CN101736322A - 化学气相淀积反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种化学气相淀积反应器。该反应器包括反应腔，反应腔包含有衬底载盘和在反应腔顶壁与衬底载盘之间形成的反应室，若干气流由气体入口进入反应室，通过衬底载盘上方的反应室后由尾气出口排出反应室。该反应室垂直于气体流动方向的反应室截面面积沿气体流动方向呈线性或者非线性减小，由此产生的气体会聚效应能有效补偿反应剂耗尽效应所导致的化学气相淀积速度的变化。该反应器具有结构简单，操作与维修方便，制造和使用成本低等优点，使用该反应器进行化学气相淀积具有效率高、耗源少、重复性、再现性和一致性好等优点。

Description

化学气相淀积反应器

技术领域

本发明涉及用于化学气相淀积的反应器和使用该反应器进行化学气相淀积的方法。进一步是指用于在一个或多个晶态或非晶态衬底表面淀积(又称为外延)单层或多层晶态或非晶态结构的非圆柱形反应腔或圆柱形反应腔。

背景技术

广泛应用于光电器件(如LEDs、激光器、太阳能电池和探测器)的化合物半导体材料通常通过化学气相淀积的方法制造。

一种常见的化学气相淀积反应器的反应腔侧面结构如图1所示。该化学气相淀积反应器的反应腔包括可进行化学气相淀积的圆柱形反应室122、反应腔顶盖101、中央气体导入喷嘴107、可旋转衬底载盘106、在可旋转衬底载盘106上加载的若干卫星舟127、可旋转衬底载盘106下面设置的加热装置126、以及围绕衬底载盘106外侧的尾气出口103。

在实施化学气相淀积时，几股由元素周期表中V族反应剂和III族反应剂组成的气流分别经由中央气体导入喷嘴107上各自的喷口进入反应室122内。中央气体导入喷嘴107和尾气出口103位于衬底载盘106的上方，使得由中央气体导入喷嘴107导入的气体能保持层流状态并沿着径向由内向外方向水平进入尾气出口103。

所述V族反应剂与III族反应剂在气相中会发生反应并形成微小颗粒和惰性衍生物，使得反应剂，特别是决定淀积速度的III族反应剂，沿气体流动方向不断减少，导致化学气相淀积速度也沿着气流方向不断下降(所述现象也称为反应剂耗尽效应)。对于圆柱形反应腔，当气体由内向外沿径向方向流动时，其圆周面积的增加也会使反应剂在气相中的质量密度和气体流速不断变小，导致化学气相淀积速度的进一步下降(所述现象也称为气流发散效应)，淀积的单层或多层结构的均匀性很差。

一种常用的消除反应剂耗尽效应和气流发散效应影响的手段是提升气流速度来减小气流方向的反应剂浓度梯度，但其缺点是化学气相淀积效率很低，耗源很多。另一种常用的用于补偿反应剂耗尽效应和气流发散效应影响的办法是旋转衬底载盘或旋转放置衬底的卫星舟。如图1所示，衬底载盘106一般以每分钟10转左右的速度旋转，卫星舟127一般以每分钟50转左右的速度旋转。制造和使用可旋转的大尺寸衬底载盘十分困难也十分昂贵，这已经影响到反应器反应室中衬底载盘尺寸的进一步放大，限制了反应器反应腔单次可放置衬底片容量的进一步增加。

由图1所示，反应腔顶盖上由于没有垂直方向的气流导入，使得径向气流不可避免地会在顶盖表面不断累积淀积物，它不仅消耗反应剂，而且不断累积的表面淀积会对气相淀积过程产生不可预见的影响。此外，由于顶盖上装有中央气体导入喷嘴107，使得顶盖结构比较复杂，每次化学气相淀积后无法彻底清理反应腔顶盖101和中央气体导入喷嘴107，继而无法确保化学气相淀积过程的重复性、再现性和一致性。

为克服水平气流的反应剂耗尽效应和气流发散效应，反应气体可以由反应腔的顶部垂直向下喷淋。由于垂直气流均匀覆盖了整个衬底载盘，反应剂耗尽效应和气流发散效应对化学气相淀积过程影响较小，通常无须旋转衬底载盘或旋转放置衬底的卫星舟也可能实现均匀的化学气相淀积。为了在衬底表面有足够均匀的气体混合，所述反应腔必须有一定的高度。反应室直径越大，其所要求的高度就越高，特别是在高气压和衬底载盘温度很高时，所述反应室内就会发生严重的热对流，并引发涡流。为了抑制热对流，通常不得不使用很大的气体流量和高速换转衬底载盘，其负面效应就是气体耗用增加。特别是当衬底载盘越来越大时，高速旋转衬底载盘很难避免其摇摆和抖动，以致无法正常执行化学气相淀积过程。

另一种在衬底表面获得足够均匀的气体混合的方法是采用由许多小孔组成的喷淋头向衬底载盘上方均匀导入反应气体。所述喷淋头上成千上万个分立的由水管包裹冷却的小孔可以确保经由不同小孔进入反应室的各种反应剂能在衬底表面有足够均匀的混合。喷淋头式化学气相淀积反应器反应室的高度可以比较低，从而大幅减少反应腔内的热对流和气相反应。但是随着反应室尺寸的加大，所述喷淋头上的小孔越来越多，漏水的风险越来越高，结构越来越复杂，其可靠性也随之大幅下降，制造和使用成本已变得越来越高。另一方面，由于所述喷淋头十分靠近被加热的衬底载盘，使得喷淋头表面不可以避免地附着许多反应物，成千上万个分立的小孔限制了每次化学气相淀积后不能对喷淋头表面进行充分的清理，继而无法确保化学气相淀积过程的重复性、再现性和一致性。热压力和机械压力会过早损坏复杂多孔的喷淋头，影响其使用寿命，也妨碍了喷淋头在尺寸上的进一步放大。

很显然，现有化学气相淀积反应器存在有本质性的缺陷，如沿气流方向的反应剂耗尽效应和气流发散效应，复杂的顶盖结构，不可避免的气相反应和热对流都使得在所述化学气相淀积反应器反应室内进行的化学气相反应效率低，淀积重复性，再现性和一致性差，同时又面临各种配件结构复杂，制造和使用成本高，维护维修困难，控制过程复杂等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种化学气相淀积反应器，该化学气相淀积反应器结构简单，产能大，制造和使用成本低、重复性、再现性、一致性以及可控性好。

本发明还提供一种化学气相淀积反应器来实施一种化学气相淀积方法，该方法不仅能克服气流方向的反应剂耗尽效应和气流发散效应，还能有效抑制气相反应和热对流，从而改善化学气相淀积的均匀性，提高化学气相淀积的质量以及化学气相反应的效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种化学气相淀积反应器，包括非圆柱形反应腔，所述非圆柱形反应腔包括反应腔底盘、放置在所述反应腔底盘上的衬底载盘、放置在所述衬底载盘和所述反应腔底盘之间的加热装置、以及反应腔壁；所述反应腔壁与所述衬底载盘之间形成非环形反应室，至少一股气流由位于所述反应室一侧对应的气体入口进入所述反应室，通过所述衬底载盘上方的反应室后由位于所述反应室另一侧的尾气出口排出所述反应室，所述反应室垂直于气体流动方向上的截面面积沿气体流动方向呈线性或非线性减小，或者所述反应室沿气体流动方向分为若干区段，所述各区段中至少包含一个区段的所述截面面积呈线性或非线性减小。

