zhǎng)部傳熱連接。通過該措施，可在生長(zhǎng)過程中使排氣板的溫度保持低于450°C、優(yōu)選低于400°C。通過改變排氣板相對(duì)于進(jìn)氣殼體壁的位置，可在隨后的清洗階段，將排氣板的指向處理室的一面的表面溫度升高至500°C以上。特別優(yōu)選的組合是，排氣板不僅可豎向移動(dòng)，還可水平移動(dòng)。在本發(fā)明的改良方案中，排氣板上的開口具有伸入間隔空間的套筒。該套筒構(gòu)成可供第一氣體管道伸縮地伸入的管段。憑借該設(shè)計(jì)方案，使得排氣板的豎向位置具有相對(duì)較大的變化范圍，但氣體管道延長(zhǎng)部的管口不會(huì)突伸于相應(yīng)的套筒之外并伸入間隔空間中。由此，即使進(jìn)氣殼體壁與排氣板之間的距離變大，從第一氣體管道的管口流出的處理氣體也不會(huì)進(jìn)入間隔空間。因此，處理氣體進(jìn)入被套筒延長(zhǎng)的開口內(nèi)后才會(huì)相互混合。第二處理氣體經(jīng)由套筒內(nèi)壁與氣體管道延長(zhǎng)部的外壁之間的環(huán)形間隙而進(jìn)入該開口。在本發(fā)明的改良方案中規(guī)定，該開口的壁板經(jīng)成型處理。例如，排氣板的開口可具有斜面或凹槽。這些成型結(jié)構(gòu)可位于排氣板的背向處理室的一側(cè)。此外這種斜面具有自定心作用，所以這種斜面簡(jiǎn)化了安裝。在存在公差的情況下，斜面可將氣體管道延長(zhǎng)部與開口邊緣之間可能存在的熱橋減至最少。在這種情況下有利的是，這些成型結(jié)構(gòu)、即斜面或凹槽設(shè)置在排氣板的指向處理室的一側(cè)。由此也能降低邊緣上的生長(zhǎng)率，從而延長(zhǎng)兩個(gè)清洗步驟之間的運(yùn)行時(shí)間。最后，該開口的截面有利地具有非圓形的走勢(shì)，尤其具有伸入開口的突出部，該突出部在排氣板水平移動(dòng)時(shí)可與氣體管道延長(zhǎng)部發(fā)生熱接觸。
[0023]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0024]圖1示出CVD反應(yīng)器的反應(yīng)器殼體的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0025]圖2示出圖1中I1-1I部分的剖面圖，
[0026]圖3示出圖1中II1-1II部分的剖面圖，
[0027]圖4示出圖3中IV-1V部分的剖面圖
[0028]圖5不出排氣板14上的排氣口的分布不意圖，
[0029]圖6示出根據(jù)圖4的本發(fā)明的第二實(shí)施例的示意圖，
[0030]圖7示出根據(jù)圖4的本發(fā)明的第三實(shí)施例的示意圖，
[0031]圖8示出根據(jù)圖1的本發(fā)明的第四實(shí)施例的處于生長(zhǎng)工作位置的示意圖，其中排氣板14可轉(zhuǎn)移到豎向，
[0032]圖9示出圖8中IX-1X部分的放大圖，
[0033]圖10示出根據(jù)圖9的、但具有已豎向下降的排氣板14的示意圖，
[0034]圖11示出本發(fā)明的第五實(shí)施例的處于生長(zhǎng)反應(yīng)位置時(shí)的示意圖，其中開口 16由伸入間隔空間20的套筒30構(gòu)成，
[0035]圖12示出與圖11相似、但排氣板14已下降的示意圖，
[0036]圖13示出根據(jù)圖2的本發(fā)明的第六實(shí)施例的示意圖，其具有經(jīng)成型處理的開口 16的壁板，該壁板被設(shè)計(jì)為指向間隔空間20的斜面，
[0037]圖14示出根據(jù)圖13的本發(fā)明的第七實(shí)施例的示意圖，其中，開口 16的壁板的外形被設(shè)計(jì)為環(huán)繞的環(huán)形槽，該環(huán)形槽的開口指向間隔空間20，
[0038]圖15示出第八實(shí)施例的示意圖，即開口壁板16的外形的變型方案，其中，斜面28指向處理室，
[0039]圖16示出根據(jù)圖1的本發(fā)明的第九實(shí)施例的示意圖，其中，排氣板14既可轉(zhuǎn)移到豎向，也可轉(zhuǎn)移到水平方向，
[0040]圖17示出在排氣板14下降時(shí)伸入開口 16的氣體管道延長(zhǎng)部15的放大圖，該延長(zhǎng)部的壁板因排氣板14的水平移動(dòng)而與開口壁板發(fā)生傳熱接觸，
