CN102084460A - 用于化学气相沉积反应器的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方案通常涉及化学气相沉积系统及相关的使用方法。在一个实施方案中，该系统包括：反应器盖组件，其具有主体；轨道组件，其具有主体和沿着主体设置的导引路径；及加热组件，其可操作为在基体沿着导引路径移动时加热基体。盖组件的主体和轨道组件的主体结合在一起，以形成配置为容纳基体的间隙。在另一实施方案中，使用所述化学气相沉积系统在基体上形成层的方法包括：将基体引入导引路径；当基体沿着导引路径移动时，在基体上沉积第一层和在基体上沉积第二层；及防止第一沉积步骤和第二沉积步骤之间的气体混合。

Description

用于化学气相沉积反应器的方法和设备
发明背景
发明领域
本发明的实施方案通常涉及用于气相沉积的方法及设备，且更具体地，涉及化学气相沉积工艺及室。
相关技术的描述
化学气相沉积(“CVD”)是薄膜通过蒸气相化学药品的反应而在基体(substrate)例如晶片上的沉积。化学气相沉积反应器用于在基体上沉积具有不同组成的薄膜。CVD在许多活动中，例如在半导体、太阳能、显示器及其他电子应用的器件制造期间被高度利用。
针对非常不同的应用存在很多类型的CVD反应器。举例来说，CVD反应器包括大气压反应器、低压反应器、低温反应器、高温反应器和等离子体增强反应器。这些截然不同的设计处理在CVD工艺期间所遭遇的种种挑战，例如耗尽效应、污染问题和反应器维修。
尽管有许多不同的反应器设计，但对新的和改进的CVD反应器设计仍有持续的需求。
发明概述
本发明的实施方案通常涉及浮动的基体运载装置(levitating substrate carrier)或支撑件。在一个实施方案中，提供用于支撑及运载通过反应器的至少一个基体或晶片的基体运载装置，其包括：基体运载装置主体，其包括上表面和下表面；及至少一个压痕袋，其配置在下表面内部。在另一实施方案中，基体运载装置包括：基体运载装置主体，其包括上表面和下表面；及至少两个压痕袋，其配置在下表面内部。在另一实施方案中，基体运载装置包括：基体运载装置主体，其包括上表面和下表面；压痕区域，其位于上表面内部；及至少两个压痕袋，其配置在下表面内部。在另一实施方案中，基体运载装置包括：基体运载装置主体，其包括上表面和下表面；压痕区域，其位于上表面内部；及至少两个压痕袋，其配置在下表面内部，其中每个压痕袋具有矩形几何形状及垂直或基本上垂直于下表面延伸的四个侧壁。在另一实施方案中，基体运载装置包括：基体运载装置主体，其包括上表面和下表面；及至少两个压痕袋，其配置在下表面内部，其中每个压痕袋具有矩形几何形状及垂直或基本上垂直于下表面延伸的四个侧壁。
在另一实施方案中，提供用于支撑及运载通过反应器的至少一个基体的基体运载装置，其包括：基体运载装置主体，其包括上表面和下表面；及至少一个压痕袋，其配置在下表面内部。基体运载装置主体可具有矩形几何形状、正方形几何形状或另一类型的几何形状。在一个实例中，基体运载装置主体具有两个短侧边及两个长侧边，其中这两个短侧边之一为基体运载装置主体的前部，且另一个短侧边为基体运载装置主体的后部。基体运载装置主体可包括石墨或由石墨制成。
在一些实例中，上表面包括配置在其中的至少一个压痕区域。上表面内部的压痕区域配置为在其上支撑基体。在其他实例中，上表面可具有至少两个、三个、四个、八个、十二个或更多个压痕区域。在另一实例中，上表面不具有压痕区域。
在另一实施方案中，下表面可具有配置为接受气体缓冲的至少两个压痕袋。在一些实例中，下表面具有一个、三个或更多个压痕袋。压痕袋可具有矩形几何形状、正方形几何形状或另一类型的几何形状。每个压痕袋通常具有两个短侧边及两个长侧边。在一个实例中，短侧边及长侧边是笔直的。短侧边及长侧边相对下表面是垂直的。在另一实例中，这两个短侧边中的至少一个以第一角度逐渐变细，这两个长侧边中的至少一个以第二角度逐渐变细，且第一角度可大于或小于第二角度。在另一实例中，这两个短侧边中的至少一个是笔直的，且这两个长侧边中的至少一个是逐渐变细的。在另一实例中，这两个短侧边中的至少一个是逐渐变细的，且这两个长侧边中的至少一个是笔直的。在一个实施方案中，压痕袋具有矩形几何形状，且压痕袋配置为接受气体缓冲。压痕袋可具有逐渐变细的侧壁，侧壁远离上表面逐渐变细。
在另一实施方案中，提供用于在气相沉积工艺期间使配置在基体运载装置的上表面上的基体浮动的方法，其包括：将基体运载装置的下表面暴露于气流；在基体运载装置下方形成气体缓冲；在处理室内部使基体运载装置浮动；及在处理室内部沿着路径移动基体运载装置。在许多实例中，沿着该路径的基体运载装置的移动和/或基体运载装置的速度可通过调节气流的流速来控制。气体缓冲可在配置于下表面内的至少一个压痕袋内部形成。在一些实例中，下表面具有至少两个压痕袋。压痕袋配置为接受气体缓冲。基体运载装置的上表面包括用于支撑基体的至少一个压痕区域。压痕袋可具有逐渐变细的侧壁，侧壁远离基体运载装置的上表面逐渐变细。
在另一实施方案中，提供用于在气相沉积工艺期间使配置在基体运载装置上的基体浮动的方法，其包括：将基体运载装置的下表面暴露于气流，其中至少一个晶片配置在基体运载装置的上表面上，且下表面包括至少一个压痕袋；在基体运载装置下方形成气体缓冲；在处理室内部使基体运载装置浮动；及在处理室内部沿着路径移动基体运载装置。