其中，所述各区段内所述截面面积呈线性或非线性连续减小、或者保持不变；所述各区段连接处的所述截面面积呈连续变化为优选。

可选择的，所述反应腔包括与所述反应腔底盘共同围成腔室的反应腔顶壁、反应腔侧壁、以及在所述反应腔两侧设置的气体导入口端面和气体导出口端面；所述反应室形成于所述反应腔顶壁和放置在所述反应腔底盘上的衬底载盘表面之间。

可选择的，所述反应室垂直于所述气体流动方向的截面宽度自所述气体入口一侧向所述尾气出口一侧呈线性或非线性减小，或者在所述反应室沿气体流动方向分为若干区段时，所述各区段中至少包含一个区段的所述截面宽度沿气体流动方向呈线性或者非线性减小，和/或，所述反应室垂直于所述气体流动方向的截面高度自所述气体入口一侧向所述尾气出口一侧呈线性或非线性减小，或者在所述反应室沿气体流动方向分为若干区段时，所述各区段中至少包含一个区段的所述截面高度沿气体流动方向呈线性或非线性减小。其中，所述各区段内所述截面宽度沿气体流动方向呈线性或非线性连续减小、或者保持不变，所述各区段内所述截面高度沿气体流动方向呈线性或非线性连续减小、或者保持不变，所述各区段连接处的所述截面宽度和/或截面高度沿气体流动方向呈连续变化为优选。

可选择的，所述气体入口排布在所述气体导入口端面，并在所述反应室顶壁和所述衬底载盘表面之间；每个所述气体入口由至少一个狭缝组成或由至少一个喷嘴组成或由至少一个喷嘴和至少一个狭缝混合组成；由所述气体入口导入所述反应室的气流方向平行于所述衬底载盘表面和/或与所述衬底载盘表面成小于90度的夹角。所述狭缝出口内侧和/或喷嘴出口内侧导管中设有透气材料，所述透气材料的厚度为0.01mm至10mm，以1-2mm的厚度为优选。

可选择的，所述反应室与气流流动方向相垂直方向上的截面形状为矩形、方形、梯型、或多边形，或者为半圆形、半椭圆形或圆弧形、或者为圆弧形与直线组成的多边形。

可选择的，所述反应室由所述反应室气体入口一侧的一种截面形状沿气流方向连续变化到所述反应室尾气出口一侧的另一种截面形状。例如，所述反应室由所述气体入口一侧的半椭圆形截面形状连续变化到所述尾气出口一侧的半圆形截面形状，或者由所述气体入口一侧的梯形截面形状连续变化到所述尾气出口一侧的半椭圆形截面形状。

16、可选择的，所述反应腔侧壁设有至少一个侧向气体导入装置，和/或，所述反应腔顶壁设有至少一个垂直气体导入装置；

每个所述侧向气体导入装置由至少一个狭缝组成或由至少一个喷嘴组成或由至少一个喷嘴和至少一个狭缝混合组成；由所述侧向气体导入装置导入所述非环形反应室的气流方向平行于所述衬底载盘表面和/或与所述衬底载盘表面成小于90度的夹角，并垂直于所述非环形反应腔侧壁表面和/或与所述非环形反应室的水平气流方向成小于90度的夹角；

每个所述垂直气体导入装置由至少一个狭缝组成或由至少一个喷嘴组成或由至少一个喷嘴和至少一个狭缝混合组成；由所述垂直气体导入装置导入所述非环形反应室的气流方向垂直于所述衬底载盘表面和/或与所述反应室的水平气流方向成小于90度的夹角；

所述狭缝出口内侧和/或喷嘴出口内侧导管中设有透气材料，所述透气材料的厚度为0.01mm至10mm，以1-2mm的厚度为优选。

本发明还提供一种化学气相淀积反应器，包括圆柱形反应腔，所述圆柱形反应腔包括反应腔底盘、放置在所述反应腔底盘上的衬底载盘、放置在所述衬底载盘和所述反应腔底盘之间的加热装置、以及反应腔壁；所述反应腔顶壁与所述衬底载盘之间形成环形反应室；所述反应室的外围设有至少一个气体入口，在所述反应室的中央设有尾气出口；由所述气体入口导入所述反应室的气流方向平行于所述衬底载盘表面和/或与所述衬底载盘表面成小于90度的夹角，并通过所述衬底载盘上方后由所述尾气出口排出所述反应室；所述气体入口排布在所述反应室的顶壁和所述衬底载盘表面之间。

17、可选择的，每个所述气体入口由至少一个狭缝组成或由至少一个喷嘴组成或由至少一个喷嘴和至少一个狭缝混合组成；

所述环形反应室的顶壁设有至少一个垂直气体导入装置，所述垂直气体导入装置由至少一个狭缝组成或由至少一个喷嘴组成或由至少一个喷嘴和至少一个狭缝混合组成；由所述垂直气体导入装置导入所述反应室的气流方向垂直于所述衬底载盘表面或与所述反应室水平气流方向成小于90度的夹角；所述狭缝出口内侧和/或喷嘴出口内侧导管中设有透气材料，所述透气材料的厚度为0.01mm至10mm，以1-2mm的厚度为优选。

可选择的，所述环形反应室的高度沿径向由外向内方向保持恒定；或者沿径向由外向内方向呈线性或非线性减小或增加；或者所述环形反应室沿径向由外向内方向被分成若干环形区段时，所述各环形区段中至少包含一个环形区段的反应室高度沿径向由外向内方向呈连续减小或增加；所述反应室的高度在0.5毫米至1000毫米之间，以10-100mm的厚度为优选；所述反应室内壁连接处和/或转弯处以弧线连续流线型平滑过渡连接。其中，所述各环形区段内反应室的高度沿径向由外向内方向呈线性或者非线性连续减小、或者保持不变，所述各环形区段连接处的反应室高度沿径向由外向内方向呈连续变化为优选；所述反应室内壁转弯处以弧线连续流线型平滑过渡连接为优选。

可选择的，所述环形反应室中央设有圆柱形反应室顶壁支撑；所述顶壁支撑放置在所述反应室底盘中央，所述顶壁支撑所提供的顶端支撑到所述反应腔顶壁内侧的中央部位或所述顶壁支撑放置在所述反应室顶壁中央，所述顶壁支撑所提供的底端支撑到所述反应腔底盘内侧的中央部位；所述顶壁支撑外围与所述衬底载盘的内侧壁之间形成尾气排出通道；或者所述顶壁支撑为中空顶壁支撑，并且在所述中空顶壁支撑界于所述衬底载盘表面和所述反应室顶壁内侧之间的侧壁上部开设有尾气出口，尾气通过所述尾气出口进入中空顶壁支撑内排出；或者，所述顶壁支撑为中空顶壁支撑，并且在所述中空顶壁支撑的下部外侧开设有尾气出口，所述顶壁支撑上部外围与所述衬底载盘的内侧壁之间形成环形尾气排出通道，尾气通过所述环形尾气排出通道再经由所述尾气出口进入中空顶壁支撑内排出。

