[发明专利]气体处理系统

说明书

本申请是申请日为2008年1月11日、申请号为200880005064.3、发明名称为“气体处理系统”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年1月12日提交的美国临时专利申请60/880,243的权益，在此以引用的方式加入其公开。

技术领域

本发明涉及用于如化学汽相沉积的反应气体相加工的系统。

背景技术

化学汽相沉积(“CVD”)反应器允许处理安装在反应室内部的晶片承载器上的基片(例如，晶片)。面朝所述晶片承载器安装被称为气体分配喷射器或喷射器头部的部件。所述喷射器典型地包括多个向用于化学汽相沉积的该室供应某些气体的组合的气体进口。一些气体分配喷射器提供隔层或运载气体，其协助在化学汽相沉积过程期间供应层流气流，其中所述运载气体典型地不会参与化学汽相沉积。许多气体分配喷射器具有莲蓬头结构，该莲蓬头结构包括在头部上以一模式间隔开的气体进口。

气体分配喷射器典型地允许来自喷射器表面上的气体进口的原始气体的方向朝着反应室的某些目标区域，在该目标区域中可以对晶片进行处理以用于如材料层的外延生长的过程。理想地，原始气体被导向晶片承载器，以便原始气体尽可能地靠近晶片反应，从而最大化晶片表面处的反应过程和外延生长。

例如，在许多有机金属的化学汽相沉积(MOCVD)过程中，通过所述喷射器将由有机金属和氢化物(例如，氨或胂)所组成的原始气体的组合物引入到反应室内。还可以通过所述喷射器将有助于过程的运载气体，例如氢、氮或惰性气体(如，氩或氦)引入到反应器中。原始气体在反应室中混合并且反应，以在保持在反应室内的晶片上形成沉积物。运载气体典型地协助在晶片承载器处维持层流。

这样，可以获得如GaAs、GaN、GaAlAs、InGaAsSb、InP、ZnSe、ZnTe、HgCdTe、InAsSbP、InGaN、AlGaN、SiGe、SiC、ZnO和InGaAlP等半导体化合物的外延生长。例如，为了执行除外延生长之外的目的(如蚀刻)的其他气体处理过程。

然而，许多现有的气体喷射器系统具有可能妨碍有效操作或均匀沉积的问题。例如，现有气体分配喷射器系统中的原始喷射模式可以包含显著的“死空间”(没有来自喷射器表面上的气体进口的起作用的流动的空间)，其在喷射器附近产生再循环模式。

这些再循环模式可以导致原始化学物质的预反应，而在喷射器上引起有害的反应产物的沉积。另外，可以在反应室的壁上出现有害的沉积。所述有害的沉积消耗了反应物并且降低了过程的效率和重复能力。此外，沉积在喷射器上或反应器壁上的反应产物可以被移动并且可以污染被加工的基片。从而，许多当前系统需要频繁地清理反应器，其进一步降低了生产率。

现有技术中已经投入了相当大的努力，以在晶片承载器的整个范围上获得均匀的反应条件，以确保在所有基片上均匀地生长出沉积层。另一个要求是确保有效地利用且不浪费供应到反应器的全部区域中的过程气体。然而，在这些方面的操作的进一步的改善仍是所希望的。

因此，虽然在该领域做了所有的努力，但是希望进一步地改善。

发明内容

本发明的一方面提供了用于气体处理反应器的喷射器头部。根据本发明该方面的头部包括限定多个气体进口的结构，所述气体进口具有面向下游方向的开口。所述头部还理想地包括布置在相邻气体进口之间的扩散元件，所述扩散元件在下游方向上从气体进口延伸并且在下游方向上逐渐变细。如以下所述，扩散元件可以抑制邻近喷射器头部的气体的再循环。

本发明进一步的方面提供了利用至少第一气体和第二气体来对一个或多个基片进行气体处理的反应器。根据本发明该方面的反应器理想地包括反应室和用于支承所述一个或多个基片的基片保持器。基片保持器理想地被安装在反应室内，用于围绕在上游和下游方向上延伸的轴线旋转。根据本发明该方面的反应器还理想地包括布置在基片保持器上游的喷射器头部。该喷射器理想地具有限定多个第一气体进口的结构，第一气体进口被布置成在垂直于所述轴线的第一径向方向上延伸的第一排和在垂直于所述轴线并且垂直于第一径向方向的第二径向方向上延伸的第二排。喷射器头部还理想地包括多个第二气体区进口，所述第二气体区进口被布置在成排的第一气体进口之间在围绕该轴线的喷射器头部的象限(quadrants)中。选择性地，喷射器头部进一步限定了布置在该轴线处的中心第二气体进口。