專利名稱：利用mocvd或者h(yuǎn)vpe選擇性沉積結(jié)晶層的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在設(shè)置在反應(yīng)器工藝室中基座上的一個或者多個襯底特別 是結(jié)晶襯底上沉積一個或者多個層特別是結(jié)晶層的設(shè)備，其中可被工藝室 加熱裝置主動加熱的工藝室壁位于可被基座加熱裝置主動加熱的基座對 面，并且提供氣體入口元件以將工藝氣體引入到所述工藝室中，并且所述 工藝室加熱裝置具有冷卻劑通道并且在所述工藝室壁的主動加熱期間位于 離所述工藝室壁的外部一段距離處。
本發(fā)明還涉及在設(shè)置在反應(yīng)器工藝室中基座上的一個或者多個襯底(6) 特別是結(jié)晶襯底上沉積一個或多個層特別是結(jié)晶層的方法，其中，將所述 基座主動加熱至超過1000°C的基座溫度，并且為了通過HVPE方法沉積所 述層，將位于所迷基座對面的工藝室壁主動加熱至在比所述基座溫度高或 低+/-200°C范圍內(nèi)的工藝室壁溫度，將至少包括氬化物和金屬卣化物的工藝 氣體通過氣體入口元件引入到所述工藝室中，并且在通過HVPE方法沉積 所述層之前或者之后的時刻通過MOCVD方法在相同工藝室中沉積另 一層， 所述工藝氣體至少包括氫化物和有機金屬化合物。
背景技術(shù)：
已從DE 10247921 Al知曉了這種類型的設(shè)備。其中，基座由工藝室底 面形成。在所述工藝室底面上設(shè)置有多個襯底支座，所述襯底支座在被支 撐在氣墊之上的同時分別被形成所述氣墊的氣流驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。襯底在各個襯 底支座上。在所迷基座上方，形成所述工藝室頂面的工藝室壁在距所述基 座一段距離處延伸并與其平行。所述工藝室以基本上旋轉(zhuǎn)對稱的方式形成。 可將工藝氣體引入到所述工藝室中的氣體入口元件凸入到所迷工藝室中 心。意圖是HVPE晶體沉積方法在所述工藝室中實施。為此，將金屬氯化 物形式的第三主族元素引入到所述工藝室中。此外，將氫化物形式的第五 主族元素與載氣一起引入到所述工藝室中。通過水冷卻的RF加熱器從下方 對所述基座進行加熱。為此，其由導(dǎo)電材料即由包覆型石墨構(gòu)成。同樣地對位于所述基座對面的工藝室壁主動加熱。此處，能量也通過RF加熱線圈
經(jīng)由RF場引入到由導(dǎo)電材料例如石墨制成的所述工藝室頂面中。
從DE 10217806Al知曉了 MOCVD反應(yīng)器。其中，通過氣體入口元件 將工藝氣體從上方穿過主動冷卻的工藝室頂面引入到工藝室中。通過RF加 熱線圈從下方對位于所述工藝室頂面對面的基座進行加熱。所述工藝室頂 面和所迷基座之間的距離可變化。
DE 10133914 Al描述了通過MOCVD方法沉積一個或多個層的反應(yīng) 器。此處，所述方法也是在具有冷的工藝室頂面的工藝室中實施的，其中 加熱的基座位于所述冷的工藝室頂面對面。氣體入口元件在所述工藝室的
中心，有機金屬化合物和氫化物與載氣一起分別通過所述氣體入口元件引 入到單獨的進料通道中。
US 6,733,591 B2 7>開了這樣的設(shè)備，使用該設(shè)備可根據(jù)選4奪通過 MOCVD方法或者HVPE方法在單個工藝室中得到各層。可使所迷工藝室 以"熱壁反應(yīng)器"模式和"冷壁反應(yīng)器，，模式運行。在所述"冷壁反應(yīng)器，， 模式中，僅將三甲基鎵和氫化物例如胂或者NH3引入到所述工藝室中。如 果使所述反應(yīng)器以"熱壁，，模式運行，則除TMG之外還將HC1引入到所述 工藝室中使得分解的TMG的鎵原子可與HC1結(jié)合形成氯化鎵。使用其中所 述的設(shè)備和US6,218，280B1中所述方法，意圖是使用HVPE方法即"熱壁" 法在之前通過"冷壁，，法沉積的MOCVD薄層上沉積厚的中心層。然后， 該厚層被再次通過MOCVD方法沉積的薄層覆蓋，從而產(chǎn)生氮化鎵村底材 料。