本发明还提供一种化学气相淀积反应器，包括圆柱形反应腔，所述反应腔包括反应腔底盘、放置在所述反应腔底盘上的衬底载盘、放置在所述衬底载盘和所述反应腔底盘之间的加热装置、以及反应腔壁，所述反应腔顶壁与所述衬底载盘之间形成环形反应室；所述反应室的中央设有至少一个气体入口，所述反应室的外围设有尾气出口；所述气体入口沿径向水平方向和/或与径向水平向外方向成小于90度的夹角由内向外方向导入若干气流到所述环形反应室，所述气流通过所述衬底载盘上方的反应室后经所述尾气出口排出所述环形反应室；所述环形反应室的高度沿径向由内向外方向保持恒定，或者呈线性或非线性减小；或者所述环形反应室沿径向由内向外方向分成若干环形区段，所述各环形区段中至少包含一个环形区段的反应室高度沿径向由内向外方向呈线性或非线性减小。

其中，所述反应室的高度最低不小于0.5毫米，最高不大过1000毫米，以10-100mm的厚度为优选；所述反应室内壁转弯处通常以弧线连续流线型平滑过渡连接为优选。所述各环形区段内反应室高度沿径向由内向外方向呈线性连续减小或者非线性连续减小或者保持不变，所述各环形区段连接处的反应室高度沿径向由内向外方向呈连续变化为优选。

可选择的，所述气体入口排布在所述反应室顶壁和所述衬底载盘表面之间；每个所述气体入口由至少一个狭缝组成或由至少一个喷嘴组成或由至少一个喷嘴和至少一个狭缝混合组成；由所述气体入口导入所述反应室的气流方向平行于所述衬底载盘表面和/或与所述衬底载盘表面成小于90度的夹角；所述狭缝出口内侧和/或喷嘴出口内侧导管中设有透气材料，所述透气材料的厚度为0.01mm至10mm，以1-2mm的厚度为优选；所述反应室内壁连接处和转弯处以弧线连续流线型平滑过渡连接。

可选择的，所述环形反应室的顶壁设有至少一个垂直气体导入装置，每个所述垂直气体导入装置由至少一个狭缝组成或由至少一个喷嘴组成或由至少一个喷嘴和至少一个狭缝混合组成；由所述垂直气体导入装置导入所述反应室的气流方向垂直于所述衬底载盘表面和/或与所述反应室水平气流方向成小于90度的夹角；所述狭缝出口内侧和/或喷嘴出口内侧导管中设有透气材料，所述透气材料的厚度为0.01mm至10mm，以1-2mm的厚度为优选。

本发明还提供一种化学气相淀积反应器，包括圆柱形反应腔，所述反应腔包括反应腔底盘、放置在所述反应腔底盘上的衬底载盘、放置在所述衬底载盘和所述反应腔底盘之间的加热装置、以及反应腔壁；所述反应腔壁与衬底载盘之间形成圆柱形反应室；所述反应腔壁的顶壁设有至少一个气体入口，所述反应室的外围和/或中央设有尾气出口；若干气流分别由所述气体入口导入所述反应室，所述气流通过所述衬底载盘上方的反应室后由所述尾气出口排出所述圆柱形反应室；所述气体入口由至少一个狭缝组成或由至少一个喷嘴组成或由至少一个喷嘴和至少一个狭缝混合组成；由所述顶壁气体入口导入所述反应室的气流方向垂直于所述衬底载盘表面和/或与所述反应室水平气流方向成小于90度的夹角；所述圆柱形反应室的高度沿径向由内向外方向呈线性或非线性减小，或者所述圆柱形反应室沿径向由内向外方向被分成若干环形区段时，所述各环形区段中至少包含一个环形区段的反应室高度沿径向由内向外方向呈线性或非线性减小。

其中，所述各环形区段内反应室高度沿径向由内向外方向呈线性连续减小或者非线性连续减小或者保持不变，，所述各环形区段连接处的反应室高度沿径向由内向外方向呈连续变化为优选；所述反应室的高度最低不小于0.5毫米，最高不大过1000毫米，以10-100mm的厚度为优选；所述反应室内壁转弯处通常以弧线连续流线型平滑过渡连接为优选。

实施本发明具有以下有益效果：若干气流由位于非环形反应室一侧的气体入口或由环形反应室的外周边或由环形反应室的中央沿水平方向进入反应室或由圆柱形反应室顶壁沿垂直方向进入反应室，上述气流通过衬底载盘上方的反应室后由位于非环形反应室另一侧或由位于环形反应室中央或外周边的尾气出口排出反应室，并且，反应室截面面积沿气体流动方向呈线性或者非线性减小，由此产生的气体会聚效应能有效补偿反应剂耗尽效应所导致的化学气相淀积速度的变化，使得即使不旋转反应室内的衬底载盘也能实现均匀的化学气相淀积，简化大型化学气相淀积反应器的设计和结构，降低制造和使用大型化学气相淀积反应器的成本。

另外，自反应腔顶壁导入的垂直气流可抑制晶态或非晶态衬底表面上方的热对流，使水平进入反应室的气流能在晶态或非晶态衬底表面形成并保持层流状态，由不同方向引入反应室的不同反应剂在晶态或非晶态衬底表面附近混合可缩短不同反应剂之间的气相反应时间，提升外延生长的效率，降低反应剂的气相消耗，和提高化学气相淀积的单层或多层晶态或非晶态结构的质量及其均匀性、重复性、再现性和一致性等。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有技术的化学气相淀积反应器反应腔侧面结构示意图；

图2a-2d是本发明的非环形反应室宽度沿气流方向减小的化学气相淀积反应器反应腔结构示意图；

图3a-3d是本发明的非环形反应室高度沿气流方向减小的化学气相淀积反应器反应腔结构示意图；

图4a-4d是本发明的非环形反应室宽度和高度同时沿气流方向减小的化学气相淀积反应器反应腔结构示意图；

图5a-5d是本发明的化学汽相淀积反应器的几种非环形反应室截面示意图；

图6a-6d是本发明含垂直气流的非环形反应室宽度沿气流方向减小的化学气相淀积反应器反应腔结构示意图；

图7a-7d是本发明含侧向气流的非环形反应室高度沿气流方向减小的化学气相淀积反应器反应腔结构示意图；

图8是本发明含环形反应室、水平气流沿径向方向自外向内的化学气相淀积反应器反应腔结构示意图；

图9是本发明含环形反应室和圆柱形反应室顶壁支撑，水平气流沿径向方向自外向内的化学气相淀积反应器反应腔结构示意图；

图10是本发明含环形反应室、圆柱形反应室顶壁支撑和垂直气体导入装置、水平气流沿径向方向自外向内的化学气相淀积反应器反应腔结构示意图；

图11是本发明含环形反应室、圆柱形反应室顶壁支撑和垂直气体导入装置、环形反应室高度沿径向向内方向连续减小、水平气流沿径向方向自外向内的化学气相淀积反应器反应腔结构示意图；

