專利名稱：Vpe反應(yīng)器的源容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及VPE沉積裝置的源裝置(arrangement)，包括含有液態(tài)或固 態(tài)起始材料(1)并具有頂部開口的容器(2);用于反應(yīng)氣體(4)的供應(yīng)管 線(3 ),所述反應(yīng)氣體(4 )與起始材料(1 )反應(yīng)以產(chǎn)生含有該起始材料的 工藝氣體(5);以及直接置于該起始材料(1 )上的蓋子。
此外，本發(fā)明涉及VPE沉積設(shè)備，其包括工藝室和布置在工藝氣體的 流動(dòng)方向上游的源區(qū)，在所述源區(qū)中有用于反應(yīng)氣體的供應(yīng)管線和含有液態(tài) 或固態(tài)起始材料并具有頂部開口的容器。
背景技術(shù)：
從DE 3801147Al中已知一般類型的設(shè)備。其中，粉末填充物位于多孔 壁上。多孔板位于粉末填充物上。位于上面的多孔板通過彈簧壓到粉末填充 物上，從而其表面總是平行于底壁。
US 5,603,169描述了類似的設(shè)備。其中，透氣性加壓板位于填充物的表 面上。其通過重力以平準(zhǔn)的方式壓到所述表面上。
DE 10247921 Al描述了混合型VPE反應(yīng)器。其中所述的反應(yīng)器具有外 殼。在外殼中，有具有用于容納一個(gè)或多個(gè)基材的基座(susceptor)的工藝室， 所述基材用半導(dǎo)體材料涂覆。該半導(dǎo)體材料是多組分材料，并且具體來說具 有III和V主族的組分。III主族的元素例如Ga、 In、 Al以氯化物的形式引 入到工藝室。V族組分作為氫化物引入到工藝室。具體來說，將NH3、 AsH3、 或PH3引入到工藝室。氯化物在源區(qū)生成。加熱該源區(qū)。將HC1引入到該源 區(qū)。使該HC1經(jīng)過液態(tài)或固態(tài)金屬組分的表面之上，使得在熱力學(xué)平衡的條 件下盡可能形成氯化物。將III族組分從源容器輸送走引起包含在源容器中 的起始材料的表面下降。這導(dǎo)致源轉(zhuǎn)化效率的改變。具體來說，在流體垂直 通過源區(qū)時(shí)不能避免的小表面的情況下，這種不恒定的源轉(zhuǎn)化是不利的
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供使源反應(yīng)隨時(shí)間穩(wěn)定化的措施。 該目的通過權(quán)利要求中限定的本發(fā)明而實(shí)現(xiàn)。
每個(gè)權(quán)利要求表示用于實(shí)現(xiàn)該目的的獨(dú)立的技術(shù)方案并且可以與任何 其它權(quán)利要求組合。
首先并且是最重要的，保證用蓋子蓋住所述頂部敞開的容器。所述蓋子 旨在放置在起始材料上。在蓋子和起始材料的表面之間形成反應(yīng)氣體可以流 過的體積。該反應(yīng)氣體平行于起始材料的表面流過該體積。供應(yīng)管線通向該 體積。從而，從該供應(yīng)管線排出的氣體首先流過該體積，結(jié)果在該表面上流 動(dòng)。如果起始材料是液體，氣體以水平方向流過該體積。蓋子直接放置在起 始材料上的這一事實(shí)是指蓋子下面與起始材料表面之間的間隔隨時(shí)間保持 恒定并且獨(dú)立于源內(nèi)液體或固體的表面高度。盡管源穩(wěn)定地消耗，反應(yīng)氣體 可以流過的體積僅以不顯著的程度改變，因?yàn)樯w子隨著源材料表面的水平降 低。結(jié)果，源轉(zhuǎn)化得到了穩(wěn)定。