US 6,569,765同樣公開了混合沉積體系，其中，根據(jù)選擇，可對襯底支 座或者整個工藝室壁加熱以容許在所述工藝室中實施MOCVD方法或者 HVPE方法。
JP 11117071 Al公并了,其中氣體入口元件的溫度和基座的溫度可彼此 獨立地控制的CVD反應(yīng)器。
EP 1252363 Bl已公開了 CVD涂覆設(shè)備的工藝室，其中可借助流過通 道的冷卻劑對氣體入口元件的溫度進行控制。
US 4,558,660公開了其中工藝室壁的加熱通過設(shè)置在水冷卻外殼中的 燈進行的CVD設(shè)備。
從WO 00/04205知曉MOCVD冷壁反應(yīng)器。冷的反應(yīng)器壁^皮冷卻水流過的夾套主動冷卻。為了清潔工藝室且尤其是冷卻的壁，提供工藝室壁加
熱器，從而容許所述工藝室達到這樣的溫度所述溫度使引入到所述工藝 室內(nèi)的氣態(tài)HC1在其中起蝕刻效應(yīng)的作用。
US 5,027,746公開了其中通過冷卻流體使工藝室壁冷卻的MOCVD反應(yīng)器
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是對例如從最初引用的DE 10247921 Al知曉的設(shè)備進4亍 開發(fā)，所述開發(fā)是以可使用氫化物技術(shù)運行該設(shè)備的方式進行的。
所述目的通過權(quán)利要求書中說明的本發(fā)明而實現(xiàn)；各權(quán)利要求表示實 現(xiàn)所述目的的獨立方式，并且可將各權(quán)利要求與任意其它權(quán)利要求組合。
所述設(shè)備通過如下事實而顯著區(qū)別在兩種類型的方法中，基座可由 基座加熱裝置加熱，其中襯底位于所述基座上，并且如果需要，襯底位于 襯底支座上。所述基座可形成工藝室的底面。所述基座加熱裝置優(yōu)選為RF 加熱線圈，其形成RF^， RF場在由石墨構(gòu)成的基座中產(chǎn)生渦流電流。結(jié) 果，所述基座變熱，并且襯底與其一起變熱。位于所述基座對面的是工藝 室壁，其優(yōu)選地平行于優(yōu)選為圓盤形的基座延伸。如果基座設(shè)置在底部， 則可根據(jù)選擇對該形成工藝室頂面的工藝室壁進行主動加熱或者主動冷 卻。可對工藝室壁進行加熱，使得其面向所述工藝室的表面可呈現(xiàn)出為所 述基座溫度的土200。C的溫度。然而，作為加熱的替換方案，也可通過獨立 的冷卻設(shè)備對所述工藝室壁進行冷卻。盡管有經(jīng)加熱的基座發(fā)出輻射熱， 所述冷卻仍確保所述工藝室壁的溫度保持遠(yuǎn)低于所述基座溫度?？蓪⑺?工藝室壁的溫度保持為遠(yuǎn)低于比所述基座低至少200。的溫度的值。提供了 關(guān)于所述工藝室壁的主動冷卻或者主動加熱可如何實施的各種優(yōu)選變型。 所述工藝室壁優(yōu)選地以與所述基座相同的方式加熱，即通過RF加熱線圈加 熱，其設(shè)置在離所述工藝室壁一段距離處。所述RF線圈產(chǎn)生的RF場在所 述工藝室壁(優(yōu)選由石墨構(gòu)成)上產(chǎn)生渦流電流，所述渦流電流使所述工藝室 壁變熱。在這樣的HVPE模式中，通過對供入能量的適當(dāng)選擇，可使所述 工藝室壁溫度在相對于所述基座溫度的士200。C范圍內(nèi)變化。可使所述基座 溫度在400 ~ 700。C范圍內(nèi)變化。在其中優(yōu)選沉積氮化鎵的MOCVD方法情 況下，所述基座溫度優(yōu)選在1400~ 1600。C的范圍內(nèi)變化。如果在襯底上沉IOOO'C。如果在所述工藝室內(nèi)實施MOCVD方法，則為了避免所述工藝室