在另一实施方案中，提供用于在气相沉积工艺期间使配置在基体运载装置上的基体浮动的方法，其包括：将基体运载装置的下表面暴露于气流，其中下表面包括至少一个压痕袋；在基体运载装置下方形成气体缓冲；在处理室内部使基体运载装置浮动；及在处理室内部沿着路径移动基体运载装置。
在另一实施方案中，提供用于在气相沉积工艺期间使配置在基体运载装置上的基体浮动的方法，其包括：将基体运载装置的下表面暴露于气流，其中下表面包括至少两个压痕袋；在基体运载装置下方形成气体缓冲；在处理室内部使基体运载装置浮动；及在处理室内部沿着路径移动基体运载装置。
本发明的实施方案通常涉及化学气相沉积反应器系统及相关的使用方法。在一个实施方案中，提供化学气相沉积系统，其包括：盖组件，例如，顶板，其具有沿着顶板的纵轴设置的多个隆起部分。该系统包括轨道，其具有沿着轨道的纵轴设置的导引路径(guide path)，例如通道，其中通道适于容纳顶板的多个隆起部分，从而在多个隆起部分和轨道的底板(floor)之间形成间隙，其中间隙配置为容纳基体。该系统包括加热组件，例如加热元件，其可操作为在基体沿着轨道的通道移动时加热该基体。在一个实施方案中，轨道可操作为使基体沿着轨道的通道浮动。
在一个实施方案中，该系统包括支撑轨道的槽。间隙可具有介于0.5及5毫米之间或介于0.5及1毫米之间的厚度。顶板由钼或石英形成，轨道由石英或硅石形成。顶板可操作为将气体引导至间隙，并可进一步包括多个口，多个口沿着顶板的纵轴设置，且配置在多个隆起部分之间，从而界定介于多个隆起部分之间的路径。多个口中的一个或多个适于将气体传递和/或排出至位于顶板的多个隆起部分及轨道底板之间的间隙。
加热元件的实例包括：加热灯，其结合至轨道或与轨道结合；多个加热灯，其沿着轨道配置；加热灯组，其可操作为在基体沿着轨道的通道移动时沿着轨道移动；电阻加热器，其结合至轨道或与轨道结合；感应加热源，其结合至基体和/或轨道或与基体和/或轨道结合。加热元件可操作为维持在整个基体上的温度差，其中温度差小于10摄氏度。在一个实施方案中，化学气相沉积系统为大气压化学气相沉积系统。
在一个实施方案中，提供化学气相沉积系统，其包括：入口隔离器，其可操作为防止污染物在该系统的入口处进入该系统；出口隔离器，其可操作为防止污染物在该系统的出口处进入该系统；及中间隔离器，其配置在入口隔离器和出口隔离器之间。该系统可进一步包括第一沉积区，其配置为邻接入口隔离器；及第二沉积区，其配置为邻接出口隔离器。中间隔离器配置在沉积区之间，并可操作为防止第一沉积区和第二沉积区之间的气体混合。
在一个实施方案中，入口隔离器可进一步操作为防止被注入第一沉积区中的气体的逆扩散，中间隔离器可进一步操作为防止被注入第二沉积区中的气体的逆扩散，且出口隔离器可进一步操作为防止被注入第二沉积区中的气体的逆扩散。由隔离器中的至少一个形成的隔离区具有介于1至2米之间的长度。气体例如氮气以第一流速例如约30升每分钟被注入入口隔离器，以防止来自第一沉积区的气体的逆扩散。气体例如胂以第一流速例如约3升每分钟被注入中间隔离器，以防止第一沉积区和第二沉积区之间的气体逆混合。气体例如氮气以第一流速例如约30升每分钟被注入出口隔离器，以防止污染物在该系统的出口处进入该系统。在一个实施方案中，排气装置配置为邻接每个隔离器，并可操作为排出通过隔离器注入的气体。排气装置可配置为邻接每个沉积区，并可操作为排出被注入沉积区中的气体。
在一个实施方案中，提供化学气相沉积系统，其包括：外壳；轨道，其由外壳环绕，其中轨道界定适于将基体导引通过化学气相沉积系统的导引路径，例如通道。该系统包括运载装置，其用于沿着轨道的通道移动基体，其中轨道可操作为使运载装置沿着轨道的通道浮动。外壳由钼、石英或不锈钢形成，轨道由石英、钼、熔融硅石、陶瓷形成，且运载装置由石墨形成。
在一个实施方案中，轨道包括沿着轨道的底板配置的多个开口和/或导管，且每个开口和/或导管可操作为将气体缓冲提供给通道和运载装置的底表面以提升或浮动运载装置，以及基本上沿着轨道的通道将运载装置置中。导管可具有v形，且运载装置可具有沿着其底表面配置的凹口(例如，v形)。气体被施加至运载装置的凹口，以基本上从轨道的底板提升运载装置，并基本上沿着轨道的通道将运载装置置中。轨道可例如以小于约十度、二十度或介于一度和五度之间的角度倾斜，以允许基体从通道的第一端移动并浮动至通道的第二端。轨道和/或外壳可包括多个段。
在一个实施方案中，该系统可包括：输送带，其可操作为将基体自动引入至通道中；收取器(retriever)，其可操作为自动收取来自通道的基体；和/或加热元件，其可操作为加热基体。加热元件结合至外壳、基体和/或轨道，或与外壳、基体和/或轨道结合。运载装置可操作为沿着轨道的通道运载基体条。
在一个实施方案中，提供用于将基体移动通过化学气相沉积系统的轨道组件，其包括：顶部，顶部具有底板；侧支撑件，例如，一对轨条，其配置为邻接底板，从而界定导引路径例如通道，以沿着底板导引基体。底部结合至顶部或与顶部结合，以在其间形成一个或多个室。顶部可包括凹入的底表面，且底部可包括凹入的顶表面，以形成室。在一个实施方案中，顶部和/或底部由钼、石英、硅石、氧化铝或陶瓷形成。
在一个实施方案中，顶部具有多个开口，其配置成通过底板以提供介于室和通道之间的流体连通。气体例如氮气的缓冲从室提供给通道，以基本上从顶部的底板提升基体，并沿着顶部的底板运送基体。底板可例如以小于约十度、二十度或介于一度和五度之间的角度倾斜，以允许基体从通道的第一端移动并浮动至通道的第二端。
