相關申請

本申請要求2016年3月2日提交的美國臨時申請第62/302,413號的權益，所述申請全文結合在此供參考。

本文中所述的實施例涉及用于化學氣相沉積(chemicalvapordeposition，cvd)的設備以及方法，如金屬有機化學氣相沉積(metalorganicchemicalvapordeposition，mocvd)。具體地說，利用反應室中的遮板配置和流動路徑來促成新穎流型，從而改進了cvd生長均一性和品質(zhì)。

背景技術：

化學氣相沉積(cvd)是一種可以用于使所期望物體按外延方式生長的工藝?？梢杂糜赾vd工藝中的制造設備的當前產(chǎn)品線實例包括和epik^tm系列的mocvd系統(tǒng)，其由位于紐約普蘭幽的維科儀器有限公司(veecoinstrumentsinc.,plainview,newyork)制造。

為了實現(xiàn)所期望的晶體生長，控制多種工藝參數(shù)，如溫度、壓力和氣體流速。使用不同的材料和工藝參數(shù)使不同層生長。舉例來說，由化合物半導體(如iii-v半導體)形成的裝置典型地是通過使用金屬有機化學氣相沉積(mocvd)生長化合物半導體的連續(xù)層而形成。在這種工藝中，將晶片曝露于組合氣體，其典型地包括金屬有機化合物作為第iii族金屬的來源，并且還包括流過晶片表面、同時使晶片維持在高溫下的第v族元素(例如砷或磷)的來源。一般來說，金屬有機化合物和第v族來源是與明顯不參與反應的載氣(例如氮氣或氫氣)合并。iii-v半導體的一個實例是磷化銦(inp)，其可以通過銦和膦或砷化鋁鎵(alga1-xasx)形成，所述砷化鋁鎵可以通過鋁、鎵和胂的反應形成?；衔锏姆磻诰哂羞m合襯底的襯底上形成半導體層?？梢酝ㄟ^噴射塊來引入這些前驅(qū)物和載氣，所述噴射塊經(jīng)配置可使氣體盡可能均勻地分布遍及生長表面。

在前驅(qū)物氣體和相關化合物沉積期間，晶片通常維持在約500-1200℃的溫度下。然而，前驅(qū)物氣體是在低得多(典型地為200℃或更低)的溫度下引入腔室中。因此，當前驅(qū)物氣體接近晶片時，其溫度大幅度升高。根據(jù)在建的特定晶片沉積中所用的前驅(qū)物氣體，前驅(qū)物氣體可以在輸入氣體與晶片之間的中等溫度下發(fā)生熱解。這種熱解促進了前驅(qū)物氣體的相互作用和晶體結構的生長。

在mocvd處理室中，將上面待生長薄膜層的半導體晶片放置在快速旋轉的旋轉式傳送帶(稱為晶片載體)上，以使得其表面均勻曝露于反應室內(nèi)的氣氛以便半導體材料沉積。旋轉速度是約1,000rpm。晶片載體典型地是由高導熱材料(如石墨)切削而成，且往往涂有如碳化硅材料的保護層。每個晶片載體在放置個別晶片的頂表面中具有一組環(huán)狀凹口或凹處。

在一些系統(tǒng)中，晶片載體可以承載于反應室內(nèi)的轉軸上，以便具有曝露的晶片表面的晶片載體頂表面向上面向氣體分布裝置。當轉軸旋轉時，氣體沿著遞增的溫度梯度向下導向晶片載體的頂表面且越過頂表面向晶片載體的周緣流動。所用氣體通過安置于晶片載體下方的孔口從反應室中抽空。晶片載體通過安置于晶片載體底表面下方的加熱器(典型地是電阻式加熱器)維持在所期望的溫度和壓力下。這些加熱器維持在高于晶片表面的所期望溫度的溫度下，而氣體分布裝置典型地維持在遠低于所期望的反應溫度的溫度下以便阻止氣體過早發(fā)生反應。因此，熱量從加熱器轉移到晶片載體的底表面且通過晶片載體向上流到個別晶片。在其它實施例中，晶片載體可以通過不需要轉軸的旋轉系統(tǒng)承載和旋轉。此類旋轉系統(tǒng)描述于美國專利申請公開第2015/0075431號中，所述公開的內(nèi)容結合在此供參考。在又其它實施例中，固持至少一個晶片的晶片載體面向下(倒置式)放置于反應室中且氣體分布裝置位于晶片載體下方，以便工藝氣體向上流向至少一個晶片。