壁上的寄生生長，必須將所述工藝室壁冷卻至遠(yuǎn)低于所述基座溫度的溫度。 對于生長過程的不同步驟，所述基座溫度不同。對于低溫生長步驟，所述
基座溫度可例如為400~500°C。在該溫度范圍內(nèi)，例如通過MOCVD在硅 襯底上沉積GaN成核層。另一方面，在950°C ~ 1200°C的基座溫度下沉積 GaN高溫層。為了通過MOCVD方法沉積InGaN,將基座溫度設(shè)置為750 。C 85(TC。在生長AlGaN的情況下，所述基座溫度在950°C ~ 1700°C的范 圍內(nèi)。當(dāng)沉積AN時，所述基座溫度在1300°C ~ 170(TC的范圍內(nèi)。由RF 加熱線圈形成的工藝室壁加熱裝置可同時形成所述工藝室壁冷卻裝置。所 述RF加熱線圈由螺旋中空體形成。冷卻水流過所述中空體的空腔。在工藝 室壁的加熱期間，冷卻水充當(dāng)RF加熱線圈的冷卻劑，以避免其加熱至不能 容忍的溫度。在MOCVD方法情況下，該冷卻裝置也可用于冷卻工藝室壁。 為此，改變所述RF加熱線圈和所述工藝室壁外部之間的距離。這通過位移 裝置而進行。使用該位移裝置，使RF加熱線圈更靠近所述工藝室壁的外部 或者使所述工藝室在RF加熱線圈的方向上位移。優(yōu)選使所述RF加熱線圈 和所述工藝室壁的外部之間的距離降低到零。在這種情況下，從工藝室壁 至所述冷卻裝置的熱傳遞不是通過熱輻射或者氣體的熱傳導(dǎo)進行，而是通 過直接接觸的熱量耗散進行。在具體情況下，如果所述RF加熱線圈和所述 工藝室壁的外部之間的距離非常小，則也可為足夠的。所述距離通過所述 工藝室壁在RF加熱線圈方向上的位移而減少，或者通過RF加熱線圈在所 述工藝室壁方向上的位移而減小。如果所述工藝室壁為所述工藝室頂面， 則可進行所述工藝室頂面的垂直位移直至與RF加熱線圏的下側(cè)有表面接 觸，所述工藝室頂面通過提升裝置提升。所述提升裝置優(yōu)選由頂面承載體 (ceiling carrier)形成。為了確保從所述工藝室壁至所述冷卻通道中進行足夠 的熱傳遞，RF加熱線圈的平坦下側(cè)以表面接觸的方式位于所述工藝室壁的 外側(cè)。可提供彈簧元件，從而將RF線圈的各個部分壓在所述工藝室壁的外 部。這些彈簧元件可為壓縮彈簧。這些壓縮彈簧壓在所述RF線圈的各個圈 (tum)上，例如在壓縮彈簧與RF線圈之間具有電絕緣體?？商峁┒鄠€這樣 的彈簧元件。例如可將它們設(shè)置成使得它們以相等的角度間隔分布。例如， 所述彈簧元件可以90。的角度間隔設(shè)置。所述彈簧元件可支撐在相應(yīng)的固定 8件上，所述固定件可與所述RF線圈一起降低和再升高?；蛘撸龉に囀?壁可具有冷卻介質(zhì)流過的冷卻通道。所述冷卻介質(zhì)優(yōu)選為在"冷壁"模式
和在"熱壁"模式下均為液體的材料。例如考慮液體鎵或者液體銦作為冷 卻劑。所述基座具有圓盤狀形式并且可沿其軸旋轉(zhuǎn)?？稍谒龌性O(shè)置 凹槽。襯底支座可位于這些凹槽中。所述襯底支座可位于氣墊上并且由所 述氣墊驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。村底可位于多個襯底支座的每一個之上。所述襯底支座 通過單個基座加熱裝置加熱。所述基座因此形成能加熱的工藝室壁，其對 面為可根據(jù)選擇而被加熱或者冷卻的另一壁。根據(jù)選擇可被主動冷卻或者 主動加熱的工藝室壁優(yōu)選地形成工藝室頂面。所述工藝室頂面水平對齊并 且同樣地具有圓盤狀形式。其具有中心開口，氣體入口元件凸入穿過所述 中心開口。利用該氣體入口元件，工藝氣體可引入到所迷工藝室中。所述 工藝氣體水平地流過所述工藝室。流動方向優(yōu)選為徑向。在其中主動冷卻