图12是本发明含环形反应室和垂直气体导入装置、环形反应室高度沿径向向外方向连续减小、水平气流沿径向方向自内向外的化学气相淀积反应器反应腔结构示意图；

图13是本发明含圆柱形反应室和垂直气体导入装置、圆柱形反应室高度沿径向向外方向连续减小、水平气流沿径向方向自内向外的化学气相淀积反应器反应腔结构示意图；

图14是本发明含环形反应室和中空的圆柱形反应室顶壁支撑，水平气流沿径向方向自外向内的化学气相淀积反应器反应腔结构示意图；

图15是本发明含环形反应室和中空圆柱形反应室顶壁支撑，水平气流沿径向方向自外向内的化学气相淀积反应器反应腔结构示意图；

图16是本发明非环形反应室沿气流方向分为若干段，并且至少一段截面宽度连续减少的化学气相淀积反应器反应腔结构示意图。

图17是本发明非环形反应室沿气流方向分为若干段，并且至少一段截面高度连续减少的化学气相淀积反应器反应腔结构示意图。

图18是本发明环形反应室沿径向方向分为若干环形区段，并且至少一段沿径向由内向外方向高度连续减少的化学气相淀积反应器反应腔结构示意图。

具体实施方式

本发明和本发明的各种反应器反应腔实施方案可以通过以下优选方案的描述得到充分理解，以下优选方案也可视为本发明权利要求的实例。显然，应该充分理解到由本发明权利要求所定义的本发明所涵盖的内容要比以下描述的优选实施方案更加广泛。在不偏离本发明精神和范围的情况下，借助于平常的技能可以产生更多的经过变更和修改的实施方案。所以，以下描述的实施方案仅仅是为了举例说明而不是用来局限由本发明权利要求所定义的本发明的涵盖范围。

根据本发明一种实施方案，一种化学气相淀积反应器通常包括非圆柱形反应腔200(见图2)。该非圆柱形反应腔200包括反应腔底盘213、放置在反应腔底盘213上的衬底载盘206、放置在衬底载盘206和反应腔底盘213之间的加热装置、以及反应腔壁。该反应腔壁包括与反应腔底盘213共同围成封闭腔室的反应腔顶壁201、反应腔侧壁211、以及在反应腔211两侧设置的气体导入口端面和气体导出口端面。衬底载盘206放置在反应腔底盘213上，并且在衬底载盘206下方设置加热装置226。反应腔顶壁201与衬底载盘206之间形成非环形反应室222。在气体导入口端面和气体导出口端面上分别设有气体入口207和尾气出口203。

所述非环形反应室222水平呈梯形(如图2a所示)，与水平气流方向垂直的截面呈半弧形(如图2c、2d所示)。若干气流自位于梯形宽边(气体导入口端面)的气体入207进入非环形反应室222，自位于梯形窄边(气体导出口端面)的尾气出203排出非环形反应室222。所述非环形反应室222半弧形截面的高度维持不变，但宽度沿水平气流方向呈线性或非线性连续减小，使得反应室沿垂直于气体流动方向上的截面面积沿气体流动方向成线性或非线性连续减小。可以理解的，宽度也可以沿水平气流方向的减少是非连续的。

化学气相沉积过程一般受质量输运定律控制，其生长速度与反应剂扩散系数，反应剂气相浓度与衬底表面浓度之差和边界层厚度有关(见关系式一)：

Gr＝D(Cm-Cs)/δ     关系式一

其中，Gr为生长速度，D为反应剂扩散系数，Cm为反应剂气相浓度，Cs为衬底表面浓度，δ为边界层厚度。

由于气相反应可以导致反应剂气相浓度Cm沿气流方向连续减小，导致沿气流方向上生长速度的下降(反应剂耗尽效应)。气相反应的程度又与温度、压力和流量相关。主要体现在流速上，流速越快，停留时间越短，气相反应程度越低，生长速度的下降就越少。由于本实施例的非环形反应室222的高度维持不变，但宽度沿气流方向呈线性或非线性连续减小，使得在非环形反应室222压力恒定和自气体入口207进入反应室的气体流量不变的情况下，非环形反应室222内水平气流的流速将沿气流方向连续增加。由以上分析可知，采用非环形反应室222截面积变小的方法可以在一定程度上减弱反应剂耗尽效应的作用。

在所述非环形反应室222内，边界层厚度与雷诺数相关(见关系式二)：

$\mathrm{\δ}=1/\sqrt{\mathrm{Re}}$ 关系式二(a)

$\mathrm{Re}\∝\frac{F}{(x+H)V}$ 关系式二(b)

其中，x为反应室截面宽度，H为反应室截面高度，V为运动粘度，F为流量，Re为雷诺数。

由关系式二可知，随着非环形反应室222截面积沿气流方向连续变小，反应室内的气体流速沿气流方向不断加快，其相对应的边界层厚度不断减小。将关系式二(a)和(b)代入关系式一得到关系式三。

$\mathrm{Gr}\∝D(\mathrm{Cm}-\mathrm{Cs})\sqrt{\frac{F}{(x+H)V}}$ 关系式三

由关系式三可知，截面越小，气流越快，边界层越薄，生长速度越大。由以上分析可知，通过改变沿气流方向的反应室截面面积，并按一定规模连续变化，气体会聚效应可以补偿因气相反应所导致的生长速度的下降，实现均匀的气相淀积。

所述衬底载盘206通常水平放置在反应腔底盘213上，所述衬底载盘206上有若干凹坑，每种凹坑一般放置一个衬底片。在气流流过时，在衬底片表面上实现均匀的气相淀积。

所述气体入口207通常水平设置在所述非环形反应室222的一侧，并位于所述反应腔顶盖201和所述衬底载盘206之间。每个所述气体入口207通常由一个或一组气体喷嘴和/或狭缝组成，按一定规则排布在所述气体入口端面。由气体入口207导入气流到非环形反应室222内，其中气流方向通常平行于衬底载盘206表面或与衬底载盘206表面成小于90度的夹角。气体入口207之间相互不连通，每一个气体入口207与各自的供气单元连接。不同的气体可从不同的位置由不同的气体入口导入非环形反应室222内。并且，气体入口207的数量可以根据需要进行调整。

进一步的，在喷嘴和/或狭缝的出口处设置有透气材料，例如透气泡沫材料，其厚度优选为0.01mm至1000mm，优选为1-2mm的厚度，从而可以减小气体进入反应腔的流速，同时又起到均匀分布的作用，减小紊流的产生。

尾气出口203放置在非环形反应室222的另一侧的气体导出端面上，一般位于反应腔顶盖201和衬底载盘206之间，以保持由气体入口207导入的气流在进入尾气出口203之前保持层流状态，产生化学汽相淀积，在衬底片上生长出适当的微小颗粒和惰性衍生物。

根据本发明另一种实施方案，一种化学气相淀积反应器包括非环形反应腔300(见图3)，包括反应腔顶壁301、反应腔底盘313、反应腔侧壁311、衬底载盘306、气体入口307、尾气出口303、放置在反应腔顶部外侧的加热装置326和由反应腔顶壁与衬底载盘之间形成的非环形反应室322。非环形反应室322水平呈矩形(如图3a所示)，与水平气流方向垂直的截面呈梯形(如图3c、3d所示)。若干气流自位于矩形反应室322一侧的气体入口307进入反应室322，自位于矩形反应室322另一侧的尾气出口303排出反应室322。非环形反应室322梯形截面的宽度维持不变，但其高度沿水平气流方向呈线性连续或非连续减小，使得反应室沿垂直于气体流动方向上的截面面积沿气体流动方向成线性或非线性连续或非连续减小。