[0041]圖18示出沿剖切線XVII1-XVIII剖切所得的剖面圖，其中，設(shè)有四個(gè)沿徑向伸入開口 16的突出部32，因而該開口周邊輪廓線不呈圓形，其中突出部32與氣體管道延長(zhǎng)部15相貼靠。
[0042]本發(fā)明的CVD反應(yīng)器具有附圖未示出的氣體儲(chǔ)存及定量系統(tǒng)，其中處理氣體與運(yùn)載氣體相混合并由管道送入CVD反應(yīng)器。在示出反應(yīng)器殼體I的剖面圖的圖1中，僅示出兩個(gè)分別用于第一及第二處理氣體的氣體輸送管21、23。輸送管21、23分別與氣體分配腔5、6相連通。氣體分配腔5、6相疊布置且被隔板12相互隔開。每個(gè)氣體分配腔5、6都通過由氣體管道8、9構(gòu)成的獨(dú)立的小型管件與進(jìn)氣殼體壁10相連接。自氣體管道8、9的接口流出的處理氣體進(jìn)入設(shè)置于進(jìn)氣機(jī)構(gòu)2下方的處理室22中，該處理室的底板由基座3構(gòu)成?；?上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)待涂覆的基板?；?由加熱裝置4自下方加熱至反應(yīng)溫度。該反應(yīng)溫度可介于500°C與1000°C之間。反應(yīng)器殼體I與未示出的真空泵相連接，以便在處理室內(nèi)形成通常為50mbar至800mbar的 總壓力?；?的直徑約為300mm至600mm。設(shè)計(jì)為蓮蓬頭形狀的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)2的直徑大體上等于基座3的直徑。
[0043]在進(jìn)氣殼體壁10的上方直接設(shè)置有流通冷卻劑的冷卻劑室7，由此將進(jìn)氣殼體壁10的溫度調(diào)節(jié)至介于60°C與200°C之間。
[0044]進(jìn)氣殼體壁10的下方設(shè)置有被氣體沖刷的間隙20。被分配給第二處理氣體的第二氣體管道9匯入間隙20中。第二氣體管道由小型管件構(gòu)成，這些小型管件貫穿冷卻劑室7。
[0045]同樣由流過第一處理氣體的小型管件構(gòu)成的第一氣體管道8，不僅穿過冷卻劑室7，還穿過第二氣體分配腔6。構(gòu)成第一氣體管道8的小型管件穿過進(jìn)氣殼體壁10后繼續(xù)延伸，并形成氣體管道延長(zhǎng)部15，該氣體管道延長(zhǎng)部15首先與間隙20交匯，而后伸入排氣板14的開口 16中。
[0046]在本實(shí)施例中，排氣板14在其圓形邊緣上被固定。如圖2所示，排氣板被構(gòu)成為進(jìn)氣機(jī)構(gòu)2邊緣的壁板在邊緣側(cè)被固定，在本實(shí)施例中被支撐。
[0047]排氣板14可由導(dǎo)熱材料或不導(dǎo)熱材料構(gòu)成。排氣板14可由石英、石墨、或金屬構(gòu)成。
[0048]其內(nèi)伸入了供氣體管道延長(zhǎng)部15的開口 16的直徑大于氣體管道8，因而圍繞氣體管道8的管口段分別形成環(huán)形間隙17。氣體管道8的管口 8’與排氣板14的指向處理室22的表面齊平。
[0049]排氣板14具有其它的開口 18，其直徑小于開口 16。開口 18對(duì)準(zhǔn)第二氣體管道9的管口 9’。
[0050]用以分隔冷卻室7與第二氣體分配腔6的隔板11、用以相互分隔兩個(gè)氣體分配腔
5、6的隔板12、被輸送管21、23穿過的進(jìn)氣殼體壁13、以及進(jìn)氣殼體壁10相互平行延伸。進(jìn)氣殼體壁10沿水平方向延伸。排氣板14同樣沿水平方向延伸。排氣板14尤其基本平行于進(jìn)氣殼體壁10延伸。兩個(gè)板件(排氣板14和進(jìn)氣殼體壁10)不必具有光滑表面。盡管附圖所示的優(yōu)選實(shí)施例中為平整表面，然而進(jìn)氣殼體壁10的表面及排氣板14的表面也可以被調(diào)整結(jié)果或具有條紋。
[0051]在圖1至圖4所示的實(shí)施例中，主動(dòng)地冷卻進(jìn)氣殼體壁10?；?被主動(dòng)地加熱。第III主族元素的有機(jī)金屬化合物形式的第一處理氣體由輸送管23送入。這與運(yùn)載氣體共同實(shí)現(xiàn)。第V主族元素的氫化物同樣與運(yùn)載氣體一同通過輸送管21被輸入。這些氣體由管口 8’及9’進(jìn)入處理室22，并在處理室內(nèi)被加熱。開始?xì)庀喾磻?yīng)，其中處理氣體被預(yù)分解或形成中間產(chǎn)物。通過處理氣體的熱解作用，在基板表面沉積形成II1-V主族元素層。