所述工藝室頂面的MOCVD模式中，使合適的工藝氣體通過氣體入口元件 中彼此分離的通道引入到所述工藝室中，所述冷卻可通過使冷卻劑流過所 述工藝室頂面的冷卻通道進行或者通過4吏所述工藝室頂面與由RF加熱線 圏形成的冷卻線圈接觸而進行。為了沉積氮化鎵，將例如三曱基鎵和NH3 引入到所述工藝室中。為了沉積氮化鎵，所述基座溫度約為900°C~1200 °C。所述工藝室頂面的溫度則至多為700°C，其優(yōu)選為300 400°C。如果 HVPE方法步驟在所述工藝室中實施，則不再對所述工藝室頂面進行主動冷 卻。如果所述冷卻通過穿過所述工藝室頂面的冷卻通道的冷卻劑進行，則 停止所述冷卻劑流動。如果所述冷卻通過水流過的RF加熱線圈進行，則使 所述線圈離所述工藝室頂面一段間隔。此處，幾毫米的距離是足夠的。為 了在所述工藝室中實施HVPE方法，不僅對所述基座主動加熱而且對位于 所述基座對面的所述工藝室頂面主動加熱。所述襯底支座的溫度可達到 1000 ~ 1400。C的值，并且優(yōu)選溫度最高達1600°C。將所述工藝室頂面的溫 度加熱至高于或低于相應(yīng)的基座溫度± 200°C范圍內(nèi)的工藝室頂面溫度。使 用氬化物和金屬卣化物進行沉積。該金屬卣化物優(yōu)選為金屬氯化物。然而， 也可使用碘或者溴或者氟代替氯。HC1用于產(chǎn)生甲基氯化物。所述金屬氯化 物的形成，例如氯化鎵的形成可在所述工藝室內(nèi)發(fā)生。所選的4家源可為液 體鎵，HC1在所述液體鎵上通過以在其中形成氯化鎵；或者可為三曱基鎵或 者為某種其它揮發(fā)性的鎵化合物，其被引入到所述工藝室內(nèi)，在所述工藝室中其可以熱解方式分解，由此釋放的鎵與HC1反應(yīng)形成氯化鎵。在HVPE 模式的情況下，即在對工藝室壁加熱情況下，所述基座和對面的工藝室壁 之間的溫度梯度平坦。所述溫度梯度可升高或者降低，但是其也可為0。在 MOCVD方法的情況下，存在非常大的溫度梯度。然而，MOCVD方法也可 在對工藝室頂面進行加熱的情況下實施。還可行的并且在本方法的優(yōu)選變 型中提供的是，在MOCVD方法的情況下將少量鹵化物與工藝氣體混合。 此處，除優(yōu)選的氯之外，該卣化物也可為氟、碘或者溴。然而，優(yōu)選將HC1 與所述工藝氣體混合。然而，這以這樣的量發(fā)生，在該量下TMGa或者TEGa 向GaCl的轉(zhuǎn)化率小于100%。因此，單獨的MOCVD和單獨的HVPE之間 的混合形式也是可行的。


以下參照附圖解釋本發(fā)明的示例性實施方式，其中
圖1顯示在HVPE操作狀態(tài)下反應(yīng)器設(shè)備1的工藝室的主要元件的示
意性半截面示意圖2顯示如圖1中所示的示意圖，工藝室頂面4已在RF加熱線圈的方
向上提升；
圖3顯示其中已使RF加熱線圈12在工藝室頂面4的方向上降低的變
型；
圖4顯示如圖1中所示的在兩個工藝氣體進料通道之間具有延伸的隔 離壁的示意圖5顯示圖1中所示的示例性實施方式的其中在工藝室頂面4內(nèi)設(shè)置 冷卻劑通道14的可選方案；
圖6顯示如圖1中所示的進一步可選方案的示意圖；和 圖7顯示如圖1中所示的進一步可選方案的示意圖。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備位于未示出的反應(yīng)器外殼中。附圖標(biāo)記1所表明的 反應(yīng)器設(shè)備主要包括由石墨制造并且具有圓盤狀形式的基座3 。在所述基座 3內(nèi)，有多個杯形凹槽，所述凹槽設(shè)置成使得它們圍繞基座3的中心以相等 的角度間隔分布。襯底支座5位于這些凹槽中。所述襯底支座5具有圓盤 形狀并且位于氣墊上。這些氣墊還能夠驅(qū)動所述襯底支座5旋轉(zhuǎn)。襯底6
10位于各個襯底支座5上。所述襯底6可為其上待沉積一個或者多個結(jié)晶層 的單晶晶片。