如果起始材料是液體，蓋子漂浮在起始材料 上。從蓋子突出并支撐在源材料上的載體，具體來說為漂浮物引起形成通流 體積。載體/漂浮物可由局部突出形成。具體來說，它們由向下突出的中空腔 形成。供應(yīng)管線優(yōu)選位于容器的中心，反應(yīng)氣體通過該供應(yīng)管線供應(yīng)到蓋子 下。容器可具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。然后，流體在徑向方向上流過該體積。蓋子可 為圓盤形的。蓋子的邊緣可與容器壁有間距。在流體流過的體積內(nèi)，蓋子下 形成的工藝氣體可通過由該間距形成的間隔或間隙流走。蓋子的官頂優(yōu)選覆 蓋供應(yīng)管線的出口 。這保證了即使源材料處于其最低水平時(shí)蓋子也不會(huì)位于 供應(yīng)管線的出口上。容器和蓋子由不與起始材料或反應(yīng)氣體或工藝氣體反應(yīng) 的材料制成。例如，如果源要含有鎵或銦，則容器和蓋子可由石英組成。如 果源要容納鋁，則適當(dāng)?shù)赜墒瞥稍春蜕w子。然后，石墨的表面優(yōu)選用合 適的材料涂覆。還可使用青玉、氮化硼或其它惰性材料。具有上述源布置的 沉積設(shè)備優(yōu)選具有源區(qū)，流體以垂直方向流過該源區(qū)。源區(qū)可具有在垂直方 向上延伸的壁，并且，具體來說，形成管道部分。對(duì)該壁從外部進(jìn)行電阻加 熱，使得可以調(diào)整源的溫度。工藝室在源區(qū)下。其在水平方向上延伸。在源 區(qū)形成的工藝氣體從上到下引入到工藝室，并且沿徑向流過該工藝室，使得 工藝氣體以水平方向從集中在中心周圍的基材上流過。氫化物也在工藝室中 心引入。但是，上述源結(jié)構(gòu)不僅可布置在流體垂直流過的源區(qū)中，而且還可 布置在流體水平流過的源區(qū)中。


本發(fā)明的示例性實(shí)施方式基于附圖而說明如下，在所述附圖中 圖1顯示了放大表示的沿圖2中的I-I線穿過源區(qū)的截面； 圖2顯示了根據(jù)圖1中的剖切線II-II穿過源區(qū)的橫截面； 圖3顯示了具有配合了蓋子的源容器的透視圖； 圖4顯示了穿過具有圖1中表示的源裝置的VPE沉積裝置的橫截面； 圖5顯示了根據(jù)圖1的第二實(shí)施方式的圖 圖6顯示了根據(jù)圖2的第二實(shí)施方式的圖 圖7顯示了根據(jù)圖1的第三實(shí)施方式的圖 圖8顯示了根據(jù)圖2的第三實(shí)施方式的圖 圖9顯示了根據(jù)圖1的第四實(shí)施方式的圖；和 圖IO顯示了根據(jù)圖2的第四實(shí)施方式的圖。
具體實(shí)施例方式
圖4中表示的VPE反應(yīng)器是水平反應(yīng)器，因?yàn)楣に囀?1在水平方向上 延伸。基本為圓形的工藝室21的底板形成基座23。底板通過電阻加熱器25 從下面加熱。其它類型的加熱也是可以的；具體來說，可采用RF加熱。在 圓盤形的底板23上，有大量的基材22?；?2以圓形的布局設(shè)置在基座 23的中心周圍。
基座23之上為工藝室頂板24。它與底板23平行延伸，并在中心具有 開口。該開口位于基座23上放置基材22的區(qū)域之外。在工藝室頂板24中 的該圓形開口之上是源區(qū)。該源區(qū)包括在垂直方向上延伸的管道。該管道形 成源區(qū)的壁15。該管道在末端封閉，在末端有通向其中的吹掃氣體管線18， 惰性氣體通過該吹掃氣體管線18引入到源區(qū)。源區(qū)壁15被源加熱器16包 圍。所述加熱器也優(yōu)選為電阻加熱器。