[0052]有機(jī)金屬成分經(jīng)第一氣體管道8進(jìn)入處理室22。因此處理室22與冷卻劑室7導(dǎo)熱連接，所以第一氣體管道的管口 8’的溫度低于第一處理氣體的分解溫度。因?yàn)榕艢獍?4相對(duì)于冷卻劑室7及進(jìn)氣殼體壁10不導(dǎo)熱，所以排氣板14的指向處理室22的表面的溫度相對(duì)較高。在生長(zhǎng)過程中，此溫度可介于250°C與600°C之間。由此，基座3與冷卻室7之間的傳熱量被減少，這提高了 CVD反應(yīng)器的能效。與此同時(shí)，相比第一處理氣體更為反應(yīng)遲緩的第二處理氣體受到一定程度的熱活化。
[0053]通過按本發(fā)明的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)2的設(shè)計(jì)方案，使得處理室頂部在原位被侵蝕。此外由于處理室頂部的高溫，減少了在該區(qū)域伴生的反應(yīng)產(chǎn)物的沉積，或改變了覆層的方式。在根據(jù)本發(fā)明的處理室內(nèi)沉積的伴生的覆蓋層具有較高的穩(wěn)定性。在侵蝕時(shí)處理室頂部、即排氣板14的底面被加熱至500°C以上，必要時(shí)被加熱至1000°C。這主要透過氣體在處理室內(nèi)由基座產(chǎn)生的熱輻射或傳熱效應(yīng)實(shí)現(xiàn)。HCl必要時(shí)連同運(yùn)載氣體如N2或H2 —起可以經(jīng)由氣體管道8和/或氣體管道9被輸入。
[0054]進(jìn)氣殼體壁10與排氣板14在裝置運(yùn)行時(shí)溫度差異極大，在此情況下，必須實(shí)現(xiàn)均勻供氣，則須相應(yīng)地選擇環(huán)形間隙17及其間隔空間的尺寸。因?yàn)榕艢獍?4僅在邊緣上被固定，所以除了排氣板14的熱膨脹效應(yīng)外，還需將重力因素考慮在內(nèi)。為開口 16所選用的直徑在任何情況下皆應(yīng)確保，當(dāng)排氣板14熱膨脹時(shí)，不會(huì)有應(yīng)力傳遞到氣體管道延長(zhǎng)部15上。[0055]在圖6所示實(shí)施例中，排氣板14具有調(diào)溫通道19。熱液體或冷液體可以流過這些調(diào)溫通道19，從而可使排氣板14溫度不僅超過進(jìn)氣機(jī)構(gòu)2。不但如此，例如如果在平放于基座3上的基板上通過冷凝沉積出覆層，則還可加熱進(jìn)氣機(jī)構(gòu)2而冷卻排氣板14。
[0056]圖1至圖4僅以簡(jiǎn)化的剖面圖所示出的氣體管道在優(yōu)選設(shè)計(jì)中不位于同一截面內(nèi)。
[0057]如圖5所示，第一氣體管道8或其管口 8’分布于等邊三角形的頂點(diǎn)。由此，任一個(gè)管口 8’皆與距之最近的管口 8’相隔同樣的距離a。由此形成六邊形結(jié)構(gòu)。
[0058]第二處理氣體經(jīng)由排氣板14的開口 18而進(jìn)入處理室，所述開口 18同樣呈六邊形排布。其大體上位于邊長(zhǎng)為a的等邊三角形中心。
[0059]第二處理氣體在圖1至圖4及圖6所示實(shí)施例中也經(jīng)由環(huán)形間隙17而進(jìn)入處理室，從而在管口 8’前可以直接與第一處理氣體發(fā)生接觸，同時(shí)在圖7所示實(shí)施例中則設(shè)有附加的環(huán)形流道26。為此，構(gòu)成第一氣體管道8的小型管件被直徑較大的小型管件27包圍。被送入其它的氣體分配腔25的沖洗氣體可經(jīng)由小型管件8與27之間的間隙26進(jìn)入處理室22。隔板24將氣體分配腔25與氣體分配腔6隔開。隔板12則將氣體分配腔25與氣體分配腔5隔開。
[0060]由于環(huán)形間隙17中有沖洗氣體流出，所以自管口 8’流出的第一處理氣體最初在處理室22的溫度較高的區(qū)域內(nèi)便與從間隙17中流出的第二處理氣體發(fā)生接觸。由此，可進(jìn)一步抑制處理室內(nèi)形成加合物或發(fā)生其它形式的伴生反應(yīng)。排氣板14可為一體式或由多部分所構(gòu)成。排氣板14還能為被冷卻的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)2隔熱。由基座3出發(fā)的熱輻射可為排氣板14加熱。管口 8’的區(qū)域內(nèi)僅保留冷島(Kalte Inseln)。