在一个实施方案中，顶部具有多个开口，其配置成通过邻接底板的这对轨条。气体通过多个开口被提供，以基本上将沿着顶部的通道移动的基体置中。底板还可包括逐渐变细的轮廓和/或导管，气体通过该导管被提供，每个导管可操作为基本上将沿着顶部的通道移动的基体置中。导管可具有v形和/或基体可具有凹口(例如，v形)，该凹口用于容纳沿着基体的底表面配置的气体缓冲，其可操作为基本上将沿着顶部的通道移动的基体置中。
在一个实施方案中，轨道组件可包括输送带，其可操作为将基体自动引入至通道；和/或收取器，其可操作为自动收取来自通道的基体。注入管道可结合至底部或与底部结合，以通过底板将气体提供给室，以基本上使基体沿着顶部的底板浮动。顶部可进一步包括凹入部分，其邻接轨条，并可操作为容纳反应器盖组件，例如，顶板。轨道组件可包括槽，顶部及底部安置于槽中。槽由石英、钼或不锈钢形成。
在一个实施方案中，提供用于在化学气相沉积工艺期间形成多层材料的方法，其包括：在砷化镓基体上形成砷化镓缓冲层；在缓冲层上形成砷化铝牺牲层；及在牺牲层上形成砷化铝镓钝化层。该方法可进一步包括在钝化层上形成砷化镓活性层(例如，厚度约1000纳米)。该方法可进一步包括在活性层上形成磷砷化镓层(phosphorous gallium arsenide layer)。该方法可进一步包括移除牺牲层，以使活性层与基体分离。在外延迁移工艺期间，当砷化镓活性层与基体分离时，砷化铝牺牲层可暴露于蚀刻溶液。该方法可进一步包括在后续的化学气相沉积工艺期间在基体上形成另外的多层材料。缓冲层厚度可为约300纳米，钝化层厚度可为约30纳米和/或牺牲层厚度可为约5纳米。
在一个实施方案中，提供用于使用化学气相沉积系统在基体上形成多个外延层的方法，其包括：在该系统的入口处将基体引入导引路径，例如通道，同时防止污染物在该入口处进入该系统；当基体沿着该系统的通道移动时，在基体上沉积第一外延层；当基体沿着该系统的通道移动时，在基体上沉积第二外延层；防止第一沉积步骤和第二沉积步骤之间的气体混合；及在该系统的出口处从通道收取基体，同时防止污染物在该出口处进入该系统。该方法可进一步包括：在沉积第一外延层之前加热基体；当在基体上沉积第一外延层及第二外延层时，维持基体温度；和/或在沉积第二外延层后冷却基体。基体基本上可沿着该系统的通道浮动。第一外延层可包括砷化铝和/或第二外延层可包括砷化镓。在一个实施方案中，基体基本上沿着该系统的通道浮动。该方法可进一步包括在基体上沉积磷砷化镓层，和/或在外延层的沉积期间，将基体加热至在约300摄氏度至约800摄氏度的范围内的温度。基体的中心温度到边缘温度彼此可在10摄氏度内。
在一个实施方案中，提供化学气相沉积反应器，其包括：盖组件，其具有主体；及轨道组件，其具有主体和导引路径，导引路径沿着该主体的纵轴设置。盖组件的主体和轨道组件的主体结合在一起，以在其间形成配置为容纳基体的间隙。反应器可进一步包括加热组件，加热组件包括多个加热灯，其沿着轨道组件配置，并可操作为在基体沿着导引路径移动时加热基体。反应器可进一步包括轨道组件支撑间，其中轨道组件配置在轨道组件支撑件中。轨道组件的主体可包括：气体空腔，其位于主体的纵轴内部并沿着主体的纵轴延伸；及多个口，其从气体空腔延伸至导引路径的上表面，并配置为沿着导引路径提供气体缓冲。轨道组件的主体可包括石英。盖组件的主体可包括配置为提供与导引路径的流体连通的多个口。加热组件可操作为维持在整个基体上的温度差，其中温度差小于10摄氏度。在一个实施方案中，化学气相沉积反应器为大气压化学气相沉积反应器。
在一个实施方案中，提供化学气相沉积系统，其包括：入口隔离器，其可操作为防止污染物在该系统的入口处进入该系统；出口隔离器，其可操作为防止污染物在该系统的出口处进入该系统；及中间隔离器，其配置在入口隔离器和出口隔离器之间。该系统可进一步包括第一沉积区，其配置为邻接入口隔离器；及第二沉积区，其配置为邻接出口隔离器。中间隔离器配置在沉积区之间，并可操作为防止第一沉积区和第二沉积区之间的气体混合。气体以第一流速被注入入口隔离器，以防止来自第一沉积区的气体的逆扩散；气体以第一流速被注入中间隔离器，以防止第一沉积区和第二沉积区之间的气体逆混合；和/或气体以第一流速被注入出口隔离器，以防止污染物在该系统的出口处进入该系统。排气装置可配置为邻接每个隔离器，并可操作为排出通过隔离器注入的气体；和/或配置为邻接每个沉积区，并可操作为排出被注入沉积区中的气体。
在一个实施方案中，提供化学气相沉积系统，其包括：外壳；轨道，其由外壳环绕，其中轨道包括导引路径，其适于将基体导引通过化学气相沉积系统；及基体运载装置，其用于沿着导引路径移动基体，其中轨道可操作为使基体运载装置沿着导引路径浮动。轨道可包括可操作为将气体缓冲提供给导引路径的多个开口。气体缓冲被施加至基体运载装置的底表面，以从轨道的底板提升基体运载装置。轨道可包括导管，其沿着导引路径配置，并可操作为基本上沿着轨道的导引路径将基体运载装置置中。气体缓冲可通过导管被提供给基体运载装置的底表面，以基本上从轨道的底板提升基体运载装置。轨道可倾斜，以允许基体从导引路径的第一端移动至导引路径的第二端。该系统可包括加热组件，该加热组件包括多个加热灯，其沿着轨道配置，并可操作为在基体沿着导引路径移动时加热基体。
附图简述
参照在附图中示出的一些实施方案可提供对上文简要概述的本发明的更具体的描述，以便可详细地理解本发明的上述特征的方式。然而，须注意，附图仅示出示出此发明的典型实施方案，且因此不应视为对本发明范围的限制，因为本发明可容许其他同样有效的实施方案。
