[发明专利]用于竖流型转盘式反应器的密度匹配的烷基挤出流

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2006年2月17日提交的美国专利申请第10/568,794号的部 分继续，美国专利申请第10/568,794号的内容通过引用结合于此，该申请 是2003年8月20日提交的、在美国和国际公开的国际申请 PCT/US2003/026112依据35U.S.C.§371进入国家阶段的文件，国际申请 PCT/US2003/026112的内容通过引用结合于此。

发明技术领域

本发明涉及金属有机化学气相沉积反应器。更具体地，本发明涉及转 盘式反应器，在该反应器中一种或多种气体被注射到旋转基片的表面上， 从而在该表面上生长外延层。

发明背景

在垂直高速转盘式反应器中，一种或多种气体向下注射到在反应器内旋转 的基片表面上，此种反应器通常用于金属有机化学气相沉积(MOCVD)。特别 是已经发现，可将垂直圆盘式CVD反应器用于许多种外延化合物，这些外延 化合物包括半导体单膜和多层结构的各种组合，所述多层结构如激光器和 LED。在这些反应器中，位于基片支架上方的一个或多个注射器提供预先确定 的气流，该气流一旦与基片接触，便会在基片表面上沉积外延材料层。

对于较大的晶片，转盘式反应器使用几个位于基片上方的注射器。注射器 通常位于晶片上方，在沿相对于基片支架中轴的一个或多个晶片径向轴的各种 位置上。通常对于不同的注射器，将源反应物材料注射入反应器的速率各自不 同，使到达基片表面的反应物的摩尔量相同。因此，一些反应物注射器的气体 速度可与其它注射器不同。确切地说，这种反应物流量/速度的变化是由注射器 的相对位置造成的。由于固定着基片的反应器支架以预定的转速旋转，所以在 任意特定的时间内，位于支架外部边缘附近的注射器所覆盖的支架上的表面区 域要大于靠近支架中心的注射器所覆盖的区域。因此，外侧注射器的反应物气 体流量/速度通常大于内侧注射器，从而保持所需的均匀性。例如，在相邻注射 器之间，各注射器的气体速度可能最多相差3-4倍。

尽管气体流量/速度的不同能够帮助确保层厚度更加均匀，但是也可能由 于注射器流量的不同在其之间造成湍流。同时，造成层厚不均匀、反应物弥散 或反应物先期缩合之类负面影响的危险性也随之增加。

在其受让人与本申请受让人相同的、题为“用于竖流型转盘式反应器 的烷基挤出流(ALKYL PUSH FLOW FOR VERTICAL FLOW ROTATING DISK REACTORS)的PCT申请WO/2005/019496A1和美国专利申请 10/568,794(通过引用结合于此)中，所讨论的问题的一种解决方案是使反应 器所有区域中的总气流的流量/速率达到匹配，同时通过将各个区域中的反 应物气流和载气流合并以匹配各个区域中的总气流流量，而向各个区域提 供基本相同的反应物气体。该技术提高了气流所导向的基片上反应物沉积 的均匀性，但是在反应物沉积均匀性方面还有上升空间。

发明内容

已经发现，总气体密度均匀性增加可以明显提高沉积的均匀性，减少 CVD反应室内流体气流的湍流和涡流。

本发明的一个方面提供一种化学气相沉积反应器，在该反应器的化学 气相沉积反应室内，总气体流量/速度和总气体密度基本上匹配，因此提高 了均匀性，并且减少了非层流气流再循环的涡流和湍流。在一方面，该系 统包括腔室和安装在该腔室内的可移动、最优选绕轴转动的基片支架。所述基 片支架适用于固定一个或多个基片，最优选使要进行处理的基片表面基本与轴 垂直地放置。根据本发明该方面的反应器宜包括气流发生器，用来在腔室内以 基本均匀的流量朝向基片支架输送一股或多股气流。优选对该反应器进行设 计，使得其中装有基片支架的腔室保持在基本预定的已知温度和压力下。

最优选对气流发生器进行设置，使所述各气流包括至少一种、优选多种相 对分子量不同的载气，并且优选包括至少一种反应气。当基片支架绕轴转动时， 气流发生器宜提供所述一股或优选多股气流，所述气流在离轴不同的径向距离 处具有不同浓度的反应气和不同相对浓度的载气。导向基片支架近轴部分的气 体宜包含较高浓度的一组载气和较低浓度的反应气，而在导向基片支架一部分 的气体宜包含高浓度的反应气和低浓度的载气。