[0061]圖7所示的實(shí)施例也可以其它方式運(yùn)行，例如，利用環(huán)形通道26將其它的處理氣體送入處理室。氣體管道8則可用以將沖洗氣體或處理氣體送入處理室22中。
[0062]分別根據(jù)間隔空間20的高度H和加熱裝置4的功率限定最高溫度的上限，排氣板14的底面被加熱后可達(dá)到該最高溫度上限。在生長(zhǎng)過程中，排氣板底面的溫度低于450°C，甚至低于400°C。在清洗步驟中，溫度至少須達(dá)到500°C。為了能以簡(jiǎn)單方式實(shí)現(xiàn)，圖8至圖18所示實(shí)施例的排氣板14具有位置可變性。為此，反應(yīng)器具有可使排氣板14豎向移動(dòng)的位移件31。鉤形部31’自下方卡住排氣板14的邊緣。圖8所示的排氣板14處于生產(chǎn)反應(yīng)位置，此時(shí)排氣板14處于某一高度，在此高度上，第一氣體管道8的管口 8’與排氣板14的底面齊平地延伸。由第一氣體管道8構(gòu)成的管狀氣體管道延長(zhǎng)部15，在保留環(huán)形間隙的情況下，伸入排氣板14的開口 16中。
[0063]間隔空間20的高度H可增大。借助升降組件31下降排氣板14，便可增大其高度。在此，排氣板14遠(yuǎn)離被冷卻的進(jìn)氣殼體壁10，并靠近基座3的被加熱表面。如圖10所示，氣體管道延長(zhǎng)部15不再伸入開口 16中。在此運(yùn)行位置上，在清洗過程中，可將排氣板14加熱至500°C以上。在本實(shí)施例中，設(shè)有用于使排氣板14在位置固定的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)2與位置固定的基座3之間移動(dòng)的升降組件31。作為替代方案，例如也可以通過抬升進(jìn)氣機(jī)構(gòu)2來增大距離H。還可設(shè)想，由進(jìn)氣機(jī)構(gòu)2和排氣板14所構(gòu)成的單元整體上朝基座3方向下降、或朝該單元方向抬升基座3。要點(diǎn)在于，使排氣板14到進(jìn)氣機(jī)構(gòu)2的距離或排氣板14到基座3的距離關(guān)系發(fā)生變化。
[0064]在圖11及圖12所示的第五實(shí)施例中，開口 16由插裝于排氣板14的相應(yīng)開口內(nèi)的套筒30構(gòu)成。套筒30與排氣板14的指向處理室的表面齊平，但伸入間隔空間20內(nèi)。采用此種配置時(shí)，排氣板14下降時(shí)，第一氣體管道8的管口 8’不會(huì)突伸于開口 16之外。排氣板14下降后，氣體管道延長(zhǎng)部15的外壁與開口 16的內(nèi)壁(即套筒30的內(nèi)壁)之間仍保留有環(huán)形間隙17。套筒30可由合適的材料如金屬、石墨、涂層石墨、或石英構(gòu)成。該套筒插裝在排氣板14的開口內(nèi)。該套筒也可以形狀接合地固定于該開口內(nèi)。
[0065]圖13所示的第六實(shí)施例示出開口 16的壁板的成型結(jié)構(gòu)。該成型結(jié)構(gòu)28由斜面構(gòu)成，此斜面設(shè)置于排氣板14的指向進(jìn)氣殼體壁10的一側(cè)。
[0066]圖14所示的第七實(shí)施例示出開口 16的壁板的另一種成型結(jié)構(gòu)29。該成型結(jié)構(gòu)29在此由梯級(jí)所構(gòu)成，其中此梯級(jí)形成凹槽，該凹槽朝著背向處理室的一側(cè)開口。
[0067]在圖15所示的第八實(shí)施例中，開口 16具有被實(shí)施為斜面的壁板成型結(jié)構(gòu)28。整個(gè)開口壁板皆分布于一個(gè)截錐體內(nèi)表面上，其中，截錐形的空間朝著處理室開口。
[0068]在圖16所示的第九實(shí)施例中，排氣板14可沿水平方向移動(dòng)。通過水平移動(dòng)，開口16可與被冷卻的氣體管道延長(zhǎng)部15發(fā)生傳熱接觸。
[0069]如圖17的放大圖所示，排氣板14通過水平移動(dòng)建立熱接觸。此外，排氣板14在此圖中已沿豎向下降。