通過基座加熱裝置11從下方對位于水平面上的基座3進行加熱。所述 基座加熱裝置11可為形成為冷卻線圈的RF加熱線圈。水作為冷卻劑流過 所述RF加熱線圈。在所述基座3上方為工藝室2，工藝氣體以水平方向流 過工藝室2。通過氣體入口元件7將所述工藝氣體引入到所述工藝室2的中 心。在示例性實施方式中，所述氣體入口元件7共具有3條工藝氣體進料 線路8、 9、 10，所述三條工藝氣體進料線路彼此獨立并且所述工藝氣體通 過它們在不同高度處引入到所述工藝室2內(nèi)。
氣體入口元件7被具有管形式的頂面承載體16所包圍。所述頂面承載 體16形成沿徑向向外凸出的臺階16，，由石墨構(gòu)成的頂面4位于所述臺階 16，上。
類似于所述基座3，可對所述工藝室頂面4進行加熱。為此，同樣地設(shè) 置RF加熱線圈形式的工藝室壁加熱裝置12,所述RF加熱線圈包括冷卻線 圈。水作為冷卻劑流過所述RF加熱線圈12的空腔。在圖1中所示的其中 可實施HVPE方法的操作模式中，所述加熱線圈12離所述工藝室頂面4的 上側(cè)18的垂直距離A約為lmm。
所述工藝室2的周圍外壁由氣體出口環(huán)15形成，所述工藝氣體可通過 其再離開所述工藝室2。
為了能夠在工藝室2中實施MOCVD方法，可對所述工藝室頂面4進 行冷卻。所述冷卻通過RF加熱線圈12進4亍，因此其形成加熱-冷卻線圈。 該線圏或者所述工藝室頂面4是能夠移動的，使得可使所述加熱-冷卻線圈 與所述工藝室頂面4表面接觸。
在圖2中所示的變型的情況中，所述頂面承載體16可在垂直方向上位 移。未示出的提升裝置用作該目的。通過將工藝室頂面從圖1中所示的有 間隔的位置提升至圖2中所示的接觸位置，所述工藝室頂面4的上側(cè)18與 RF加熱—冷卻線圈12的備圈的平坦下側(cè)17表面接觸。在該方法模式中未向 所述加熱-冷卻線圈12提供電流。然而，水作為冷卻劑流過具有矩形橫截面 的通道13。由于下側(cè)17和上側(cè)18的大面積表面4妾觸，發(fā)生了熱交換?？?將熱量從所述工藝室壁4除去。結(jié)果，從基座3轉(zhuǎn)移至所述工藝室壁4的 輻射熱量被帶走，因此所述工藝室頂面的溫度下降。通過改變流過冷卻劑通道13的冷卻劑，可調(diào)節(jié)所述工藝室頂面的溫度。
在圖3中所示的變型的情況中，已將加熱-冷卻線圈12下降至工藝室頂 面4的上側(cè)18之上。在圖2中所示的操作狀態(tài)中和在圖3中所示的變型中， 可在各個點處提供未示出的、垂直向下作用在加熱-冷卻線圏上的彈簧元件， 以將所述平坦下側(cè)17壓在所述工藝室頂面4的平坦上側(cè)18上。
在圖5中所示的進一步示例性實施方式的情況中，為了改變操作模式， 無需使工藝室壁加熱裝置12位移。在該示例性實施方式的情況中，工藝室 頂面4具有冷卻劑流過的冷卻劑通道14。為了防止在所述工藝室頂面4內(nèi) 中加熱時在冷卻劑通道14中流動或靜止的冷卻劑的蒸發(fā)，使所述冷卻劑具 有高于最高允許的工藝室頂面溫度的蒸發(fā)溫度。例如，考慮液體金屬例如 鎵或者銦作為所述冷卻劑。
使用上述設(shè)備，可在一種方法內(nèi)在襯底6上沉積多層。可以兩種不同 方法變型沉積所述各層。
如果所處層沉積以MOCVD模式進行，則以上述方式對所述工藝室頂 面4進行冷卻。此處，所述襯底溫度可呈現(xiàn)350 700。C或更高溫度的值。 所述頂面溫度比所述襯底溫度低得多，其可為200~ 500°C。為了沉積氮化 鎵，例如使氮氣或者氬氣和NH3穿過最下面的工藝氣體進料線路10。使氮 氣或者氫氣和有機金屬材料例如三曱基鎵穿過中間的工藝氣體進料線路9。 然而，也可使三曱基銦或者三曱基鋁代替三曱基鎵穿過中間工藝氣體進料 線路。同樣地，使氮氣或者氫氣形式的載氣穿過最上面的工藝氣體進料線 路。此外，此處可將NH3引入到所述工藝室中。如果要沉積不同的晶體組 成，則也可將不同的氪化物例如胂或者膦引入到所述工藝室中。也可將上 述氣體的混合物引入到工藝室2中以沉積混合晶體。