前驅(qū)物氣流通常沿著遞增的溫度梯度向下(即，垂直于)流到晶片載體的表面直到其達到熱解溫度為止，然后沖擊正生長的晶片表面。由此允許晶體結構在晶片上生長。在大部分系統(tǒng)中，有額外的熱解氣體圍繞晶片載體流動。如果這種熱解氣體不從反應器中除去，那么可能會發(fā)生不期望的材料在表面上積聚。此類積聚可以積聚在反應器上，或偶爾且不可預見地剝落，落在正生長的晶片上。這些事件能損壞反應器或正在晶片上生長的外延層。因此，熱解氣體在通過晶片后，按照慣例從反應器中除去。盡管如此，熱解氣體的積聚已知在反應器中發(fā)生，具體地說，發(fā)生于反應器外殼的徑向外部。

技術實現(xiàn)要素：

提供了一種根據(jù)本發(fā)明的反應器，其產(chǎn)生了針對熱解氣體的流型，從而不會產(chǎn)生非所需的積聚。在實施例中，這是通過減少或排除常規(guī)系統(tǒng)中常見的渦流流型來完成。舉例來說，在實施例中，可以在氣流輸入與晶片載體主體平面之間使用允許熱解氣體在反應室的徑向外緣離開的雙部件周緣凈化系統(tǒng)。已經(jīng)熱解且通過晶片載體表面的氣流在任何其它表面上積聚之前，可以用這種方式快速地從反應室中抽出。

另外，減少或排除反應室內(nèi)的渦流使得從噴射塊到晶座的溫度梯度提高。這可以有益于阻止不期望的材料積聚。另外，通過準確地控制溫度梯度和流動路徑，可以使晶片上所生長的外延層實現(xiàn)更大的均一性。

在各種實施例中，減少或排除反應室內(nèi)的渦流是通過在實施例中遮板的結構性配置、改變前驅(qū)物氣體和/或凈化氣體的流速或改變凈化氣體的化學組成來實現(xiàn)。在一些實施例中，這些中的超過一個可以協(xié)同使用以實現(xiàn)所期望的流動路徑。

在一個實施例中，用于化學氣相沉積(cvd)系統(tǒng)的反應器可以包括從軸徑向向外延伸且界定頂表面的晶片載體、經(jīng)配置可向晶片載體頂表面提供前驅(qū)物氣流的噴射塊、從晶片載體徑向向外配置且平行于軸從噴射塊延伸到頂表面的上遮板、上遮板與噴射塊之間配置的內(nèi)周緣凈化入口、從上遮板徑向向外配置且平行于軸從上遮板遠離噴射塊延伸的下遮板，以及從上遮板徑向向外配置的外周緣凈化入口。

根據(jù)另一實施例，一種操作cvd系統(tǒng)的方法包括加熱具有上表面的晶片載體；將晶片載體安裝在晶座上；使晶座繞軸旋轉；通過噴射塊向上表面提供前驅(qū)物氣體，以便在上表面上沉積前驅(qū)物氣體的至少一部分；在噴射塊與徑向繞軸延伸的上遮板之間所配置的內(nèi)周緣凈化入口處提供凈化氣體，由此沿著上遮板的徑向內(nèi)緣產(chǎn)生周緣氣流；以及提供下遮板，所述下遮板相對于軸從上遮板徑向向外配置，以使得在內(nèi)周緣凈化入口處所提供的前驅(qū)物氣體的未沉積部分與凈化氣體均通過上遮板與下遮板之間所界定的間隙從反應室中流出。