在源區(qū)的上部區(qū)域中有容器2。供應(yīng)管線3終止在該容器處，HC1作為 反應(yīng)氣體4通過該管線引入。在該容器2之下，有供應(yīng)管線20，氫化物作為 工藝氣體19經(jīng)該管線引入到源區(qū)的下部區(qū)域。
容器2含有III主族金屬鎵、鋁或銦。容器2具有蓋子6。蓋子6與置 于容器2中的起始材料1的表面7有間隔。供應(yīng)管線3從下面突出穿過容器2的底板17,使得HC1從下向上流入蓋子6的官頂13。從供應(yīng)管線3的出 口 14排出的HC1與金屬在表面7處反應(yīng)并形成工藝氣體5，所述工藝氣體 可為氯化鎵、氯化銦或氯化鋁。
在源中形成的氯化物5和供入的氫化物19在容器2的外壁11和工藝室 壁15之間從上向下流動(dòng)，然后從上流入工藝室21，在那里沿徑向轉(zhuǎn)向并在 基材22上沿水平方向流動(dòng)，III或V族組分在工藝室21中作為單晶層沉積。
正如特別可從圖1至3總結(jié)的，源具有由石英、石墨或青玉組成的淺的 容器2。容器2具有在水平方向上延伸并且為圓盤形的底板17。供應(yīng)管線3 的垂直延伸部分突出穿過底板17的中心。供應(yīng)管線3具有出口 14。出口 14 處于與環(huán)形容器壁11的邊緣大致相同的高度。從而，上述設(shè)置于容器2中 的金屬之一的熔融物1形成環(huán)形表面7。
在該容器壁11內(nèi)有蓋子6。蓋子6具有圓形的外輪廓，蓋子6的直徑 略小于容器壁11的內(nèi)直徑。由此，蓋子的邊緣IO與容器壁11留有間隔或 間隙12。蓋子6之下形成的工藝氣體5可以通過該間隔或間隙12流出容器。
蓋子6漂浮在熔融物1上。為了使從供應(yīng)管線出口 14排出的反應(yīng)氣體 4可以沿蓋子6下流動(dòng)，蓋子6具有向下突出的漂浮物9。這些漂浮物9由 圓柱形中空體形成。該中空體在頂部敞開。這些漂浮物9部分浸泡在熔融物 1的表面7之下。間隔分開的漂浮物9 (示例性實(shí)施方式中共有4個(gè))之間 的區(qū)域可以流過反應(yīng)氣體4并且在該區(qū)域中已引入的HC1與金屬結(jié)合以形成 金屬氯化物。蓋子6漂浮在熔融物1的表面7上這一事實(shí)是指蓋子6下面與 熔融物7的表面之間的間隔獨(dú)立于熔融物1的液面。隨著熔融物1的體積下 降，蓋子6降低。
在蓋子6的中心，有向上突出的罐形官頂13，其覆蓋供應(yīng)管線出口 14 同時(shí)在其周圍留有間隔。選擇穹頂13的高度使得蓋子6可以降低到熔融物1 的最小體積，而不使供應(yīng)管線出口 14被宮頂13的覆蓋表面封閉。
在示例性實(shí)施方式的情形中，流體沿徑向通過蓋子6下。還可想到的構(gòu) 造中，流體沿直線通過蓋子6。為此，蓋子6的邊緣可浸泡在熔融物1中， 使得限定通流的方向。這種流體可以沿直線通過的容器可以用于水平的源裝 置。這樣，反應(yīng)氣體的供入在容器的邊緣進(jìn)行。這種容器的蓋子優(yōu)選具有在 其周圍延伸的邊緣部分，向下突出進(jìn)入熔融物，并僅在流出面上敞開，使得 在具有U形截面的蓋子下形成的工藝氣體可以流走。在該方案的情形中，蓋子漂浮在熔融物上。但是，蓋子還可以具有工藝氣體可通過其流出的開口。 在這種方案的情形中，有利的還有，如果由中空體形成的浸泡在熔融物
1的表面下的漂浮物9從蓋子6向下突出，使得蓋子的基本平坦且水平延伸 的下面平行于熔融物的表面7并且與熔融物的表面7有間隔。這導(dǎo)致形成反 應(yīng)體積8，流體可以通過該體積，并且該體積與源體積無(wú)關(guān)而保持恒定。
如果源材料在源的溫度下為固態(tài)，則附圖中以附圖標(biāo)記9表示的漂浮物 僅形成支撐體。在這種情形下，支撐在固體表面上的例如突出物或銷形式的 載體從蓋子的下面突出就足夠了 。