[0070]圖18示出開口 16的特殊設(shè)計(jì)的剖面輪廓。四個(gè)半圓形突出部32從圓形基線出發(fā)以均勻的角度分布伸入開口空間16中。通過豎向移動(dòng)，其中一個(gè)突出部32可與氣體管道延長(zhǎng)部15發(fā)生傳熱接觸。
[0071]所有公開的特征(本身)都有發(fā)明意義或發(fā)明價(jià)值。在本申請(qǐng)的公開文件中，所屬/附屬的優(yōu)先權(quán)文本(在先申請(qǐng)文件)的公開內(nèi)容也被完全包括在內(nèi)，為此也將該優(yōu)先權(quán)文本中的特征納入本申請(qǐng)的權(quán)利要求書中。從屬權(quán)利要求中的那些可選擇的并列設(shè)計(jì)方案都是對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)有獨(dú)立發(fā)明意義或價(jià)值的改進(jìn)設(shè)計(jì)，尤其可以這些從屬權(quán)利要求為基礎(chǔ)提出分案申請(qǐng)。
[0072]附圖標(biāo)記列表
[0073]I 反應(yīng)器殼體
[0074]2 進(jìn)氣機(jī)構(gòu)
[0075]3 基座
[0076]4 加熱裝置
[0077]5 第一氣體分配腔
[0078]6 第二氣體分配腔
[0079]7 冷卻劑室[0080]8第一氣體管道
[0081]8’第一氣體管道管口
[0082]9第二氣體管道
[0083]9，管口
[0084]10進(jìn)氣殼體壁
[0085]11隔板
[0086]12隔板
[0087]13進(jìn)氣殼體壁
[0088]14排氣板
[0089]15氣體管道延長(zhǎng)部
[0090]16開口
[0091]17環(huán)形間隙
[0092]18開口
[0093]19調(diào)溫通道
[0094]20間隔空間
[0095]21輸送管
[0096]22處理室
[0097]23輸送管
[0098]24隔板
[0099]25氣體分配腔
[0100]26沖洗氣體管道
[0101]27管件
[0102]28成型結(jié)構(gòu)
[0103]29成型結(jié)構(gòu)
[0104]30套筒
[0105]31位移構(gòu)件
[0106]31’鉤形部
[0107]32突出部
[0108]a邊長(zhǎng)
[0109]H高度
【權(quán)利要求】
1.一種CVD反應(yīng)器的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)(2)，其具有進(jìn)氣殼體，所述進(jìn)氣殼體具有至少一個(gè)可由第一輸送管(21)輸送第一處理氣體的第一氣體分配腔(5)，所述第一氣體分配腔(5)具有多個(gè)分別設(shè)計(jì)為管件的氣體管道(8)，所述氣體管道(8)伸入安置于進(jìn)氣殼體壁(10)前方的排氣板(14)的第一開口(16)內(nèi)，并且所述第一處理氣體通過所述氣體管道(8)進(jìn)入設(shè)置于所述排氣板(14)下方的處理室內(nèi)，并且所述進(jìn)氣機(jī)構(gòu)(2)還具有設(shè)置在所述進(jìn)氣殼體壁(10)和所述排氣板(14)之間的間隔空間(20)，其特征在于，設(shè)置有與所述進(jìn)氣殼體壁(10)鄰接的冷卻劑室(7)，冷卻劑可被送入所述冷卻劑室(7)內(nèi)，用于冷卻所述進(jìn)氣殼體壁(10)以及與被冷卻的進(jìn)氣殼體壁(10)傳熱連接的氣體管道(8)的管口(8’)，其中，所述排氣板(14)與所述進(jìn)氣殼體壁(10)之間不傳熱，從而使得受到來自于所述處理室(22)的熱輻射的所述排氣板(14)相比于伸入到所述排氣板(14)的開口(16)內(nèi)的管口(8’)被更大程度地加熱。
2.如權(quán)利要求1所述的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)(2)，其特征在于，所述氣體管道(8)的管口(8’)與所述排氣板(14)的朝向所述處理室(22)的表面基本齊平，或者可以通過所述排氣板(14)的豎向移動(dòng)與其表面齊平。
3.如前述權(quán)利要求之一所述的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)(2)，其特征在于，所述進(jìn)氣殼體具有可由第二輸送管(23)輸送氣體的第二氣體分配腔(6)，所述第二氣體分配腔(6)通過多個(gè)第二氣體管道(9)與所述進(jìn)氣殼體壁(10)相連接。