上述發(fā)明內(nèi)容并非旨在描述本發(fā)明的每一個圖解實施例或每種實施方式。具體實施方式和隨附權利要求書更具體地舉例說明了這些實施例。

附圖說明

根據(jù)本發(fā)明的以下具體實施方式，結合附圖，可以更完全地了解本發(fā)明，在附圖中：

圖1是化學氣相沉積設備的一部分的橫截面透視圖，其根據(jù)一個實施例描繪了周緣凈化遮板。

圖2是cvd反應器的簡化橫截面圖，其根據(jù)一個實施例描繪了周緣凈化用的流動路徑。

圖3a-3c是根據(jù)三個實施例，與氣體在反應器橫截面中的化學組成和流體流動線對應的圖。

圖4a和4b是根據(jù)兩個實施例描繪反應器外殼內(nèi)的溫度的圖。

圖5是根據(jù)此前在圖3a-3c中所示的實施例描繪外延生長材料的生長速率的圖。

圖6a-6c是根據(jù)三個實施例描繪熱解材料在反應器上緣沉積的橫截面圖。

圖7a和7b是根據(jù)兩個實施例描繪反應室中的胂液位的圖。

圖8是根據(jù)一個實施例的冷卻系統(tǒng)的透視橫截面圖。

圖9a和9b是根據(jù)兩個實施例的冷卻系統(tǒng)的橫截面圖。

圖10是根據(jù)一個實施例，從反應室中降下的周緣遮板的透視圖。

雖然實施例容許各種修改和替代形式，但其特殊性已舉例展示于附圖中且將詳細描述。然而，應了解，不希望將本發(fā)明限于所述的具體實施例。相反，希望涵蓋屬于如所附權利要求書所限定的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效內(nèi)容及替代方案。

具體實施方式

根據(jù)本文所述的實施例，向反應室提供周緣凈化遮板，從而改善其中所生長的晶片厚度均一性，減少熱解氣體在除晶座的生長側之外的表面上發(fā)生的潛在性，且減少熱氣體和/或熱解氣體從晶座返回噴射塊的再循環(huán)。

圖1圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的化學氣相沉積設備。反應室10界定了工藝環(huán)境空間。噴射塊12配置在腔室的一個末端。具有噴射塊12的末端在本文中稱為反應室10的“頂”端。在標準重力參考系中，腔室的這個末端典型地(但不一定)安置在腔室的頂端。因此，如本文中所用，向下方向是指遠離噴射塊12的方向；而向上方向是指腔室內(nèi)的朝向噴射塊12的方向，不論如何，這些方向均與向上和向下的重力方向?qū)R。類似地，元件的“頂”表面和“底”表面在本文中參照反應室10和噴射塊12的參考系描述。

噴射塊12連接到前驅(qū)物氣體源14以便供應晶片處理工藝中所用的工藝氣體，如載氣和反應氣體，如金屬有機化合物和第v族金屬源。噴射塊12經(jīng)配置可接收各種氣體且引導工藝氣體通常向向下方向流動。噴射塊12還宜連接到冷卻系統(tǒng)16，所述冷卻系統(tǒng)經(jīng)配置可使液體靠近噴射塊12循環(huán)以便在操作期間維持噴射塊12在所期望的溫度。可以提供類似的冷卻配置(未圖示)來冷卻反應室10的壁。反應室10還裝備有排氣系統(tǒng)，其包圍旋轉式穿通裝置22且經(jīng)配置可從腔室10的內(nèi)部除去廢氣以便允許來自噴射塊12的氣體在向下方向上連續(xù)流動。

轉軸20配置于腔室10內(nèi)，以便轉軸20的中心軸在向上和向下方向上延伸。轉軸20通過傳統(tǒng)的旋轉式穿通裝置22安裝到腔室10中，所述穿通裝置并有軸承和密封件，以使得轉軸20可以旋轉，同時維持轉軸20與反應室10的壁之間的密封。

轉軸20的頂端耦接到晶座50。在實施例中，晶座50可以是適于可釋放地接合晶片載體24的晶片載體固持機構。轉軸20可以連接到旋轉式驅(qū)動機構，如電馬達驅(qū)動器，其經(jīng)配置可使轉軸20按所期望的速度旋轉以促使晶座50也旋轉。