認(rèn)為重要的是，蓋子6的下面與熔融物的表面或源材料的表面之間的間 隔s在源材料的整個(gè)消耗期間不變化。
在圖1至3中表示的示例性實(shí)施方式的情形下，流入4通過穿頂13的 側(cè)壁與供應(yīng)管線3的上部之間的間隙進(jìn)行。氣體流出通過間隙12進(jìn)行。
在圖5和6中表示的示例性實(shí)施方式中，最小化了蓋子的邊緣IO與容 器壁11之間的間隙12。該間隙12僅為十分之幾個(gè)毫米(0.1至0.5mm)?，F(xiàn) 在，流出通過設(shè)置于蓋子的邊緣10的區(qū)域中的流出開口 26進(jìn)行。正如可從 圖6總結(jié)的，設(shè)置這些開口 26使得它們均勻地分布在蓋子6的整個(gè)圓周上。 蓋子6相對(duì)于容器2的中心的位置通過僅非常小的間隙12確定。
圖7和8中表示的第三示例性實(shí)施方式顯示了蓋子6的中心定位的其它 選擇。穹頂13在下部區(qū)域中具有向內(nèi)導(dǎo)向的套環(huán)。該套環(huán)具有流入開口 27, 通過該開口流出供應(yīng)管線3的氣體可以流入蓋子6下的區(qū)域。該套環(huán)大致位 于蓋盤的水平。這里，套環(huán)內(nèi)邊緣與供應(yīng)管線3的上部之間的間隔為十分之 幾個(gè)毫米。這里，蓋子6的外邊緣IO具有缺口 28。從而，蓋子以齒輪的形 式形成。限定它們之間的缺口 28的突出物具有圓形的頂端，位于距容器壁 ll十分之幾個(gè)毫米處。缺口的基底也是圓形的。
在圖9和10中表示的示例性實(shí)施方式中，流出經(jīng)由間隔或間隙12進(jìn)行。 這里，蓋子6的中心定位通過官頂13下的套環(huán)的方式進(jìn)行。但是，在沒有 表示出的進(jìn)一步的示例性實(shí)施方式中，氣體的流出也可通過開口 26進(jìn)行， 如在圖5和6的示例性實(shí)施方式中所表示的。
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權(quán)利要求
1、VPE沉積裝置的源裝置，包括含有液態(tài)或固態(tài)起始材料(1)并具有頂部開口的容器(2)；用于反應(yīng)氣體(4)的供應(yīng)管線(3)，所述反應(yīng)氣體(4)與起始材料(1)反應(yīng)以產(chǎn)生含有該起始材料的工藝氣體(5)；以及直接置于該起始材料(1)上的蓋子(6)，其特征在于，所述蓋子(6)在其本身和所述起始材料(1)的表面(7)之間限定了體積(8)，所述反應(yīng)氣體(4)可以平行于所述表面(7)流過該體積(8)，并且供應(yīng)管線(3)通向該體積(8)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1或特別根據(jù)該權(quán)利要求的源裝置，其特征在于， 所述蓋子(6)漂浮在所述起始材料(1 )上。
3、 根據(jù)前述權(quán)利要求的一項(xiàng)或多項(xiàng)或特別根據(jù)這些權(quán)利要求的源裝 置，其特征在于，載體、具體來說為漂浮物(9)，從所述蓋子(6)向下 突出。
4、 根據(jù)前述權(quán)利要求的一項(xiàng)或多項(xiàng)或特別根據(jù)這些權(quán)利要求的源裝 置，其特征在于，所述蓋子(6)覆蓋中心供應(yīng)管線(3)，流體從徑向流 過所述體積(8 )。
5、 根據(jù)前述權(quán)利要求的一項(xiàng)或多項(xiàng)或特別根據(jù)這些權(quán)利要求的源裝 置，其特征在于，所述蓋子(6)的邊緣(10)與容器壁(11)有間隔， 所形成的工藝氣體(5)流過該間隔或間隙(12)。