图1A示出根据本发明的一个实施方案的化学气相沉积反应器；
图1B示出根据本发明的一个实施方案的反应器盖组件的透视图；
图2示出根据此处所述的一个实施方案的化学气相沉积反应器的侧面透视图；
图3示出根据此处所述的一个实施方案的化学气相沉积反应器的反应器盖组件；
图4示出根据此处所述的另一实施方案的化学气相沉积反应器的反应器盖组件的顶视图；
图5示出根据此处所述的一个实施方案的化学气相沉积反应器的晶片运载装置轨道(wafer carrier track)；
图6示出根据此处所述的一个实施方案的化学气相沉积反应器的晶片运载装置轨道的前视图；
图7示出根据此处所述的一个实施方案的化学气相沉积反应器的晶片运载装置轨道的侧视图；
图8示出根据此处所述的一个实施方案的化学气相沉积反应器的晶片运载装置轨道的透视图；
图9示出根据此处所述的一个实施方案的化学气相沉积反应器的反应器盖组件和晶片运载装置轨道；
图10A示出根据此处所述的一个实施方案的化学气相沉积反应器；
图10B至10C示出根据此处所述的另一实施方案的浮动晶片运载装置；
图10D至10F示出根据此处所述的另一实施方案的其他浮动晶片运载装置；
图11示出根据此处所述的一个实施方案的化学气相沉积反应器的第一布局(layout)；
图12示出根据此处所述的一个实施方案的化学气相沉积反应器的第二布局；
图13示出根据此处所述的一个实施方案的化学气相沉积反应器的第三布局；
图14示出根据此处所述的一个实施方案的化学气相沉积反应器的第四布局；
图15示出根据此处所述的一个实施方案的化学气相沉积反应器的第五布局；
图16示出根据此处所述的一个实施方案的化学气相沉积反应器的第六布局；
图17示出根据此处所述的一个实施方案的化学气相沉积反应器的第七布局；以及
图18示出根据此处所述的一个实施方案的化学气相沉积反应器的流动路径配置。
详述
本发明的实施方案通常涉及化学气相沉积(“CVD”)的设备和方法。如此处所提出的，本发明的实施方案被描述为其涉及大气压CVD反应器和金属有机前驱气体(metal-organic precursor gas)。然而，须注意，本发明的方面并未限于与大气压CVD反应器或金属有机前驱气体一起使用，而是可应用于其他类型的反应器系统和前驱气体。为了更好地理解本发明的设备及其使用方法的新颖之处，此后对附图进行参考。
根据本发明的一个实施方案，提供大气压CVD反应器。CVD反应器可用于在基体(例如，晶片，例如，砷化镓晶片)上设置多个外延层。这些外延层可包括砷化铝镓、砷化镓和磷砷化镓。这些外延层可在用于稍后移除的砷化镓晶片上生长，以便晶片可再用于产生另外的材料。在一个实施方案中，CVD反应器可用于提供太阳能电池。这些太阳能电池可进一步包括单一结、异质结或其他配置。在一个实施方案中，CVD反应器可配置为在10厘米乘10厘米的晶片上发展2.5瓦特的晶片。在一个实施方案中，CVD反应器可提供的产量范围为每分钟约1个晶片至每分钟约10个晶片。
图1A显示根据本发明的一个实施方案的CVD反应器10。反应器10包括反应器盖组件20、晶片运载装置轨道30、晶片运载装置轨道支撑件40和加热灯组件50。反应器盖组件20可由钼、钼合金、不锈钢和石英形成。反应器盖组件20配置在晶片运载装置轨道30上。晶片运载装置轨道30可由石英、钼、硅石(例如，熔融硅石)、氧化铝或其他陶瓷材料形成。晶片运载装置轨道30可安置于晶片运载装置轨道支撑件40之中。晶片运载装置轨道支撑件40可由石英或金属例如钼、钼合金、钢、不锈钢、镍、铬、铁或其合金形成。最后，加热灯组件50(进一步在下文关于图10讨论)配置在晶片运载装置轨道支撑件40下方。总CVD反应器长度的范围可为约18英尺至约25英尺，但针对不同应用可延伸超出此范围。
图1B、2、3和4提供反应器盖组件20的实施方案的不同视图。参照图1B和2，反应器盖组件20可包括板，例如主体28，其具有上表面29和下表面27，具有从下表面27延伸的凸缘构件25，和/或具有在凸缘构件25之间置中的一个或多个隆起部分26。在一个实施方案中，主体28可界定矩形形状。隆起部分26可以从板28的下表面27以不同长度沿着反应器盖组件20延伸。隆起部分26配置在凸缘构件25之间，以便在隆起部分26和每个凸缘构件25之间形成间隙。这些间隙可用于帮助将反应器盖组件20结合至晶片运载装置轨道30(进一步在下文被描述)。凸缘构件25和/或隆起部分26两者基本上都可延伸反应器盖组件20的纵向长度。反应器盖组件20可形成为单个立体结构部件，或它可由数个结合在一起的段构成。每个隆起部分26的长度、高度、宽度和数目可改变，从而界定在CVD工艺中可用于不同应用的“区域”。反应器盖组件20还可沿着其长度包括隆起部分26的多个图案，以例如在CVD工艺中发展许多布局或级。在一个实施方案中，凸缘构件25和/或隆起部分26可界定圆形形状、正方形形状、矩形形状或其组合。在一个实施方案中，凸缘构件25和/或隆起部分26可包括立体结构。在一个实施方案中，凸缘构件25和/或隆起部分26可从反应器盖组件20的主体28移除。在一个实施方案中，隆起部分26包括配置为通过隆起部分的开口，从而界定外壳，一个或多个气体歧管组件(进一步在下文被描述)可位于外壳中，以和反应器10交流气体。主体28可包括对应的开口，气体歧管组件可经由对应的开口放置到隆起部分26之中。在一个实施方案中，反应器盖组件20可包括主体28，其具有配置成从上表面29通过主体至下表面27的一个或多个开口。