晶座50具有通常呈環(huán)狀的橫截面，其圍繞中心軸25配置。在圖1所示的實施例中，反應室10、噴射塊12、冷卻系統(tǒng)16、轉軸20、晶座50和加熱元件26各自經(jīng)配置以使得其關于中心軸25是對稱的。晶座50是上面擱置晶片載體24的裝置。晶片載體24具有一或多個固持晶片且供半導體材料可以外延生長的凹處。

加熱元件26安裝于腔室10內(nèi)且在晶座50下方包圍轉軸20。在典型的mocvd工藝中，啟動加熱元件26，且旋轉式驅(qū)動機構操作以使轉軸20且因此使晶座50和晶片載體24按所期望的速度轉動。典型地，轉軸20是按約50-1500轉/分鐘的轉速旋轉?？梢詥忧膀?qū)物氣體源14以通過噴射塊12供應氣體。氣體向下向晶片載體24傳送到晶片載體24的頂表面28，和頂表面28上所生長的晶片的周緣周圍，然后載送到排氣系統(tǒng)22。從而，使晶片載體24的頂表面曝露于工藝氣體，所述工藝氣體包括由工藝氣體供應系統(tǒng)14供應的各種前驅(qū)物氣體的混合物。最典型地，頂表面的工藝氣體主要由載氣組成。在典型的化學氣相沉積工藝中，載氣可以是氫氣，且因此，晶片載體頂表面上的工藝氣體主要組成是氫氣或在一些情況下，氫氣和氮氣的組合，以及一些量的反應氣體組分。

加熱元件26將熱量轉移到晶座50，這主要是通過輻射熱轉移來實現(xiàn)。在替代實施例中，可以通過一些其它機構(如感應式熱轉移)加熱晶座50。施加于晶座50的熱量向上流動，通過晶片載體24的主體到達其頂表面28。熱量從頂表面28輻射到腔室10中的冷元件，如處理室的壁和噴射塊12。熱量還從晶片載體24的頂表面48和晶片的頂表面轉移到通過這些表面的工藝氣體。

熱解的前驅(qū)物氣體在這些其它冷結構中的任一個聚積之前，宜從腔室10中除去。在冷表面上更快速地發(fā)生冷凝。然而，加熱這些表面會產(chǎn)生非所需的熱解。圖1中所示的由上遮板30和下遮板32形成的壁結構有益地提供了向下流動方向，從而減少或排除了任何渦流，否則其會使熱的熱解氣體再循環(huán)回到相對冷的表面(如噴射塊12)上冷凝。

圖1還展示了除去未使用的熱解前驅(qū)物氣體的結構，其不會在除晶片載體之外的位置中引起非所需的再循環(huán)、渦旋或積聚。圖1展示了界定間隙34的上遮板30和下遮板32，以及內(nèi)周緣凈化入口36、外周緣凈化入口38和外周緣凈化出口40。

如圖1中所描繪，存在若干個進入反應室10的氣體入口。流入反應器外殼10中的氣流主體來自噴射塊12，其提供了使結構(如晶片)在晶片載體24上按外延方式生長所必需的前驅(qū)物氣體。進入反應器外殼10中的額外氣流提供于上遮板30的任一側，且靠近下遮板32離開反應器外殼10，上遮板30與下遮板32之間界定了間隙34。

內(nèi)周緣凈化入口36配置于噴射塊12與上遮板30之間，位于反應室10頂端。外周緣凈化入口38相對于內(nèi)周緣凈化入口36與上遮板30的相對配置。在實施例中，內(nèi)周緣凈化入口36和外周緣凈化入口38可以在反應室10的上表面上以兩個環(huán)連續(xù)延伸。在其它實施例中，一或多個內(nèi)周緣凈化入口36和外周緣凈化入口38可以包括多點式氣流入口而非連續(xù)環(huán)。