在通過MOCVD方法以這種方式沉積的一層或者一系列層上，可通過 HVPE方法沉積一層或者一系列層。為此，通過加熱-冷卻裝置12以上述方 式對工藝室頂面4進行加熱。此處，處理溫度可比前述處理溫度高得多。 所述襯底溫度可為1000~ 120(TC或者可在以上給出的更大溫度范圍內(nèi)。工 藝室頂面4的溫度可與基座3的溫度相同。然而，通過合適地選擇所供應(yīng) 的能量，該溫度也可大于襯底溫度或者低于襯底溫度。在HVPE方法的情 況下，同樣地通過最下面的工藝氣體進料線路IO將氮氣或者氬氣和氫化物 例如NH3引入到所述工藝室2中?？蓪⑤d氣例如氫氣或者氮氣與有機金屬
12化合物例如三曱基鎵一起通過中間的工藝氣體進料線路9引入。所述有機
金屬化合物在其進入所述工藝室2中時分解。除載氣外，還可將HC1通過 最上面的工藝氣體進料線路8引入到所述工藝室2中。
在HVPE方法的情況下，間隔a也可為3 5mm。該距離是有利的，因 為由于距離a的增加，發(fā)生了通過水冷卻而降低的熱量流出。
MOCVD方法步驟和HVPE方法步驟可以任意所需時間順序接連進行。
使用上述反應(yīng)器，也可對工藝室2進行清潔。蝕刻步驟用于該目的， 其中對所述基座3和所迷工藝室頂面4都進行主動加熱。然后，除載氣之 外，僅將HC1引入到所迷工藝室中。HC1的引入可通過所表示的三個工藝 氣體進料線路8、 9、 IO之一進行。
位于基座3對面的工藝室壁4即例如工藝室頂面的加熱-使用加熱-冷卻 線圈進行。這形成RF加熱裝置的觸角。
在圖6中所示的示例性實施方式的情況中，與作為冷卻線圈的線圈12 相互作用的彈簧元件用附圖標(biāo)記22標(biāo)明。它們包括多個在向上方向上支撐 在固定件20上的壓縮彈簧22。在向下方向上，彈簧元件22支撐在電絕緣 體21上。后者位于螺旋通道12的各圈上?？梢韵嗟鹊慕嵌乳g隔設(shè)置圖6 中所示的布置。這樣的彈簧元件22特別設(shè)置成每卯。作用于螺旋通道12, 并且它們之間具有絕緣體21。如果將在圖1中充當(dāng)IR線圏的線圈12降低， 則最初使固定件20與所述線圈12—起位移直至所述線圈的下側(cè)17與所述 工藝室頂面4的上側(cè)18接觸。為了使壓縮彈簧22偏置，之后使所述固定 件20再下移一點。結(jié)果，所述線圏的各圈被施加到工藝室壁4上側(cè)18的 彈簧力所壓迫。這補償了工藝室頂面的熱膨脹。
在圖7中所示變型的情況中，示出了可對基座溫度Ts或者頂面溫度丁D 進行測量的方式。這兩種溫度不是直接測得的，而是在各情況下通過高溫 計24間接測量的。在各情況下通過光導(dǎo)管(light guide)將高溫計24連接至 工藝室頂面4的表面或者基座3的下表面。溫度To和Ts可通過表格或者預(yù) 先確立的函數(shù)關(guān)系而確定。當(dāng)然，圖7中所示的溫度測量設(shè)備也可設(shè)置在 根據(jù)圖6的設(shè)備上。
所公開的所有特征(其自身)與本發(fā)明有關(guān)。因此還將相關(guān)/附具的優(yōu)先 權(quán)文件(在先專利申請的副本)的公開內(nèi)容全部引入到本申請的公開內(nèi)容中， 包括用于將這些文件的特征引入到本申請的權(quán)利要求中的目的。
1權(quán)利要求
1.用于在設(shè)置在反應(yīng)器(1)的工藝室(2)中基座(3)上的一個或者多個襯底(6)特別是結(jié)晶襯底上沉積一個或者多個層尤其是結(jié)晶層的設(shè)備，其中可被工藝室加熱裝置(11)主動加熱的工藝室壁(4)位于可被基座加熱裝置(11)主動加熱的基座(3)對面，并且提供氣體入口元件(7)以將工藝氣體引入到所述工藝室中，所述工藝室加熱裝置(11)具有冷卻劑通道(13)并且在對所述工藝室壁(4)的主動加熱期間位于離所述工藝室壁(4)外部(18)一段距離處，所述設(shè)備特征在于，能夠根據(jù)選擇對所述工藝室壁(4)進行主動加熱和主動冷卻，為此所述冷卻劑通道(13)形成工藝室壁冷卻裝置(12)，所述工藝室壁冷卻裝置(12)和所述工藝室壁(4)之間的距離能通過位移裝置尤其是提升裝置形式的位移裝置從隔開的加熱位置變化為冷卻位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1或者特別是根據(jù)其的設(shè)備，其特征在于，冷卻位置 