图3还显示根据一个实施方案的反应器盖组件20。如上所述，图3所示的反应器盖组件20可表示整个结构或较大构成结构的单个段。还显示一个或多个开口，例如，多个入口及出口21，其配置成通过主体28的上表面29，并沿着反应器盖组件20的纵轴置中。口21可沿着主体28的上表面29在大小、形状、数目和位置上改变。在一个实施方案中，口21可界定圆形形状、正方形形状、矩形形状或其组合。口21可从上表面29延伸通过主体28至下表面27。口21可用作用于将气体传递进和/或出CVD反应器的注入口、沉积口和/或排气口。在一个实施方案中，每个口21配置在两个邻接的隆起部分26(如图2所示)之间，从而界定“路径”，气体的注入、沉积和/或排气可经由该路径发生。在一个实例中，气体可被注入口21，以便气体首先沿着邻接的隆起部分26的侧边行进，并接着沿着隆起部分26的底表面行进，并进入晶片的流动路径。如图3所示，凸缘构件25在主体28的末端处被封闭，以密封被传递至“区域”和“路径”的任何流体；“区域”和“路径”由反应器盖组件20的口21和隆起部分26产生。
图4显示根据一个实施方案的反应器盖组件20的顶视图，该反应器盖组件20具有配置成通过主体28的一个或多个开口，例如沉积口23、排气口22和注入口24(也示于图1B中)。开口可配置成从上表面29通过主体28至下表面27。这些口可装有可移除隔离器、喷淋头、排气装置或其他气体歧管组件，其可延伸超出主体28的下表面27，以便于进入和/或离开CVD反应器的气体的分配，且特别是将气体均匀地施加至通过组件下方的晶片。在一个实施方案中，口22、23、24可界定圆形形状、正方形形状、矩形形状或其组合。在一个实施方案中，喷淋头组件可包括在约0.1毫米至约5毫米的范围内的注入孔直径，并可包括在约1毫米至约30毫米的范围内的注入孔间隔。这些尺寸可针对不同应用延伸超出这些范围。气体歧管组件和反应器盖组件20可配置为提供高反应物利用率，意味着在CVD工艺期间的反应几乎百分之百地消耗在反应器中利用的气体。
排气口22和注入口24可用于发展“隔离帘”，以帮助防止污染，并帮助防止被引入CVD反应器10中的气体在反应器中产生的不同区域间的逆扩散。这些“隔离帘”可在CVD反应器10的前端(入口)及后端(出口)处、以及在CVD反应器10内部产生的不同区域间被引入。在一个实例中，氮气或氩气可被注入到注入口24中以将污染物例如氧气从特定区域吹扫出来，污染物接着从邻接的排气口22排出。通过使用“隔离帘”与反应器盖组件20所产生的“路径”和“区域”，CVD反应器10将气体隔离限制在二维配置，其在区域之间保护并隔离反应器与外部污染物，例如空气。
图2、5、6、7和8提供晶片运载装置轨道30的实施方案的不同视图。晶片运载装置轨道30可提供浮动型系统，以便晶片可跨越从晶片运载装置轨道30的气孔33提供的气体例如氮气或氩气的缓冲而浮动。回来参照图2，晶片运载装置轨道30通常界定矩形主体，其具有上部分31和下部分32。上部分31包括侧表面35，其从晶片运载装置轨道30的顶表面延伸，并沿着晶片运载装置轨道30的纵向长度配置，从而界定“导引路径”，晶片沿着此“导引路径”行进通过CVD反应器。导引路径的宽度(例如，侧表面35的内侧之间的距离)可在约110毫米至约130毫米的范围内，导引路径的高度可在约30毫米至约50毫米的范围内，且导引路径的长度可在约970毫米至约1030毫米的范围内，然而，这些尺寸可针对不同应用延伸超出这些范围。上部分31可包括凹入的底表面，且下部分32可包括凹入的顶表面，使得当接合在一起时，在其间会形成气体空腔36。气体空腔36可用于使被注入气体空腔36的气体循环并分配至晶片运载装置轨道30的导引路径，以产生气体缓冲。沿着晶片运载装置轨道30的气体空腔36的数目、大小、形状和位置可改变。侧表面35和气体空腔36两者基本上都可延伸晶片运载装置轨道30的纵向长度。晶片运载装置轨道30可形成为单个立体结构部件，或它可由数个结合在一起的段构成。在一个实施方案中，晶片运载装置轨道30可以按一角度倾斜，使得入口升高超过出口，以便晶片可借助于重力往轨道下方浮动。如上文所讨论的，晶片运载装置轨道30的侧表面35可容纳在形成于反应器盖组件20的隆起部分26和凸缘构件25之间的间隙中，以封闭沿着晶片运载装置轨道30的“导引路径”，并进一步界定沿着晶片运载装置轨道30与隆起部分26共同形成的“区域”。
图5显示晶片运载装置轨道30的实施方案。如所示，晶片运载装置轨道30包括沿着晶片运载装置轨道30的导引路径并介于侧表面35之间的多个气孔33。气孔33可沿着晶片运载装置轨道30的导引路径以多行均匀配置。气孔33的直径可包括约0.2毫米至约0.10毫米间的范围，且气孔33的间距可包括约10毫米至约30毫米间的范围，但这些尺寸可针对不同应用延伸超出这些范围。沿着晶片运载装置轨道30的气孔33的数目、大小、形状和位置可改变。在一个可选的实施方案中，气孔33可包括沿着晶片运载装置轨道30的导引路径配置的多行矩形狭缝或狭槽。