內(nèi)周緣凈化入口36和外周緣凈化入口38分別徑向定位于上遮板30的內(nèi)部和外部使得前驅(qū)物氣體在反應室10中的渦旋減少。另外，在入口36和38中的每一個處施加的氣體可以彼此不同且/或可以不同于噴射塊12處輸入的氣體，以便可以在反應室10內(nèi)的不同區(qū)域產(chǎn)生不同的前驅(qū)物氣體含量。

圖2是反應器外殼h的部分橫截面圖，其具體地展示了周緣內(nèi)部流動路徑pi和周緣外部流動路徑po。在圖3所示的實施例中，周緣內(nèi)部流動路徑pi引導流體(如前驅(qū)物氣體)到內(nèi)周緣凈化入口36，且周緣外部流動路徑po引導流體(如前驅(qū)物氣體)到外周緣凈化入口38。如此前相對于圖1所述，這些流動路徑可以用于形成具有不同前驅(qū)物氣體分布的各種區(qū)域，且在實施例中，通過周緣內(nèi)部流動路徑pi和周緣外部流動路徑po所引入的流速和氣體可以彼此間不同。在實施例中，與周緣內(nèi)部流動路徑pi和周緣外部流動路徑po相關的流速和/或組成可以用于控制反應室10內(nèi)的渦旋度。

在替代實施例中，流動路徑可以通過外殼h中的不同于圖2中所示路徑的路徑行進。在一些實施例中，例如在引導到腔室10中的氣體組成在周緣內(nèi)部流動路徑pi與周緣外部流動路徑po均相同的情況下，可以產(chǎn)生通過外殼h到達內(nèi)周緣凈化入口36和外周緣凈化入口38的單一流動路徑。在實施例中，可以依次并入其它組件，如流量調(diào)節(jié)器，以改變流體引入反應室10內(nèi)(上遮板30內(nèi)側和外側)的速率，以便控制具有不同前驅(qū)物氣體組成的渦旋和/或區(qū)域。

圖3a-3c描繪了利用前驅(qū)物氣體三甲基鋁(tmal)的化學氣相沉積工藝流程。在其它實施例中，還可以使用各種其它前驅(qū)物氣體，如三甲基鎵(tmga)。tmal含量也展示于各圖中。在一些實施例中，如圖3a-3c中的每一個所示，通過噴射塊12所引入的前驅(qū)物氣體中的tmal含量相對較高，而在內(nèi)周緣凈化入口36和外周緣凈化入口38所引入的前驅(qū)物氣體中的tmal含量相對較低或為零。

圖3a描繪了一個實施例，其中在內(nèi)周緣凈化入口36引入的前驅(qū)物氣體是按相對較低的流速沿著上遮板30的徑向內(nèi)緣引入。在一個實施例中，與噴射塊12相關的流速q總是約82標準升/分鐘(slm)，而與內(nèi)周緣凈化入口36相關的流速q凈化是約23slm。

由于上遮板30和下遮板32所界定的間隙34的位置促進了流體以層流方式流過晶片載體24的頂表面28，因此圖3a中所示的實施例有利地減少了反應室10內(nèi)的渦旋量(這個實施例中展示為渦流v)。在常規(guī)系統(tǒng)中，徑向向外流動會導致渦旋，導引熱的熱解氣體向上和遠離晶片載體24，使得其可能沉積于其它表面上。通過使間隙34徑向向外定位且稍微低于頂表面28，使得此類渦旋度相較于常規(guī)系統(tǒng)來說降低。

另外，在內(nèi)周緣凈化入口36引入額外的前驅(qū)物氣體使得渦流v的尺寸降低。通過改變內(nèi)周緣凈化入口36和外周緣凈化入口38所引入的前驅(qū)物氣體的流速，可以產(chǎn)生所期望的流型，從而減少或排除渦流v。

舉例來說，如圖3b所示，由于前驅(qū)物和周緣流動氣體的流速發(fā)生變化，因此相較于此前在圖3a中所示的渦流v，渦流v'的尺寸已經(jīng)明顯減小。具體地說，在圖3b所示的實施例中，沿著上遮板30的徑向內(nèi)緣在內(nèi)周緣凈化入口36引入的流動已經(jīng)從約23slm增加到約27slm，而q總已經(jīng)增加到約100slm。

