專利名稱：外延反應器的安裝方法
外延反應器的安裝方法本發(fā)明涉及在設(shè)備中安裝(Einrichten)加工腔的方法,所述設(shè)備通過以下方式在由感受器(Susz印tor)保持在加工腔中的基材上沉積至少一個層通過進氣裝置、特別是借助載運氣體將加工氣體引入所述加工腔中，所述加工氣體在其中、特別是在熱表面上分解成分解產(chǎn)物，該分解產(chǎn)物包括用于形成層的成分。本發(fā)明涉及一種設(shè)備，所述設(shè)備用于將層沉積在感受器的基材上，在該設(shè)備中，通過進氣裝置、特別是借助載運氣體將加工氣體引入所述加工腔中，所述加工氣體在其中、特別是在熱表面上分解成分解產(chǎn)物，該分解產(chǎn)物包括用于形成層的成分。在DE 68908927T2中已知一種外延反應器(Epitaxie-Reaktor)，其在平面輪廓中包括圓形的、扁柱形的加工腔。加工腔的罩(Decke)由罩平板形成,進氣裝置位于其中心，通過該進氣裝置將加工氣體弓I入所述加工腔中。加工腔的底部形成了感受器，并攜帶了多個基材。這些基材分別位于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的基材夾持器上。該感受器從下部加熱。這可以通過 電阻加熱或RF-加熱進行。在該加工腔中實施MOCVD-工藝。對此，使用載運氣體如氫將第III主族的金屬有機化合物如TMGa或TMIn引入該加工腔中。作為與該第一加工氣體反應的組分向該加工腔中引入氫化物形式的第二加工氣體。其可以涉及AsH3、PH3或NH3。在位于下部加熱的感受器上的基材上，將例如GaAs、GaN, InP或混合晶體沉積至由第III和第V主族的元素構(gòu)成的層上。該向加工腔中引入的加工氣體在熱的表面上以熱解方式分解。這種基于以熱解方式初步分解的層的生長根據(jù)性質(zhì)不僅會發(fā)生在基材表面上，而且發(fā)生在包圍基材的感受器的平面上。由于加工腔的與感受器相對的罩通過由感受器發(fā)出的熱輻射同時被加熱，并且以不充分的程度冷卻，因此在此處還發(fā)生寄生性生長(parasitar ffachstum)。層在加工腔壁上的沉積一般是不期望的。在這種設(shè)備中，在沉積薄的半導體層后，加工腔罩通過腐蝕(可以在“原位”進行)重復除去加工腔罩上和感受器上的涂層(Belegung)。在僅沉積薄的層時，根據(jù)屬性，在加工腔壁上僅觀察到非常薄的歸因于寄生性生長的涂層(Beschichtung)。該涂層對層的品質(zhì)的影響是可接受的。如果在這種設(shè)備中沉積厚的且特別是多層的結(jié)構(gòu)，那么在加工腔壁上會形成厚的涂層。這時會觀察到，在沉積厚的、特別是多層的結(jié)構(gòu)時，帶來了層的品質(zhì)不可重現(xiàn)的結(jié)果。本發(fā)明的任務在于，在緊接著的先后依次的工藝步驟中能夠可重現(xiàn)地沉積厚的多層結(jié)構(gòu)，從而以此方式提高設(shè)備的效率。該任務通過權(quán)利要求I中給出的安裝加工腔的方法和權(quán)利要求6中給出的如此安裝的加工腔得以實現(xiàn)。本發(fā)明基于以下知識，層的生長和特別是在基材上沉積的半導體層的品質(zhì)不僅取決于表面動力學，也取決于氣相動力學。對層的品質(zhì)起決定性作用的也不僅僅是實際的、盡可能限制在基材表面上的熱解分解過程。更重要的還有初步分解過程和由此產(chǎn)生的成核和加成形成(Adduktbildungen),這在基材上方的氣相中發(fā)生。通過冷卻與感受器相對的加工腔罩(Prozesskammerdecke)可以調(diào)節(jié)加工腔內(nèi)部的溫度分布。后者對于向加工腔中引入的前體的初步分解(Vorzerlegung)具有更重要的意義。實驗研究和建模計算已經(jīng)表明，力口工腔內(nèi)部和特別是感受器上的溫度分布不僅取決于加熱感受器的加熱器的功率，而且取決于輻射損失或形成加工腔的壁的輻射性質(zhì)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，加工腔壁表面的光學性質(zhì)反射度、吸收度和透射度具有決定性意義。根據(jù)本發(fā)明，加工腔壁和特別是與感受器相對的加工腔罩的這些光學性質(zhì)應當與待沉積的層具有的光學性質(zhì)相協(xié)調(diào)(ilbereinsti_en)。在已知設(shè)備中沉積厚的層時觀察到的可重現(xiàn)性的缺乏歸因于在長時間生長的情況中加工腔罩的光學性質(zhì)發(fā)生變化。這會導致如下的后果，加工腔罩在加工時吸收的熱量會減少或增加，并且由此改變加工腔罩的溫度，這對整體加工腔內(nèi)部的溫度分布產(chǎn)生影響，并且因此對加工氣體的分解和特別是初步分解行為產(chǎn)生影響。反射度發(fā)生變化，會導致加工腔罩向感受器反射更少或更多的輻射功率。這不僅會引起加工腔內(nèi)部的溫度分布發(fā)生變化。光學性質(zhì)的變化還引起了感受器的表面溫度和特別是基材的表面溫度在加工持續(xù)過程中連續(xù)地增加或連續(xù)地降低，直到加工腔壁均勻地涂覆上加工氣體的分解產(chǎn)物。這例如是以下的情況，層厚比兩倍的光學厚度厚，所述兩倍的光學厚度相應于在加工溫度下的輻射最大值的頻率波長的四分之一。本發(fā)明建議，至少首先(vomeherein)向加工腔罩賦予如下的光學性質(zhì),其相應(entsprechen)于待沉積的層或由于寄生性生長而形成在加工腔上的涂層所具有的光 學性質(zhì)。