根据本发明另一种实施方案，一种化学气相淀积反应器包括非环形反应腔400(见图4)，包括反应腔顶壁401、反应腔底盘413、反应腔侧壁411、衬底载盘406、气体入口407、尾气出口403、放置在衬底载盘下方的加热装置426、和在反应腔顶壁与衬底载盘之间形成的非环形反应室422。非环形反应室422水平呈梯形(如图4a所示)，与水平气流方向垂直的截面呈多边形(如图4c、4d所示)。若干气流自位于梯形反应室422一侧的气体入口407进入反应室422，自位于梯形反应室422另一侧的尾气出口403排出反应室422。非环形反应室422多边形截面的宽度和高度沿水平气流方向呈线性连续或非连续减小，使得反应室沿垂直于气体流动方向上的截面面积沿气体流动方向成线性或非线性连续或非连续减小。

根据本发明另一种实施方案，几种化学气相淀积反应器的反应室与水平气流方向垂直的截面形状见图5。非环形反应腔500a，500b，500c，500d包含有反应腔顶壁501a，501b，501c，501d，反应腔底盘513a，513b，513c，513d，反应腔侧壁511a，511b，511c，511d，衬底载盘506a，506b，506c，506d，放置在衬底载盘下方的加热装置526a，526b，526c，526d，和在反应腔顶壁与衬底载盘之间形成的非环形反应室522a，522b，522c，522d。非环形反应室522a，522b，522c，522d与水平气流方向垂直的截面分别呈三角形、矩形、圆弧边角矩形和圆形。非环形反应室522a，522b，522c，522d截面的宽度和/或高度沿水平气流方向通常呈线性或非线性连续或非连续减小。非环形反应室522a，522b，522c，522d截面的形状沿水平气流方向也可以连续变化，如沿水平气流方向由半椭圆形截面形状连续变化到半圆形截面形状，由圆弧边角矩形截面形状连续变化到半圆形截面形状等。通常反应室截面底部比上部宽大，转弯处以弧线连续流线型平滑过渡连接。当然，非环形反应室的截面形状可以根据需要作成各种其他的几何形状。

根据本发明另一种实施方案，一种化学气相淀积反应器通常包括非环形反应腔600(见图6)。非环形反应腔600包含有反应腔顶壁601，反应腔底盘613，反应腔侧壁611，衬底载盘606，气体入口607，尾气出口603，放置在衬底载盘下方的加热装置626，和在反应腔顶壁与衬底载盘之间形成的非环形反应室622。非环形反应室622对应的反应腔顶壁601设有垂直气体导入装置608。非环形反应室622水平呈梯形(如图6a所示)，与水平气流方向垂直的截面呈半弧形(如图6c、6d所示)。若干气流自位于梯形宽边的气体入口607进入非环形反应室622，沿衬底载盘606上方的反应室622流动后自位于梯形窄边的尾气出口603排出非环形反应室622。非环形反应室622半弧形截面的高度维持不变，但宽度沿水平气流方向呈线性连续或非连续减小。另一股垂直气流由反应室顶壁601的垂直气体导入装置608进入非环形反应室622，形成一股垂直于衬底载盘606表面的气流。垂直于衬底载盘表面的气流可有效抑制衬底载盘上方的热对流，使水平气流在衬底载盘表面形成并保持层流状态，减小水平气流在反应室顶壁601表面的沉积，改善化学气相淀积过程的重复性、再现性和一致性。垂直气流与水平气流在衬底表面附近混合可减小二者之间在气相中的反应时间，提高外延生长的效率和气相淀积的质量。当然，该垂直气体导入装置还可以应用到上述的其他实施方案中。

该垂直气体导入装置由一个或一组狭缝组成或由一个或一组喷嘴组成或由一个或一组喷嘴和狭缝混合组成；由垂直气体导入装置导入非环形反应室的气流方向垂直于衬底载盘表面或与反应室的水平气流方向成小于90度的夹角。

根据本发明另一种实施方案，化学气相淀积反应器通常包括非环形反应腔700(见图7)，包括反应腔顶壁701，反应腔底盘713，反应腔侧壁711，衬底载盘706，气体入口707，尾气出口703，放置在反应腔顶部外侧的加热装置726，和在反应腔顶壁与衬底载盘之间形成的非环形反应室722。非环形反应室722侧壁有侧向气体导入装置708。非环形反应室722水平呈矩形(如图7a所示)，与水平气流方向垂直的截面呈梯形(如图7b所示)。若干气流自位于矩形反应室722一侧的气体入口707进入反应室722，沿衬底载盘上方的反应室流动后自位于矩形反应室722另一侧的尾气出口703排出反应室722。非环形反应室722梯形截面的宽维持不变，但其高度沿气流方向呈线性连续或非连续减小。而侧向气流由反应室的二个侧壁711通过侧向气体导入装置708进入反应室，形成二股侧向气流，抑制水平气流中反应剂与反应室侧壁的接触，减小反应剂在侧壁表面的沉积和侧壁表面对水平气流的影响，改善化学气相淀积过程的重复性，再现性和一致性。当然，该侧向气体导入装置也可以应用于上述其他实施方案中。

该侧向气体导入装置由一个或一组狭缝组成或由一个或一组喷嘴组成或由一个或一组喷嘴和狭缝混合组成；由侧向气体导入装置导入非环形反应室的气流方向平行于衬底载盘表面或与衬底载盘表面成小于90度的夹角，并垂直于非环形反应腔侧壁表面或与非环形反应室的水平气流方向成小于90度的夹角。

根据本发明另一种实施方案，一种化学气相淀积反应器通常包括圆柱形反应腔(见图8)，包括反应腔顶壁801，反应腔底盘813，反应腔侧壁811，衬底载盘806，气体入口807，尾气出口803，放置在反应腔内的加热装置826，和在反应腔顶壁与衬底载盘之间形成的环形反应室822。该气体入口807设置在反应室的外围，而尾气出口设置在反应室的中央位置。

若干气流自位于反应腔侧壁811的气体入口807进入反应室822，沿衬底载盘上方的反应室流动后自位于反应室822中央的尾气出口803排出反应室822。虽然环形反应室822的高度不变，但其圆周截面积沿径向向内方向连续减小，因而气流同样会产生的气体会聚效应可以自动补偿反应剂耗尽效应。气体导入口807通常沿反应腔侧壁811水平相间排布在反应室顶壁801和衬底载盘806之间。气体入口由一个或一组狭缝组成或由一个或一组喷嘴组成或由一个或一组喷嘴和狭缝混合组成；并且气体入口之间相互不连通，每一个气体入口与各自的供气单元连接。由气体入口807导入反应室的气流方向通常平行于衬底载盘806表面或与衬底载盘806表面成小于90度的夹角。

根据本发明另一种实施方案，一种化学气相淀积反应器通常包括圆柱形反应腔(见图9)，包括反应腔顶壁901，反应腔底盘913，反应腔侧壁911，衬底载盘906，气体入口907，尾气出口903，放置在反应腔内的加热装置926，放置在反应腔中央的圆柱形反应室顶壁支撑902和在反应腔顶壁与衬底载盘之间形成的环形反应室922。该顶壁支撑902放置在反应室底盘913中央，顶壁支撑所提供的顶端支撑到反应腔顶壁901内侧的中央部位，或者顶壁支撑902放置在反应室顶壁901中央，顶壁支撑902所提供的底端支撑到反应腔底盘913内侧的中央部位。该尾气出口903在顶壁支撑902的外围与衬底载盘906的内壁之间形成。