气孔33与配置在晶片运载装置轨道30的导引路径下方的气体空腔36连通。提供给气体空腔36的气体通过气孔33被均匀地释放，以沿着晶片运载装置轨道30发展气体缓冲。放置在晶片运载装置轨道30的导引路径上的晶片可通过从下方提供的且容易沿着晶片运载装置轨道30的导引路径被运送的气体浮动。浮动晶片和晶片运载装置轨道30的导引路径之间的间隙可大于约0.05毫米，但可依据不同应用改变。此浮动型系统减少由与晶片运载装置轨道30的导引路径连续直接接触产生的任何拖曳效应。此外，气体口34可设置成沿着邻接晶片运载装置轨道30的导引路径的侧表面35的侧边。这些气体口34可用作通过气孔33提供的气体的排气装置。可选地，这些气体口34可用于将气体横向注入至晶片运载装置轨道30的中心，以帮助稳定并置中沿着晶片运载装置轨道30的导引路径浮动的晶片。在一个可选的实施方案中，晶片运载装置轨道30的导引路径可包括逐渐变细的轮廓，以帮助稳定并置中沿着晶片运载装置轨道30的导引路径浮动的晶片。
图6显示晶片运载装置轨道30的实施方案的前视图。如所示，晶片运载装置轨道30包括上部分31和下部分32。上部分31包括侧表面35，其界定沿着晶片运载装置轨道30的长度的“导引路径”。上部分31可进一步包括侧表面35，其在侧表面35的侧边之间界定凹入部分39。这些凹入部分39可适于容纳反应器盖组件20的凸缘构件25(示于图2中)，以将反应器盖组件20和晶片运载装置轨道30结合在一起，并封闭沿着晶片运载装置轨道30的导引路径。同样示于图5中的为气孔33，其从晶片运载装置轨道30的导引路径延伸至气体空腔36。下部分32可充当上部分31的支撑件，并可包括凹入的底表面。注入管道38可连接至下部分32，以便气体可通过管道38被注入并进入气体空腔36中。
图7显示晶片运载装置轨道30的侧视图，晶片运载装置轨道30具有沿着整个晶片运载装置轨道30的长度的进入气体空腔36的单个注入管道38。可选地，晶片运载装置轨道30可包括沿着其长度的多个气体空腔36和多个注入管道38。仍然可选地，晶片运载装置轨道30可包括多个段，每个段具有单个气体空腔及单个注入管道38。仍然可选地，晶片运载装置轨道30可包括上述气体空腔36和注入管道38的配置的组合。
图8显示具有上部分31和下部分32的晶片运载装置轨道30的实施方案的横剖面透视图。上部分31具有侧表面35、气孔33和配置在下部分32上的气体空腔36。在此实施方案中，侧表面35和下部分32为中空的，这基本上可减轻晶片运载装置轨道30的重量，并可增强晶片运载装置轨道30相对于沿着晶片运载装置轨道30行进的晶片的热控制。
图9显示反应器盖组件20，其结合至晶片运载装置轨道30或与晶片运载装置轨道30结合。O形环可用于密封反应器盖组件20和晶片运载装置轨道30的界面。如所示，进入CVD反应器10的入口可按尺寸制造以容纳不同大小的晶片。在一个实施方案中，形成于反应器盖组件20的隆起部分26和晶片运载装置轨道30的导引路径之间并在其中容纳晶片的间隙60形成所需尺寸以帮助防止污染物在任一端进入CVD反应器10，形成所需尺寸以帮助防止区域间的气体逆扩散，并形成所需尺寸以帮助确保在CVD工艺期间提供给晶片的气体在间隙的整个厚度和整个晶片上均匀分配。在一个实施方案中，间隙60可形成于主体28的下表面27和晶片运载装置轨道30的导引路径之间。在一个实施方案中，间隙60可形成于气体歧管组件的下表面和晶片运载装置轨道30的导引路径之间。在一个实施方案中，间隙60的厚度可在约0.5毫米至约5毫米的范围内，并可沿着反应器盖组件20和晶片运载装置轨道30的长度改变。在一个实施方案中，晶片可具有在约50毫米至约150毫米的范围内的长度，在约50毫米至约150毫米的范围内的宽度，和在约0.5毫米至约5毫米的范围内的厚度。在一个实施方案中，晶片可包括基底层，其具有配置在基底层上的单独的带层。单独的带在CVD工艺中被处理。这些单独的带可包括约10厘米长度乘约1厘米宽度(虽然也可使用其他大小)，并可以此方式形成，以便于从晶片移除已处理的带，并降低在CVD工艺期间在已处理的带上所引起的应力。CVD反应器10可适于针对不同应用容纳具有延伸超出上述范围的尺寸的晶片。
CVD反应器10可适于使用例如输送带型系统提供晶片进入和退出反应器的自动且连续的馈入和退出。晶片可在反应器的一端通过例如通过CVD工艺传递的输送带而馈入CVD反应器10中，并在反应器的相对端通过例如使用手动和/或自动化系统的收取器而被移除。CVD反应器10可适于在约每10分钟一个晶片至约每10秒钟一个晶片的范围内生产晶片，并可针对不同应用延伸超出此范围。在一个实施方案中，CVD反应器10可适于每分钟生产6至10个已处理的晶片。
图10A显示CVD反应器100的可选实施方案。CVD反应器100包括反应器主体120、晶片运载装置轨道130、晶片运载装置140和加热灯组件150。反应器主体120可界定矩形主体，并可由钼、石英、不锈钢或其他类似材料形成。反应器主体120可封闭晶片运载装置轨道130，且基本上延伸晶片运载装置轨道130的长度。晶片运载装置轨道130还可界定矩形主体，并可由石英或其他低热传导材料形成，以协助CVD工艺期间的温度分布。晶片运载装置轨道130可配置为提供浮动型系统，其提供气体缓冲以沿着晶片运载装置轨道130传递晶片。如所示，具有v形顶135的导管例如气体空腔137沿着晶片运载装置轨道130的导引路径的纵轴居中放置。气体通过气体空腔137被提供，并通过顶135中的气孔被注入，以提供气体缓冲，该气体缓冲使在底表面上具有对应的v形凹口(未显示)的晶片沿着晶片运载装置轨道130浮动。在一个实施方案中，反应器主体120和晶片运载装置轨道130各自为单个结构部件。在一个可选实施方案中，反应器主体120包括多个段，其结合在一起以形成完整的结构部件。在一个可选实施方案中，晶片运载装置轨道130包括多个段，其结合在一起以形成完整的结构部件。