應了解，在各種實施例中，內(nèi)周緣凈化入口36、外周緣凈化入口38和噴射塊12每一處的流速皆可以改變，這取決于反應室10內(nèi)的所期望的渦旋度且基于例如所期望的的外延生長速度、操作溫度、反應室的尺寸和形狀，以及所用前驅(qū)物氣體的類型。

在實施例中，甚至可以通過改變沿著上遮板30的徑向內(nèi)緣在內(nèi)周緣凈化入口36所輸入的氣體類型來進一步降低渦旋度。如圖3a和3b中所示，在內(nèi)周緣凈化入口36和外周緣凈化入口38輸入的前驅(qū)物氣體含有少量的可熱解材料(若存在)，而在噴射塊12引入的前驅(qū)物氣體含有至多約1％tmal。在圖3a-3c所示的實施例中，前驅(qū)物氣體的其余部分可以是三甲基鎵(tmga)和胂(ash3)，其與tmal反應而形成砷酸鋁鎵(aigaas)。在替代實施例中，其它前驅(qū)物氣體可以用于在表面28上形成外延生長的其它晶片或結構。舉例來說，如此前所述，可選擇使砷化鎵或其它材料生長的前驅(qū)物氣體。

在圖3c中，通過內(nèi)周緣凈化入口36所提供的前驅(qū)物氣體包括相對來說比噴射塊12所提供的那些更重或密度更大的組分。具體地說，內(nèi)周緣凈化入口36提供23slmh2和3slmn2，通過內(nèi)周緣凈化入口36的總內(nèi)部周緣流速是約26slm。噴射塊12所提供的流速是約82slm。

如圖3c中所示，相較于此前關于圖3b所述的流速增加，將較重組分n2引入通過內(nèi)周緣凈化入口36所提供的氣體中甚至可以更多地降低渦旋度。因此，位置v"(其中圖4a和4b中存在渦流)不包括圖3c中的任何渦流。通過在周緣凈化中平衡h2/n2比率，可以影響對載體外部的生長速率有影響的所有三種主要分量：反應物擴散速率(d)；反應物濃度(cg)；以及邊界層厚度(δ)，其中生長速率與dcg/δ成比例。

圖4a和4b描繪了兩個實施例的溫度分布圖。圖4a描繪了具有渦流v″′的整個系統(tǒng)中的溫度，而圖4b描繪了不具有渦流的整個系統(tǒng)中的溫度。如圖4a和4b中所示，渦流v″′促使具有較高溫度的氣體移回到反應室10的頂端。即，渦流v″′使已經(jīng)通過表面28或已經(jīng)加熱的前驅(qū)物氣體再分布。一旦前驅(qū)物氣體已經(jīng)充分加熱而熱解，則通常不希望那些氣體回到反應室10的頂端再分布，原因是熱解氣體可以沉積于反應室10內(nèi)的冷卻表面上且形成沉積物。舉例來說，如關于圖6a-6c所述的此類沉積物可以在反應室10內(nèi)的表面上形成且然后落在晶片載體24、反應室10上或在晶片載體24上所生長的任何材料上。

考慮圖3a-3c、4a和4b中所示的流動路徑，可以看出并有界定間隙34的上遮板30和下遮板32的系統(tǒng)可以用于在反應室10內(nèi)產(chǎn)生不會使熱的熱解氣體再循環(huán)回到噴射塊12的流型。另外，通過分別在上遮板30的徑向向內(nèi)和徑向向外的內(nèi)周緣凈化入口36和外周緣凈化入口引入周緣凈化流，可以減少渦旋度且甚至進一步減少再循環(huán)。另外，通過在內(nèi)周緣凈化入口36引入密度比噴射塊12所引入的前驅(qū)物氣體更大的周緣凈化流，仍然可以進一步減少渦旋度。