4.如前述權(quán)利要求之一所述的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)(2)，其特征在于，所述第二氣體管道(9)連通到所述間隔空間(20)中。
5.如前述權(quán)利要求之一所述的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)(2)，其特征在于，所述排氣板(14)具有第二開口(18)，第二處理氣體可經(jīng)由所述第二開口(18)排出到所述處理室(22)中。
6.如前述權(quán)利要求之一所述的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)(2)，其特征在于，所述第一氣體管道(8)借助氣體管道延長(zhǎng)部(15)伸入至與之配屬的所述第一開口(16)中，所述氣體管道延長(zhǎng)部(15)的外徑小于所述第一開口(16)的開口寬度，使得所述氣體管道延長(zhǎng)部(15)分別被環(huán)形間隙(17)圍繞。
7.如前述權(quán)利要求之一所述的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)(2)，其特征在于，所述第一氣體管道(8)的管口(8’)在所述排氣板(14)上分布于等邊三角形的頂點(diǎn)上。
8.如前述權(quán)利要求之一所述的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)(2)，其特征在于，所述第二開口(18)位于等邊三角形的中心點(diǎn)上。
9.如前述權(quán)利要求之一所述的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)(2)，其特征在于，所述第一氣體輸送管被第三尤其沖洗氣體或處理氣體管道(26)所圍繞，所述第三氣體管道(26)由第三分配腔(25)供應(yīng)氣體。
10.如前述權(quán)利要求之一所述的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)(2)，其特征在于，所述排氣板(14)可調(diào)溫并且尤其具有調(diào)溫通道(19)。
11.如前述權(quán)利要求之一所述的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)(2)，其特征在于，尤其可借助位移裝置(31)改變所述進(jìn)氣殼體壁(10)和所述排氣板(14)之間的距離(H)或者所述排氣板(14)到基座⑶的距離。
12.如前述權(quán)利要求之一所述的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)(2)，其特征在于，所述排氣板(14)在其延伸平面內(nèi)可被如此移動(dòng)，使得所述排氣板(14)可與所述氣體管道延長(zhǎng)部(15)傳熱地連接。
13.如前述權(quán)利要求之一所述的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)(2)，其特征在于，所述開口(16)具有影響穿過所述開口(16)的氣流的成型結(jié)構(gòu)(28，29)。
14.如前述權(quán)利要求之一所述的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)(2)，其特征在于，所述開口(16)是延伸到所述間隔空間(20)內(nèi)的套筒(30)的空腔。
15.如前述權(quán)利要求之一所述的進(jìn)氣機(jī)構(gòu)(2)，其特征在于，所述排氣板(14)的導(dǎo)熱性能低于所述氣體管道(8)的導(dǎo)熱性能。`
【文檔編號(hào)】C23C16/30GK103649369SQ201280033705
【公開日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月12日
【發(fā)明者】H.席爾瓦, N.朱奧爾特, V.塞韋爾, F.克勞利, M.道爾斯伯格, J.林德納 申請(qǐng)人:艾克斯特朗歐洲公司