在此相關(guān)的是加工溫度條件下頻率最大值所處頻率范圍中的光學性質(zhì)(普朗克輻射定律或維恩位移定律)。生長溫度處于500至1000°C的范圍中。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的外延反應器，其環(huán)形側(cè)壁和與感受器相對的罩例如由不銹鋼或鋁制成，該外延反應器可以根據(jù)本發(fā)明以較簡單的方式改進。側(cè)壁或罩設(shè)置有特別的可置換外殼件。該外殼件由具有基本上和待沉積的層相同或至少相近光學性質(zhì)的材料制成。根據(jù)在加工腔內(nèi)沉積的材料，可以使用在光學性質(zhì)上與待沉積的層適配的加工腔壁。如果待沉積的半導體層為高反射性的或者幾乎不透明的，那么該外殼件可以考慮幾乎呈鏡面的表面或者為不透明的。如果待沉積的層不是很透明，那么其也可以為外殼件。典型的值為透射度T 0 ;吸收度A 0. 8 ;反射度R = 1-A.加工腔壁的表面和特別是加工腔罩的表面沒有必要由相同的、在各個過程中構(gòu)成待沉積的層的材料形成。根據(jù)本發(fā)明，應當如下構(gòu)建壁，其在加工溫度的范圍中非常類似于III、V-半導體層的光學性質(zhì)，其中R+A+T = I。由此，在涂覆加工腔壁期間，與加工腔的熱置換作用不發(fā)生改變。使用本發(fā)明的方法還可以先后實施多個、持續(xù)長時間的沉積過程，而無需在各個過程之間以及在替換基材時對加工腔進行清潔。所有公開的特征(本身)對于本發(fā)明都是重要的。在本申請的公開內(nèi)容中引入相關(guān)/附屬的優(yōu)先權(quán)文件的公開內(nèi)容(在先申請的文本)的全部內(nèi)容，也為了以下目的，將該文件中的特征并入本申請的權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.在設(shè)備中安裝加工腔的方法，所述設(shè)備通過以下方式在由感受器保持在所述加工腔中的基材上沉積至少一個層通過進氣裝置、特別是借助載運氣體將加工氣體引入所述加工腔中，所述加工氣體在其中特別地在熱表面上分解成分解產(chǎn)物，該分解產(chǎn)物包括形成所述層的成分，其特征在于，針對面向所述加工腔的表面，選擇至少所述加工腔的與所述感受器相對的壁的材料，使其光反射度、光吸收度和光透射度分別相應于所述層的光反射度、光吸收度和光透射度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I或特別是與其相應的方法，其特征在于，所述感受器的表面和/或側(cè)壁還具有相應于在層生長時沉積的層的光學性質(zhì)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項或多項的方法，其特征在于，所述感受器位于加工腔的底部，并且所述進氣裝置設(shè)置在所述加工腔罩的中心。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項或多項的方法，其特征在于，所述載運氣體和所述加工氣體在水平方向上流經(jīng)所述加工腔。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項或多項的方法，其特征在于，與待沉積的層的光學性質(zhì)相配的加工腔壁為可置換的外殼件。
6.一種設(shè)備，所述設(shè)備通過以下方式在由感受器保持的基材上沉積至少一個層通過進氣裝置、特別是借助載運氣體將加工氣體引入所述加工腔中，所述加工氣體在其中、特別是在熱表面上分解成分解產(chǎn)物，該分解產(chǎn)物包括形成所述層的成分，其特征在于，至少所述加工腔的與所述感受器相對的壁由可置換的外殼件構(gòu)成，所述外殼件在其面向所述加工腔的表面上具有分別相應于所述加工腔中待沉積的層的光反射度、光吸收度和光透射度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6或特別是與其相應的裝置，其特征在于，所述感受器的面向加工腔的表面和/或所述面向加工腔的側(cè)壁由外殼件構(gòu)成，所述外殼件的與加工腔相對的表面具有相應于待沉積的層的光學性質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及在設(shè)備中安裝加工腔的方法，所述設(shè)備通過以下方式在由感受器保持在所述加工腔中的基材上沉積層通過進氣裝置、特別是借助載運氣體將加工氣體引入所述加工腔中，所述加工氣體在其中、特別是在熱表面上分解成分解產(chǎn)物，該分解產(chǎn)物包括用于形成層的成分。為了能夠在緊接著的先后依次的工藝步驟中可重現(xiàn)地沉積厚的多層結(jié)構(gòu)而提高裝置的效率，本發(fā)明建議，針對面向所述加工腔的表面，選擇至少所述加工腔的與所述感受器相對的壁的材料，使其光學反射度、光學吸收度和光學透射度分別相應于層生長時待沉積的層的光學反射度、光學吸收度和光學透射度。
文檔編號C23C16/44GK102803581SQ201080036234
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月15日
發(fā)明者G.K.斯特勞克 申請人:艾克斯特朗歐洲公司