6、 根據(jù)前述權(quán)利要求的一項(xiàng)或多項(xiàng)或特別根據(jù)這些權(quán)利要求的源裝 置，其特征在于，供應(yīng)管線出口 (14)從下面突出進(jìn)入所述蓋子(6)的 中心基底(13)。
7、 根據(jù)前述權(quán)利要求的一項(xiàng)或多項(xiàng)或特別根據(jù)這些權(quán)利要求的源裝 置，其特征在于，所述容器(2)和所述蓋子(6)由石英、石墨、氮化硼 或青玉組成。
8、 VPE沉積設(shè)備，包括工藝室(21)和布置在工藝氣體流動(dòng)方向上 游的源區(qū)，在所述源區(qū)中，有用于反應(yīng)氣體(4)的供應(yīng)管線(3)和含有 液態(tài)或固態(tài)起始材料(1)并具有頂部開口的容器(2),其特征在于，蓋子(6)直接置于該起始材料(1)上且在其本身和表面(7)之間限定了 該反應(yīng)氣體可以流過的體積(8 )。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8或特別根據(jù)該權(quán)利要求的VPE沉積設(shè)備，其特征 在于，流體可以垂直流過源區(qū)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8和9中一項(xiàng)或兩項(xiàng)或特別根據(jù)這些權(quán)利要求的 VPE沉積設(shè)備，其特征在于，所述源區(qū)垂直設(shè)置在所述工藝室之上。
11、 根據(jù)權(quán)利要求8到10中一項(xiàng)或多項(xiàng)或特別根據(jù)這些權(quán)利要求的 VPE沉積設(shè)備，其特征在于，所述源區(qū)具有源區(qū)加熱器(16)并且所述 工藝室(21)具有工藝室加熱器(25)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求8到11中一項(xiàng)或多項(xiàng)或特別根據(jù)這些權(quán)利要求的 VPE沉積設(shè)備，其特征在于，基本上旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的工藝室(21)和與該工 藝室(21)的中心相連的源區(qū)，由工藝室(21)容納的基材(22)設(shè)置在 該工藝室(21)的中心周圍。
全文摘要
本發(fā)明涉及VPE沉積設(shè)備的源裝置，包括含有液態(tài)或固態(tài)起始材料(1)并具有頂部開口的容器(2)；用于反應(yīng)氣體(4)的供應(yīng)管線(3)，所述反應(yīng)氣體(4)與起始材料(1)反應(yīng)以產(chǎn)生含有該起始材料的工藝氣體(5)。本發(fā)明的目的是暫時(shí)穩(wěn)定源反應(yīng)。為此，蓋子(6)直接放置在起始材料(1)上并且限定蓋子和起始材料(1)的表面(7)之間的體積(8)，反應(yīng)氣體(4)流過所述體積并且供應(yīng)管線(3)通向該體積。
文檔編號(hào)C30B25/14GK101443487SQ200780017540
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2007年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月15日
發(fā)明者沃爾特·弗蘭肯, 約翰尼斯·卡普勒 申請(qǐng)人:艾克斯特朗股份公司