相對于此前關于圖1-4b所述的實施例，圖5圖解說明了又另一個優(yōu)勢。具體地說，前驅(qū)物氣體混合物(包括tmal、tmga和胂)的砷酸鋁鎵生長速率描繪于圖5中，每種流動路徑此前關于圖3a-3c描述。

圖3a中所示的流動路徑在內(nèi)周緣凈化入口36具有23slm流速，且在噴射塊12具有82slm流速。從晶片載體24的中心到約0.15m處，沉積相當均勻且均一，原因是上遮板30和下遮板32的配置所引起的渦旋度降低，以及凈化氣體在內(nèi)周緣凈化入口36和外周緣凈化入口38的輸入。

雖然圖3a中所示的流動路徑的沉積結構呈現(xiàn)優(yōu)于常規(guī)系統(tǒng)的優(yōu)勢，但圖3a中所示的流動路徑仍然展現(xiàn)渦旋。因此，從距離晶片載體24中心的0.15m向外，沉積變得不均勻。具體地說，從距離晶片載體24中心的約0.15m到約0.22m處，沉積厚度穩(wěn)定地降低，且然后快速增加。

圖3b，其中通過內(nèi)周緣凈化入口36和噴射塊12的流速已經(jīng)大幅度增加，減少了反應室10內(nèi)的渦旋度且相應地降低了凹槽范圍。在圖4b所示的實施例中，前驅(qū)物氣體的輸入速率在噴射塊12是100slm，且在內(nèi)周緣凈化入口36是27slm。

正如所預期，圖5表明與圖3b的輸入相關的生長速率低于與圖3a的輸入相關的生長速率。另外，由于渦旋度減少，因此圖3b中的徑向外緣形狀不同于圖3a。具體地說，在圖3b中，晶片載體的較大部分上發(fā)生大體上平坦的沉積。雖然對于圖3a中所示的流動路徑來說，平坦的沉積僅存在于從晶片載體24中心到約0.15m處，但是在圖3b所示的流動路徑中，平坦地沉積到約0.2m處。

圖3c展示了渦旋度甚至小于圖3a和3b的渦旋度的流動路徑，且如圖6中所描繪，與圖3c相關的生長速率因此更均勻。在與圖3c的流動路徑相關的線中，均一的生長速率從晶片載體24的中心延伸超過0.21m，且根本不存在“凹槽”。

圖6a-6c分別描繪了反應室10內(nèi)的沉積物，其與圖3a-3c中所示的流動路徑相關。具體地說，沉積物顯示于反應室10的上表面，所述上表面靠近內(nèi)周緣凈化入口36和噴射塊12。

此類沉積可以是渦旋的結果，其使得已經(jīng)在反應室10的相對較熱底部熱解的前驅(qū)物氣體回到反應室10的頂部(如圖4a和4b中所示)。由于與圖3a-3c的流動路徑相關的渦旋度減少，因此在此等實施例中，反應室10的上表面發(fā)生的沉積極少。在渦流(例如v、v'、v"、v″′)較小的情況下，上表面的沉積減少。

圖7a和7b根據(jù)兩個實施例描繪反應室10內(nèi)的胂比率。在圖7a所示的第一實施例中，內(nèi)周緣凈化入口36提供了具有第一胂含量的前驅(qū)物氣流，且在圖7b中，內(nèi)周緣凈化入口36提供了具有低于圖7a中所描繪的第一胂含量的第二胂含量的前驅(qū)物氣流。舉例來說，在圖7b中，可以添加較重組分，如此前關于圖3c所述。

圖8是描繪冷卻系統(tǒng)16的剖視透視圖。如圖8中所示，冷卻系統(tǒng)16定位于反應室10的上部，圍繞噴射塊12徑向延伸。在實施例中，冷卻系統(tǒng)16界定了通道16c，所述通道延伸穿過冷卻系統(tǒng)16且可以用于導引冷卻流體通過冷卻系統(tǒng)16以降低其溫度。