若干气流自位于反应腔侧壁911的气体入口907进入反应室922，沿衬底载盘上方的反应室流动后自位于反应室922中央的尾气出口903排出反应室922。气体入口907沿反应腔侧壁911水平相间排布在反应室顶壁901和衬底载盘906之间。由气体入口907导入反应室的气流方向平行于衬底载盘906表面或与衬底载盘906表面成小于90度的夹角。圆柱形顶壁支撑902所提供的顶壁支撑到反应腔顶壁901内侧的中央部位，其直径一般不大于反应室直径的1/3。圆柱形顶壁支撑902的顶壁支撑到反应腔顶壁901内侧的中央部位可有效减轻反应腔顶壁901在低压下的变形，简化反应腔顶壁901的设计，降低反应腔顶壁901的制造与使用成本，使得环形反应室922可以通过增加反应腔直径来增加每次可以淀积的衬底数量或衬底面积。

根据本发明另一种实施方案，一种化学气相淀积反应器通常包括圆柱形反应腔(见图10)。圆柱形反应腔包含有反应腔顶壁1001，反应腔底盘1013，反应腔侧壁1011，衬底载盘1006，气体入口1007，尾气出口1003，设置在反应腔内的加热装置1026，设置在反应室顶壁的垂直气体导入装置1004，设置在反应腔中央的圆柱形反应室顶壁支撑1002和在反应腔顶壁与衬底载盘之间形成的环形反应室1022。若干气流自位于反应腔侧壁1011的气体入口1007进入反应室1022，沿衬底载盘上方的反应室流动后自位于反应室1022中央的气体出口1003排出反应室1022。垂直气体导入装置由一个或一组狭缝组成或由一个或一组喷嘴组成或由一个或一组喷嘴和狭缝混合组成；由垂直气体导入装置导入反应室的气流方向垂直于衬底载盘表面或与反应室水平气流方向成小于90度的夹角。由垂直气体导入装置1004以垂直于衬底表面方向导入反应室的垂直气流能够有效抑制热对流，使得水平气流能在整个反应室内始终保持层流状况，直到所有气体经环形气体出口1003排出反应腔1022。垂直气流和水平气流相互交叉，并在衬底载盘1006附近相遇混合，可以减小了不同反应剂之间发生气相反应的时间，可以提高外延生长的效率和气相淀积的质量。

根据本发明另一种实施方案，一种化学气相淀积反应器通常包括圆柱形反应腔(见图11)，包括反应腔顶壁1101，反应腔底盘1113，反应腔侧壁1111，衬底载盘1106，气体入口1107，尾气出口1103，放置在反应腔内的加热装置1126，设置在反应室顶壁的垂直气体导入装置1104，设置在反应腔中央的圆柱形反应室顶壁支撑1102和在反应腔顶壁与衬底载盘之间形成的环形反应室1122。若干气流自位于反应腔侧壁1111的气体入口1107进入反应室1122，沿衬底载盘上方的反应室流动后自位于反应室1122中央的尾气出口1103排出反应室1122。环形反应室1122的高度沿径向向内方向连续减小可调节环形反应室1122圆周截面积沿径向向内方向连续减小的程度以及圆周截面积减小与半径之间的变化关系。气体入口1107通常沿反应腔侧壁1111水平相间排布在反应室顶壁1101和衬底载盘1106之间；每个气体入口通常由一组狭缝组成；由气体入口1107导入反应室的气流方向通常平行于衬底载盘1106表面或与衬底载盘1106表面成小于90度的夹角。圆柱形顶壁支撑1102所提供的顶壁支撑到反应腔顶壁1101内侧的中央部位，其直径一般不大于反应室直径的1/3。圆柱形顶壁支撑1102的顶壁支撑到反应腔顶壁1101内侧的中央部位可有效减轻反应腔顶壁1101在低压下的变形，简化反应腔顶壁1101的设计，降低反应腔顶壁1001的制造与使用成本，使得环形反应室1122可以通过增加反应室直径来增加每次可以淀积的衬底数量或衬底面积。由垂直气体导入装置1104以垂直于衬底表面方向导入反应室的垂直气流能够有效抑制热对流，使得水平气流能在整个反应室内始终保持层流状况，直到所有气体经环形气体出口1103排出反应腔1122。垂直气流和水平气流相互交叉，并在衬底载盘1106附近相遇混合，可以减小了不同反应剂之间发生气相反应的时间，可以提高外延生长的效率和气相淀积的质量。

根据本发明另一种实施方案，一种化学气相淀积反应器通常包括圆柱形反应腔(见图12)，包括反应腔顶壁1201，反应腔底盘1213，反应腔侧壁1211，衬底载盘1206，气体入口1207，尾气出口1203，设置在反应腔内的加热装置1226，设置在反应室顶壁的垂直气体导入装置1204，和在反应腔顶壁与衬底载盘之间形成的环形反应室1222。其中气体入口1207设置在反应室的中央，而尾气出口1203设置在反应室的外围。若干气流自气体入口1207进入反应室1222，沿衬底载盘上方的反应室流动后自位于反应室1222外周边的尾气出口1203排出反应室1222。环形反应室1222的高度沿径向向外方向连续减小可补偿环形反应室1222圆周截面积沿径向向外方向因圆周半径增加而连续增加所产生的气体发散效应。气体入口1207通常沿垂直于反应室水平面方向上相间排布在反应室顶壁和衬底载盘之间的中央；每个气体入口通常由一个环形狭缝组成；由气体入口1207导入反应室的气流方向通常平行于衬底载盘1206表面或与衬底载盘1206表面成小于90度的夹角。

进一步的，在反应腔顶壁1201上设有垂直气体导入装置1204，以垂直于衬底表面方向导入反应室的垂直气流，从而能够有效抑制热对流，使得水平气流能在整个反应室内始终保持层流状况，直到所有气体经环形气体出口1203排出反应腔1222。垂直气流和水平气流相互交叉，并在衬底载盘1206附近相遇混合，可以减小了不同反应剂之间发生气相反应的时间，可以提高外延生长的效率和气相淀积的质量。

根据本发明另一种实施方案，一种化学气相淀积反应器通常包括圆柱形反应腔(见图13)，包括反应腔顶壁1301，反应腔底盘1313，反应腔侧壁1311，衬底载盘1306，尾气出口1303，设置在反应腔内的加热装置1326，设置在反应室顶壁的若干气体入口1304，和在反应腔顶壁与衬底载盘之间形成的圆柱形反应室1322。

若干气流自位于反应腔顶壁1301的若干气体入口1304进入反应室1322，沿衬底载盘上方的反应室流动后自位于反应室1322外周边的尾气出口1303排出反应室1322。气体入口由一个或一组狭缝组成或由一个或一组喷嘴组成或由一个或一组喷嘴和狭缝混合组成；所述气体入口之间相互不连通，每一个所述气体导入口与各自的供气单元连接。圆柱形反应室1322的高度沿径向向外方向连续减小可补偿圆柱形反应室1322圆周截面积沿径向向外方向因圆周半径增加而连续增加所产生的气体发散效应；由气体入口1304以垂直于衬底表面方向或与反应室水平气流方向成小于90度的夹角导入反应室的垂直气流能够有效抑制热对流，使得水平气流能在整个反应室内始终保持层流状况，直到所有气体经环形气体出口1303排出反应腔1322。