處所述工藝室壁冷卻裝置(12)和所述工藝室壁(4)之間的距離為0或者幾乎 為0,使得所述冷卻劑通道的外部(17)與所述工藝室壁(4)的外部(18)表面區(qū) 域接觸。
3. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一或多個或者特別是根據(jù)其的設(shè)備，其特征在 于，所述工藝室壁加熱裝置(12)為加熱-冷卻線圈。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一或多個或者特別是根據(jù)其的設(shè)備，其特征在 于，所述位移裝置使所述工藝室壁(4)相對于所述加熱冷卻線圈(12)位移或者 使所述加熱-冷卻線圈(12)相對于所述工藝室壁(4)位移。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一或多個或者特別是根據(jù)其的設(shè)備，其特征在 于，能夠朝向所述加熱-冷卻線圈(12)位移的工藝室壁(4)為工藝室頂面，并 且所述提升裝置為承載所述頂面的頂面承載體(16)。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一或多個或者特別是根據(jù)其的設(shè)備，其特征在 于，彈簧元件(22)作用在所述加熱-冷卻線圈(12)上用于在所述工藝室壁(4) 的方向上有彈性地推動加熱-冷卻線圈(12)的各圈以維持所述加熱-冷卻線圈 (12)的下側(cè)(17)與所述工藝室壁(4)的上側(cè)(18)的表面接觸。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一或多個或者特別是根據(jù)其的設(shè)備，其特征在 于，所述襯底(6)設(shè)置在能旋轉(zhuǎn)地與所述基座(3)結(jié)合的襯底支座(5)上。
8. 用于在設(shè)置在反應(yīng)器(1)的工藝室(2)中基座(3)上的一個或者多個襯底(6)特別是結(jié)晶襯底上沉積一個或者多個層尤其是結(jié)晶層的設(shè)備，其中可被工藝室加熱裝置(11)主動加熱的工藝室壁(4)位于可被基座加熱裝置(11)主 動加熱的基座(3)對面，并且提供氣體入口元件(7)以將工藝氣體引入到所述 工藝室中，所述設(shè)備特征在于設(shè)置在所述工藝室壁(4)中并且作為冷卻劑的 液體金屬流過的冷卻劑通道(14),所述液體金屬具有高于最高工藝室壁溫度 的蒸發(fā)溫度。
9. 用于在設(shè)置在反應(yīng)器(1)的工藝室(2)中基座(3)上的一個或者多個襯 底(6)特別是結(jié)晶襯底上沉積一個或者多個層尤其是結(jié)晶層的方法，其中， 所述基座(3)被主動地加熱至超過1000。