圖9a-9b分別是根據(jù)兩個實施例的冷卻系統(tǒng)16'和16"的橫截面圖。圖9a描繪了冷卻系統(tǒng)16'，其包括如此前所述的通道16c。圖9a圖解說明了當冷卻劑導引通過通道16c時跨越冷卻系統(tǒng)16'的溫度梯度。

一般來說，期望限制反應器外殼10在噴射塊12處的溫度。如果噴射塊12變得太熱，那么被導引通過其的前驅(qū)物氣體可以在比所期望更早的時候發(fā)生熱解。因此，如此前關于圖4a和4b所述，通常期望在應該相對冷卻的噴射塊12與應該熱足以使前驅(qū)物氣體熱解且引起外延生長的晶片載體24之間產(chǎn)生溫度梯度。

雖然冷卻系統(tǒng)16'為噴射塊12提供了一些熱防護且促進了此梯度，但在實施例中，可能期望使噴射塊12鄰近的溫度梯度提高到更大的程度。如圖9b所示，冷卻系統(tǒng)16"不僅包括通道16c，而且包括縫隙16s?？p隙16s阻止熱從冷卻系統(tǒng)16"的下部轉移到上部。如圖9b中的陰影所示，這在縫隙16s引起溫度不連續(xù)，其中縫隙16s上方的部分比縫隙16s下方的部分更冷。

在替代實施例中，可以使用其它特征，如多冷卻通道、翅片、額外縫隙，或冷卻系統(tǒng)16的替代幾何形狀。與此前所述的用于減少反應室10內(nèi)的渦旋度的其它特征組合，可以使噴射塊12保持相對較低的溫度。這些方面往往是彼此互補的，因為當不存在渦流v時，冷卻系統(tǒng)16可以冷卻到更低的溫度。

圖10是從反應室10降下的上遮板30的透視圖。在實施例中，上遮板30可以通過臂30a附接到反應室10。期望維修、修護或更換時，上遮板30可以從反應室10降下。相較于常規(guī)系統(tǒng)，這促進了反應室10的簡單修護。

系統(tǒng)、裝置和方法的各種實施例已經(jīng)在本文中描述。這些實施例僅為了舉例而示出且并非旨在限制本發(fā)明的范圍。此外，應了解，已經(jīng)描述的實施例的各種特征可以按不同方式組合以產(chǎn)生許多額外的實施例。此外，雖然已經(jīng)描述了用于所揭露的實施例的各種材料、尺寸、形狀、配置和位置，但是可以利用除所揭露內(nèi)容之外的其它內(nèi)容，而這些不超過本發(fā)明的范圍。

相關領域中的技術人員將認識到，本發(fā)明可以包含比上述任何個別實施例中所說明更少的特征。本文所述的實施例并非想詳盡地呈現(xiàn)本發(fā)明的各種特征可以組合的方式。因此，實施例的特征組合并非相互排斥的；相反，本發(fā)明可以包含選自不同個別實施例的不同個別特征的組合，如所屬領域的一般技術人員所了解。此外，除非另外指出，否則關于一個實施例所述的元件可以在其它實施例中實施，即使在此類實施例中未描述。雖然權利要求書中的從屬權利要求可以是指與一或多項其它權利要求的特定組合，但是其它實施例還可以包括從屬權利要求與每一項其它從屬權利要求的標的物的組合或一或多個特征與其它從屬或獨立權利要求的組合。除非聲明了不希望特定組合，否則本文中建議此類組合。另外，還希望包括任何其它獨立權利要求中的權利要求特征，即使這項權利要求不直接從屬于獨立權利要求。

上述文件的任何結合供參考受到限制，以使得與本文中的明確揭露內(nèi)容相反的標的物不會被結合到本文中。上述文件的任何結合供參考進一步受到限制，以使得文件中所包括的權利要求不會結合在此供參考。上述文件的任何結合供參考仍然進一步受到限制，以使得文件中所提供的任何定義不會結合在此供參考，除非明確包括于本文中。

出于解釋本發(fā)明權利要求的目的，明確地希望不援引35u.s.c.的章節(jié)112(f)的條款，除非權利要求中敘述了特定術語“方式”或“步驟”。