根据本发明另一种实施方案，一种化学气相淀积反应器通常包括圆柱形反应腔(见图14)。圆柱形反应腔包含有反应腔顶壁1401，反应腔底盘1413，反应腔侧壁1411，衬底载盘1406，气体入口1407，尾气出口1403，放置在反应腔内的加热装置1426，放置在反应腔中央的圆柱形反应室顶壁支撑1402和在反应腔顶壁与衬底载盘之间形成的环形反应室1422。该顶壁支撑1402为中空结构，并且在侧壁上开设有尾气出口1403，进行尾气排放。若干气流自位于反应腔侧壁1411的气体入口1407进入反应室1422，沿衬底载盘上方的反应室流动后自位于反应室1422中央的顶壁支撑1402的尾气出口1403进入顶壁支撑1402的中空空间内，再排出反应室1422。气体入口1407沿反应腔侧壁1411水平相间排布在反应室顶壁1401和衬底载盘1406之间。由气体入口1407导入反应室的气流方向平行于衬底载盘1406表面或与衬底载盘1406表面成小于90度的夹角。圆柱形顶壁支撑1402所提供的顶壁支撑到反应腔顶壁1401内侧的中央部位，其直径一般不大于反应室直径的1/3。圆柱形顶壁支撑1402的顶壁支撑到反应腔顶壁1401内侧的中央部位可有效减轻反应腔顶壁1401在低压下的变形，简化反应腔顶壁1401的设计，降低反应腔顶壁1401的制造与使用成本，使得环形反应室1422可以通过增加反应腔直径来增加每次可以淀积的衬底数量或衬底面积。

根据本发明另一种实施方案，一种化学气相淀积反应器通常包括圆柱形反应腔(见图15)。其与图9的实施例的区别在于，顶壁支撑1502为中空结构，并且在顶壁支撑1502的外壁与衬底载盘1506的侧壁之间、顶壁支撑1502的侧壁上开设有尾气出口1503，尾气可以通过该尾气出口进入中空顶壁支撑1502排出，其他结构与图9的实施例相同，故不赘述。

如图16所示，是本发明的另一种实施方案，其与图2的结构的区别在于：反应室1600沿气体流动方向分为若干区段，其中至少包含一个区段的截面面积呈线性或非线性连续减小，或者至少两个相邻所述区段的截面面积呈线性或非线性连续减小。该单独的各区段的截面面积可以呈线性连续减小或者非线性连续减小或者保持不变。优选的，各区段连接处的截面面积呈连续变化。在本实施例中，各区段中至少包含一个区段的截面宽度沿气体流动方向呈连续减小；相邻的两个区段的连接处的截面宽度连续减小；其他各区段内截面宽度沿气体流动方向呈线性连续减小或者非线性连续减小或者保持不变。其他结构与图2的实施例基本相同故不赘述。

如图17所示，是本发明的另一种实施方案，其与图7的结构的区别在于：反应室1700沿气体流动方向分为若干区段，其中至少包含一个区段的截面面积呈线性或非线性连续减小，或者至少两个相邻所述区段的截面面积呈线性或非线性连续减小。该单独的各区段的截面面积可以呈线性连续减小或者非线性连续减小或者保持不变。优选的，各区段连接处的截面面积呈连续变化。在本实施例中，各区段中至少包含一个区段的截面高度沿气体流动方向呈连续减小；相邻的两个区段的连接处的截面高度连续减小；其他各区段内截面高度沿气体流动方向呈线性连续减小或者非线性连续减小或者保持不变。其他结构与图7的实施例基本相同故不赘述。

如图18所示，是本发明的另一种实施方案，其与图8的结构的区别在于：环形反应室1822沿径向由外向内方向被分成若干环形区段，各环形区段中至少包含一个环形区段的反应室高度沿径向由外向内方向呈连续减小或增加。其他各环形区段内反应室的高度沿径向由外向内方向呈线性连续减小或者非线性连续减小或者保持不变。各环形区段连接处的反应室高度沿径向由外向内方向呈连续变化为优选；并且，反应室内壁转弯处以弧线连续流线型平滑过渡连接为优选。其他结构与图8基本相同，故不赘述。可以理解的，该环形反应室的结构形式可以应用到图9-15的实施方案中。

在上述实施方案中，通常，反应室的高度最低不小于0.5毫米，最高不大过1000毫米；较优为高度介于5毫米至50毫米之间。当然，也可以为其他的尺寸。

根据本发明实施方案的化学气相淀积反应器的反应腔中，垂直于气体流动方向的反应室截面面积沿气体流动方向呈线性或者非线性减小可以有效补偿反应剂耗尽效应，使得即使不旋转反应室内的衬底载盘也能实现均匀的化学气相淀积，反应器具有结构简单，操作与维修方便，制造和使用成本低等优点；由反应室顶部进入反应室的垂直气流可有效抑制衬底载盘上方的热对流，使水平气流在衬底载盘表面形成并保持层流状态，减小水平气流在反应室顶部表面的沉积，由反应室侧壁进入反应室的侧向气流可有效抑制水平气流与反应室侧壁接触，减小反应剂在侧壁表面的沉积和侧壁表面对水平气流的影响，改善化学气相淀积过程的重复性、再现性和一致性。垂直气流与水平气流在衬底表面附近混合可减小二者之间在气相中的反应时间，提高气相反应的效率和气相淀积的质量。

Claims (15)

1.一种化学气相淀积反应器，包括非圆柱形反应腔，所述非圆柱形反应腔包括反应腔底盘、放置在所述反应腔底盘上的衬底载盘、放置在所述衬底载盘和所述反应腔底盘之间的加热装置、以及反应腔壁；所述反应腔壁与所述衬底载盘之间形成非环形反应室，至少一股气流由位于所述反应室一侧对应的气体入口进入所述反应室，通过所述衬底载盘上方的反应室后由位于所述反应室另一侧的尾气出口排出所述反应室，其特征在于：所述反应室垂直于气体流动方向上的截面面积沿气体流动方向呈线性或非线性减小，或者所述反应室沿气体流动方向分为若干区段，所述各区段中至少包含一个区段的所述截面面积呈线性或非线性减小。

2.根据权利要求1所述的化学气相淀积反应器，其特征在于：所述反应腔包括与所述反应腔底盘共同围成腔室的反应腔顶壁、反应腔侧壁、以及在所述反应腔两侧设置的气体导入口端面和气体导出口端面；所述反应室形成于所述反应腔顶壁和放置在所述反应腔底盘上的衬底载盘表面之间。

3.根据权利要求2所述的化学汽相淀积反应器，其特征在于：所述反应室垂直于所述气体流动方向的截面宽度自所述气体入口一侧向所述尾气出口一侧呈线性或非线性减小，或者在所述反应室沿气体流动方向分为若干区段时，所述各区段中至少包含一个区段的所述截面宽度沿气体流动方向呈线性或者非线性减小，和/或，所述反应室垂直于所述气体流动方向的截面高度自所述气体入口一侧向所述尾气出口一侧呈线性或非线性减小，或者在所述反应室沿气体流动方向分为若干区段时，所述各区段中至少包含一个区段的所述截面高度沿气体流动方向呈线性或非线性减小。

4.根据权利要求2所述的化学气相淀积反应器，其特征在于：所述气体入口排布在所述气体导入口端面，并在所述反应室顶壁和所述衬底载盘表面之间；每个所述气体入口由至少一个狭缝组成或由至少一个喷嘴组成或由至少一个喷嘴和至少一个狭缝混合组成；由所述气体入口导入所述反应室的气流方向平行于所述衬底载盘表面和/或与所述衬底载盘表面成小于90度的夹角。

