[发明专利]利用MOCVD或者HVPE选择性沉积结晶层的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及在设置在反应器工艺室中基座上的一个或者多个衬底特别是结晶衬底上沉积一个或者多个层特别是结晶层的设备，其中可被工艺室加热装置主动加热的工艺室壁位于可被基座加热装置主动加热的基座对面，并且提供气体入口元件以将工艺气体引入到所述工艺室中，并且所述工艺室加热装置具有冷却剂通道并且在所述工艺室壁的主动加热期间位于离所述工艺室壁的外部一段距离处。

本发明还涉及在设置在反应器工艺室中基座上的一个或者多个衬底(6)特别是结晶衬底上沉积一个或多个层特别是结晶层的方法，其中，将所述基座主动加热至超过1000℃的基座温度，并且为了通过HVPE方法沉积所述层，将位于所述基座对面的工艺室壁主动加热至在比所述基座温度高或低+/-200℃范围内的工艺室壁温度，将至少包括氢化物和金属卤化物的工艺气体通过气体入口元件引入到所述工艺室中，并且在通过HVPE方法沉积所述层之前或者之后的时刻通过MOCVD方法在相同工艺室中沉积另一层，所述工艺气体至少包括氢化物和有机金属化合物。

背景技术

已从DE 10247921A1知晓了这种类型的设备。其中，基座由工艺室底面形成。在所述工艺室底面上设置有多个衬底支座，所述衬底支座在被支撑在气垫之上的同时分别被形成所述气垫的气流驱动旋转。衬底在各个衬底支座上。在所述基座上方，形成所述工艺室顶面的工艺室壁在距所述基座一段距离处延伸并与其平行。所述工艺室以基本上旋转对称的方式形成。可将工艺气体引入到所述工艺室中的气体入口元件凸入到所述工艺室中心。意图是HVPE晶体沉积方法在所述工艺室中实施。为此，将金属氯化物形式的第三主族元素引入到所述工艺室中。此外，将氢化物形式的第五主族元素与载气一起引入到所述工艺室中。通过水冷却的RF加热器从下方对所述基座进行加热。为此，其由导电材料即由包覆型石墨构成。同样地对位于所述基座对面的工艺室壁主动加热。此处，能量也通过RF加热线圈经由RF场引入到由导电材料例如石墨制成的所述工艺室顶面中。

从DE 10217806A1知晓了MOCVD反应器。其中，通过气体入口元件将工艺气体从上方穿过主动冷却的工艺室顶面引入到工艺室中。通过RF加热线圈从下方对位于所述工艺室顶面对面的基座进行加热。所述工艺室顶面和所述基座之间的距离可变化。

DE 10133914A1描述了通过MOCVD方法沉积一个或多个层的反应器。此处，所述方法也是在具有冷的工艺室顶面的工艺室中实施的，其中加热的基座位于所述冷的工艺室顶面对面。气体入口元件在所述工艺室的中心，有机金属化合物和氢化物与载气一起分别通过所述气体入口元件引入到单独的进料通道中。

US 6,733,591B2公开了这样的设备，使用该设备可根据选择通过MOCVD方法或者HVPE方法在单个工艺室中得到各层。可使所述工艺室以“热壁反应器”模式和“冷壁反应器”模式运行。在所述“冷壁反应器”模式中，仅将三甲基镓和氢化物例如胂或者NH₃引入到所述工艺室中。如果使所述反应器以“热壁”模式运行，则除TMG之外还将HCl引入到所述工艺室中使得分解的TMG的镓原子可与HCl结合形成氯化镓。使用其中所述的设备和US6,218,280B1中所述方法，意图是使用HVPE方法即“热壁”法在之前通过“冷壁”法沉积的MOCVD薄层上沉积厚的中心层。然后，该厚层被再次通过MOCVD方法沉积的薄层覆盖，从而产生氮化镓衬底材料。

US 6,569,765同样公开了混合沉积体系，其中，根据选择，可对衬底支座或者整个工艺室壁加热以容许在所述工艺室中实施MOCVD方法或者HVPE方法。

JP 11117071A1公开了其中气体入口元件的温度和基座的温度可彼此独立地控制的CVD反应器。

EP 1252363B 1已公开了CVD涂覆设备的工艺室，其中可借助流过通道的冷却剂对气体入口元件的温度进行控制。

US 4,558,660公开了其中工艺室壁的加热通过设置在水冷却外壳中的灯进行的CVD设备。

从WO 00/04205知晓MOCVD冷壁反应器。冷的反应器壁被冷却水流过的夹套主动冷却。为了清洁工艺室且尤其是冷却的壁，提供工艺室壁加热器，从而容许所述工艺室达到这样的温度：所述温度使引入到所述工艺室内的气态HCl在其中起蚀刻效应的作用。

US 5,027,746公开了其中通过冷却流体使工艺室壁冷却的MOCVD反应器。

发明内容