同样示于图10A中的为晶片运载装置140，其适于沿着晶片运载装置轨道130运载单个晶片(未显示)或晶片带160。晶片运载装置140可由石墨或其他类似材料形成。在一个实施方案中，晶片运载装置140可具有沿着其底表面的v形凹口136，以对应于晶片运载装置轨道130的v形顶135。配置在v形顶135上方的v形凹口136帮助沿着晶片运载装置轨道130导引晶片运载装置140。晶片运载装置140可用于通过CVD工艺运载晶片带160，以帮助减少在工艺期间在晶片上施予的热应力。气体空腔137的顶135中的气孔可沿着晶片运载装置140的底部引导气体缓冲，这利用对应的v形特征，以在CVD工艺期间帮助稳定并置中晶片运载装置140，从而稳定并置中晶片带160。如上所述的，晶片可设置在带160中，以便于从晶片运载装置140移除已处理的带，并减少在CVD工艺期间在带上所引起的应力。
在另一实施方案中，图10B至10F示出晶片运载装置70，其可用于将晶片运载通过各种处理腔室，处理腔室包括如此处所述的CVD反应器和用于沉积或蚀刻的其他处理腔室。晶片运载装置70具有短侧边71、长侧边73、上表面72和下表面74。晶片运载装置70被示为具有矩形几何形状，但还可具有正方形几何形状、圆形几何形状或其他几何形状。晶片运载装置70可包括石墨或其他材料或由石墨或其他材料形成。晶片运载装置70通常通过CVD反应器行进，且短侧边71面向前方，而长侧边73面向CVD反应器的侧边。
图10B示出晶片运载装置70的顶视图，晶片运载装置70在上表面72上包括3个压痕75。当在工艺期间被传送通过CVD反应器时，晶片可放置在压痕75内部。虽然被示为具有3个压痕75，但是上表面72可具有更多或更少的压痕，包括没有压痕。举例来说，晶片运载装置70的上表面72可包括用于容纳晶片的0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12或更多的压痕。在一些实例中，一个或多个晶片可直接配置在不具有压痕的上表面72上。
图10C示出晶片运载装置70的底视图，晶片运载装置70在下表面74上包括压痕78，如在此处的一个实施方案中所述的。当在晶片运载装置70下方引入气体缓冲时，压痕78可用于帮助使晶片运载装置70浮动。气流可在压痕78处被引导，这聚积气体以形成气体缓冲。晶片运载装置70的下表面74可不具有压痕，或可具有一个压痕78(图10C)、两个压痕78(图10D至10F)、三个压痕78(未显示)或更多。压痕78可具有笔直或逐渐变细的侧边。在一个实例中，压痕78具有逐渐变细的侧边，使得侧边76比具有更平缓的角度变化的侧边77更为陡峭或更陡。压痕78内部的侧边77可逐渐变细，以补偿在整个晶片运载装置70上的温度梯度。在另一实例中，压痕78具有笔直的侧边和逐渐变细的侧边，使得侧边76笔直而侧边77具有斜度，或侧边77笔直而侧边76具有斜度。可选地，压痕78可具有皆为笔直的侧边，使得侧边76和77笔直。
在另一实施方案中，图10D至10F示出晶片运载装置70的底视图，晶片运载装置70包括在下表面74上的两个压痕78。当在晶片运载装置70下方引入气体缓冲时，两个压痕78帮助使晶片运载装置70浮动。气流可在压痕78处被引导，这聚积气体以形成气体缓冲。压痕78可具有笔直或逐渐变细的侧边。在如图10E所示的一个实例中，压痕78具有皆为笔直的侧边，使得侧边76和77笔直，例如，垂直于下表面74的平面。在如图10F所示的另一实例中，压痕78具有皆为逐渐变细的侧边，使得侧边76比具有更平缓的角度变化的侧边77更为陡峭或更陡。压痕78内部的侧边77可逐渐变细，以补偿在整个晶片运载装置70上的温度梯度。可选地，压痕78可具有笔直侧边和逐渐变细侧边的组合，使得侧边76笔直而侧边77具有斜度，或侧边77笔直而侧边76具有斜度。
晶片运载装置70包括热通量，其从下表面74延伸至上表面72并延伸至配置在其上的任何晶片。热通量可受控于内部压力和处理系统的长度。晶片运载装置70的轮廓可逐渐变细，以补偿从其他源损失的热。在工艺期间，热通过晶片运载装置70的边缘例如短侧边71和长侧边73而损失。然而，热损失可通过减少浮动中的导引路径的间隙来允许更多的热通量进入晶片运载装置70的边缘而补偿。
图10A还示出反应器主体120，其配置在加热灯组件150上。加热灯组件150可配置为通过沿着CVD反应器的长度升高和降低反应器主体120、晶片运载装置轨道130和特别是晶片的温度来控制CVD反应器内部的温度分布。加热灯组件150可包括多个加热灯，其沿着晶片运载装置轨道130的纵向长度配置。在一个实施方案中，加热灯组件150包括单独受控的加热灯，其沿着晶片运载装置轨道130的长度配置。在一个可选实施方案中，加热灯组件150包括一组加热灯，其可移动并在晶片沿着晶片运载装置轨道130行进时跟随晶片。加热灯组件150的实施方案也可用作上文关于图1所述的加热灯组件50。
在一个可选实施方案中，其他类型的加热组件(未显示)可用来代替加热灯组件150来加热反应器主体120。在一个实施方案中，加热组件可包括电阻加热元件，例如电阻加热器，其可沿着晶片运载装置轨道130的长度被单独控制。在一个实例中，电阻加热元件可粘合至或漆在反应器主体120、晶片运载装置轨道130或晶片运载装置140上。在可选的实施方案中，可用来加热反应器主体120的另一类型的加热组件为例如具有射频功率源(未显示)的电感加热元件。电感加热元件可结合至反应器主体120、晶片运载装置轨道130和/或晶片运载装置140或与其结合。此处所述的不同类型的加热组件(包括加热灯组件50和150)的实施方案可被独立使用或与CVD反应器结合来使用。