C的基座溫度，并且，為了通過HVPE 方法沉積所述層，將位于所述基座(3)對面的工藝室壁(4)主動加熱至在比所 述基座溫度高或者低+/-200°(:范圍內(nèi)的工藝室壁溫度，將至少包括氫化物和 金屬卣化物的工藝氣體通過氣體入口元件(7)引入到所述工藝室(2)中，并且 在通過HVPE方法沉積所述層之前或者之后的時間通過MOCVD方法在相 同工藝室中沉積另 一層，所述工藝氣體至少包括氫化物和有機金屬化合物， 所述方法特征在于當(dāng)實施MOCVD方法時，將所述工藝室壁(4)冷卻至低 于所述基座溫度超過20(TC的工藝室壁溫度，為此通過提升裝置將具有冷卻 劑通道(13)并且在對所述工藝室壁(4)的主動加熱期間位于離所述工藝室壁 (4)外部(18)—段距離的工藝室加熱裝置(11)從隔開的加熱位置降低至冷卻 位置，或者具有高于最高工藝室壁溫度的蒸發(fā)溫度的液體金屬流過設(shè)置在 所述工藝室壁(4)中的冷卻劑通道(14)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9或者特別是根據(jù)其的方法，其特征在于，所述工 藝氣體至少包括第二或者第三主族的元素，和第五或第六主族的元素。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9和10中任一項或者兩者或者特別是根據(jù)其的方法， 其特征在于在MOCVD方法的情況中，所述第二或者第三主族的元素為 所述有機金屬化合物，并且所述第五或第六主族的元素為所述氫化物；在 HVPE方法的情況中，使用相同的起始材料，并且另外還使用HC1作為在 進入到所述工藝室(2)的熱區(qū)中時分解的所述有機金屬化合物的元素的輸送 介質(zhì)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9-11之一或多個或者特別是根據(jù)其的方法，其特征 在于，所述工藝室壁(4)通過加熱-冷卻線圈(12)加熱，并且通過使其與所述 加熱_冷卻線圈(12^妄觸通過流過所述加熱-冷卻線圈(12)的冷卻通道(13)的冷卻劑而冷卻。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9-12中之一或多個或者特別是根據(jù)其的方法，其特 征在于在周線周圍偏置設(shè)置的多個彈簧元件(22)，所述彈簧元件(22)在向上 方向上支撐在固定件(20)上并且在向下方向上作用于所述加熱-冷卻線圈 (12)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9-13中之一或多個或者特別是根據(jù)其的方法，其特 征在于，在加熱或者冷卻的工藝室頂面(4)的情況中，將卣化物特別是HC1 形式的卣化物與第III主族元素的有機金屬組分一起引入到所述工藝室中， 所述卣化物的濃度'J 、到使得未發(fā)生所述有機金屬組分向金屬氯化物的完全轉(zhuǎn)化。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在一個或者多個襯底特別是結(jié)晶襯底(6)上沉積一個或者多個層特別是結(jié)晶層的設(shè)備，所述襯底(6)位于反應(yīng)器(1)的工藝室(2)中的基座(3)上?？杀还に囀壹訜嵫b置(11)主動加熱的工藝室壁(4)位于可被基座加熱裝置(11)主動加熱的基座(3)對面。所述設(shè)備設(shè)置有用于將工藝氣體引入到所述工藝室中的氣體入口元件(7)并且所述工藝室加熱裝置(11)具有冷卻劑通道(13)并且在所述工藝室壁(4)的主動加熱期間位于離所述工藝室壁(4)的外部(18)一段距離處。為此，可選擇性地對所述工藝室壁(4)進行主動加熱和主動冷卻，所述冷卻劑通道(13)充當(dāng)所述工藝室壁的冷卻裝置(12)?？赏ㄟ^特別設(shè)計為提升裝置的位移裝置將所述工藝室壁的冷卻裝置(12)和所述壁(4)之間的距離從一段距離的加熱位置改變?yōu)槔鋮s位置。
文檔編號C30B25/10GK101631901SQ200880007828
公開日2010年1月20日 申請日期2008年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月24日
發(fā)明者約翰尼斯·卡普勒, 迪特瑪·施米茨 申請人:艾克斯特朗股份公司