5.根据权利要求2所述的化学汽相淀积反应器，其特征在于：所述反应室与气流流动方向相垂直方向上的截面形状为矩形、方形、梯型、或多边形，或者为半圆形、半椭圆形或圆弧形、或者为圆弧形与直线组成的多边形。

6.根据权利要求5所述的化学汽相淀积反应器，其特征在于：所述反应室由所述反应室气体入口一侧的一种截面形状沿气流方向连续变化到所述反应室尾气出口一侧的另一种截面形状。

7.根据权利要求2所述的化学气相淀积反应器，其特征在于：所述反应腔侧壁设有至少一个侧向气体导入装置，和/或，所述反应腔顶壁设有至少一个垂直气体导入装置；

每个所述侧向气体导入装置由至少一个狭缝组成或由至少一个喷嘴组成或由至少一个喷嘴和至少一个狭缝混合组成；由所述侧向气体导入装置导入所述非环形反应室的气流方向平行于所述衬底载盘表面和/或与所述衬底载盘表面成小于90度的夹角，并垂直于所述非环形反应腔侧壁表面和/或与所述非环形反应室的水平气流方向成小于90度的夹角；

每个所述垂直气体导入装置由至少一个狭缝组成或由至少一个喷嘴组成或由至少一个喷嘴和至少一个狭缝混合组成；由所述垂直气体导入装置导入所述非环形反应室的气流方向垂直于所述衬底载盘表面和/或与所述反应室的水平气流方向成小于90度的夹角。

8.一种化学气相淀积反应器，包括圆柱形反应腔，所述圆柱形反应腔包括反应腔底盘、放置在所述反应腔底盘上的衬底载盘、放置在所述衬底载盘和所述反应腔底盘之间的加热装置、以及反应腔壁；所述反应腔顶壁与所述衬底载盘之间形成环形反应室；其特征在于：所述反应室的外围设有至少一个气体入口，在所述反应室的中央设有尾气出口；由所述气体入口导入所述反应室的气流方向平行于所述衬底载盘表面和/或与所述衬底载盘表面成小于90度的夹角，并通过所述衬底载盘上方后由所述尾气出口排出所述反应室；所述气体入口排布在所述反应室的顶壁和所述衬底载盘表面之间。

9.根据权利要求8所述的化学汽相淀积反应器，其特征在于：每个所述气体入口由至少一个狭缝组成或由至少一个喷嘴组成或由至少一个喷嘴和至少一个狭缝混合组成；

所述环形反应室的顶壁设有至少一个垂直气体导入装置，所述垂直气体导入装置由至少一个狭缝组成或由至少一个喷嘴组成或由至少一个喷嘴和至少一个狭缝混合组成；由所述垂直气体导入装置导入所述反应室的气流方向垂直于所述衬底载盘表面或与所述反应室水平气流方向成小于90度的夹角。

10.根据权利要求8所述的化学汽相淀积反应器，其特征在于：所述环形反应室的高度沿径向由外向内方向保持恒定；或者沿径向由外向内方向呈线性或非线性减小或增加；或者所述环形反应室沿径向由外向内方向被分成若干环形区段时，所述各环形区段中至少包含一个环形区段的反应室高度沿径向由外向内方向呈连续减小或增加；所述反应室的高度在0.5毫米至1000毫米之间。

11.根据权利要求8所述的化学汽相淀积反应器，其特征在于：所述环形反应室中央设有圆柱形反应室顶壁支撑；所述顶壁支撑放置在所述反应室底盘中央，所述顶壁支撑所提供的顶端支撑到所述反应腔顶壁内侧的中央部位或所述顶壁支撑放置在所述反应室顶壁中央，所述顶壁支撑所提供的底端支撑到所述反应腔底盘内侧的中央部位；所述顶壁支撑外围与所述衬底载盘的内侧壁之间形成尾气排出通道；或者所述顶壁支撑为中空顶壁支撑，并且在所述中空顶壁支撑界于所述衬底载盘表面和所述反应室顶壁内侧之间的侧壁上部开设有尾气出口，尾气通过所述尾气出口进入中空顶壁支撑内排出；或者，所述顶壁支撑为中空顶壁支撑，并且在所述中空顶壁支撑的下部外侧开设有尾气出口，所述顶壁支撑上部外围与所述衬底载盘的内侧壁之间形成环形尾气排出通道，尾气通过所述环形尾气排出通道再经由所述尾气出口进入中空顶壁支撑内排出。

12.一种化学气相淀积反应器，包括圆柱形反应腔，所述反应腔包括反应腔底盘、放置在所述反应腔底盘上的衬底载盘、放置在所述衬底载盘和所述反应腔底盘之间的加热装置、以及反应腔壁，所述反应腔顶壁与所述衬底载盘之间形成环形反应室；其特征在于：所述反应室的中央设有至少一个气体入口，所述反应室的外围设有尾气出口；所述气体入口沿径向水平方向和/或与径向水平向外方向成小于90度的夹角由内向外方向导入若干气流到所述环形反应室，所述气流通过所述衬底载盘上方的反应室后经所述尾气出口排出所述环形反应室；所述环形反应室的高度沿径向由内向外方向保持恒定，或者呈线性或非线性减小；或者所述环形反应室沿径向由内向外方向分成若干环形区段，所述各环形区段中至少包含一个环形区段的反应室高度沿径向由内向外方向呈线性或非线性减小。

13.根据权利要求12所述的化学汽相淀积反应器，其特征在于：所述气体入口排布在所述反应室顶壁和所述衬底载盘表面之间；每个所述气体入口由至少一个狭缝组成或由至少一个喷嘴组成或由至少一个喷嘴和至少一个狭缝混合组成；由所述气体入口导入所述反应室的气流方向平行于所述衬底载盘表面和/或与所述衬底载盘表面成小于90度的夹角。

14.根据权利要求12所述的化学汽相淀积反应器，其特征在于：所述环形反应室的顶壁设有至少一个垂直气体导入装置，每个所述垂直气体导入装置由至少一个狭缝组成或由至少一个喷嘴组成或由至少一个喷嘴和至少一个狭缝混合组成；由所述垂直气体导入装置导入所述反应室的气流方向垂直于所述衬底载盘表面和/或与所述反应室水平气流方向成小于90度的夹角。

15.一种化学气相淀积反应器，包括圆柱形反应腔，所述反应腔包括反应腔底盘、放置在所述反应腔底盘上的衬底载盘、放置在所述衬底载盘和所述反应腔底盘之间的加热装置、以及反应腔壁；所述反应腔壁与衬底载盘之间形成圆柱形反应室；其特征在于：所述反应腔壁的顶壁设有至少一个气体入口，所述反应室的外围和/或中央设有尾气出口；若干气流分别由所述气体入口导入所述反应室，所述气流通过所述衬底载盘上方的反应室后由所述尾气出口排出所述圆柱形反应室；所述气体入口由至少一个狭缝组成或由至少一个喷嘴组成或由至少一个喷嘴和至少一个狭缝混合组成；由所述顶壁气体入口导入所述反应室的气流方向垂直于所述衬底载盘表面和/或与所述反应室水平气流方向成小于90度的夹角；所述圆柱形反应室的高度沿径向由内向外方向呈线性或非线性减小，或者所述圆柱形反应室沿径向由内向外方向被分成若干环形区段时，所述各环形区段中至少包含一个环形区段的反应室高度沿径向由内向外方向呈线性或非线性减小。

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