在一个实施方案中，加热灯组件150可配置为在CVD反应器中将晶片加热至在约300摄氏度到约800摄氏度的范围内的温度。在一个实施方案中，加热灯组件150可配置为在引入到CVD反应器的沉积区中之前，将晶片的温度提高到适当的工艺温度。在一个实施方案中，加热灯组件150可与CVD反应器一同配置，以在引入到CVD反应器的沉积区中之前，使晶片达到约300摄氏度至约800摄氏度的范围内的温度。在一个实施方案中，在进入CVD反应器的一个或多个沉积区之前，晶片可被加热至工艺温度范围内以便于沉积工艺，且当晶片通过一个或多个沉积区时，晶片温度可被维持在工艺温度范围内。当沿着晶片运载装置轨道移动时，晶片可被加热至并维持在工艺温度范围内。晶片的中心温度到边缘温度彼此可在10摄氏度内。
图11至17示出可与此处所述的CVD反应器一起使用的CVD工艺的不同配置。图11示出第一配置200，其具有入口隔离器组件220、第一隔离器组件230、第二隔离器组件240、第三隔离器组件250和出口隔离器组件260。多个沉积区290可沿着CVD反应器的晶片运载装置轨道设置，并可被隔离器组件围绕。在这些隔离器组件的每一个之间，可设置一个或多个排气装置225，以移除在每个隔离器组件或沉积区处提供给晶片的任何气体。如所示，前驱气体可在入口隔离器组件220处被注入，其遵循二维路径，例如向下至晶片且然后沿着例如由流动路径210指示的晶片运载装置轨道的长度。气体接着通过排气装置225向上排出，排气装置225可设置在隔离器组件220的每个侧边上。气体可被引导到入口隔离器组件220，且然后沿着例如由流动路径215指示的晶片运载装置轨道的长度，以防止污染物进入CVD反应器的入口。在中间隔离器组件例如隔离器组件230处或在沉积区290处被注入的气体可从例如由流动路径219指示的晶片流向上游行进。此气体逆扩散可通过邻接的排气装置来接收，以防止沿着CVD反应器的晶片运载装置轨道的区域之间的污染物或气体混合。此外，通过隔离器组件在晶片流的方向上例如沿着流动路径210注入的气体的流速还可适于进一步防止逆扩散进入隔离区。沿着流动路径210的层流可以按不同的流速流动，以符合例如在排气装置225下方的接合面217处的任何气体逆扩散，以防止来自隔离器组件230的气体逆扩散进入隔离器组件220所发展的隔离区。在一个实施方案中，当晶片沿着晶片运载装置轨道行进时，在其进入沉积区290前，可将其加热到工艺温度范围内。当晶片沿着晶片运载装置轨道行进通过沉积区290时，晶片温度可维持在工艺温度范围内。当晶片沿着晶片运载装置轨道的剩余部分行进时，当其退出沉积区290时可将其冷却至特定的温度范围内。
可改变隔离区和沉积区的长度以减少气体逆扩散的效应。在一个实施方案中，所产生的隔离区的长度范围可从长度约1米至约2米，但可针对不同应用延伸超出此范围。
还可改变从隔离器组件注入的气体的流速以减少气体逆扩散的效应。在一个实施方案中，入口隔离器组件220和出口隔离器组件260可以按约30升每分钟提供前驱气体，而第一隔离器组件230、第二隔离器组件240和第三隔离器组件250可以按约3升每分钟提供前驱气体。在一个实施方案中，在入口隔离器组件220和出口隔离器组件260处提供的前驱气体可包括氮气。在一个实施方案中，在第一隔离器组件230、第二隔离器组件240和第三隔离器组件250处提供的前驱气体可包括胂。在一个实施方案中，两个隔离器组件每分钟可提供总计约6升的氮气。在一个实施方案中，三个隔离器组件每分钟可提供总计约9升的胂。
还可改变隔离区的间隙以减少气体逆扩散的效应，间隙例如，介于晶片运载装置轨道的导引路径和反应器盖组件的隆起部分之间的厚度，可选地，晶片行进到CVD反应器中和从CVD反应器出来所通过的空间的厚度。在一个实施方案中，隔离器间隙可在约0.1毫米至约5毫米的范围内。
图18示出数个流动路径配置900，其可由CVD反应器提供。流动路径配置900可用于通过一个或多个隔离器组件注入气体、将气体注入沉积区中、和/或从隔离区和/或沉积区排出气体。双重流动路径配置910显示在与晶片的流动路径相同的方向上以及在与晶片的流动路径相反的方向上引导的气体。此外，由于较宽的流动面积911，可引导较大的流量通过双重流动路径配置910。此较宽的流动面积911可适于与此处所述的其他实施方案一起使用。单一流动路径配置920显示在单一方向上引导的气体，单一方向可为与晶片的流动路径相同或相反的方向。此外，由于窄流动面积921，可引导低流量通过单一流动路径配置920。此较窄的流动面积921可适于与此处所述的其他实施方案一起使用。排气流动路径配置930显示气体可从邻接区域例如邻接的隔离区、邻接的沉积区或邻接于沉积区的隔离区通过较宽的流动面积931排出。
在一个实施方案中，第一排气/注入器流动路径配置940显示双重流动路径配置941，其具有配置在排气流动路径944和单一注入流动路径945之间的窄流动面积943。还显示较窄的间隙942部分，晶片可沿着此部分行进通过CVD反应器。如上文所述，间隙942可沿着CVD反应器的晶片运载装置轨道改变，从而允许气体直接并均匀地被注入到晶片的表面上。此较窄的间隙942部分可用于在沉积区中的反应期间提供被注入到晶片上的气体的完全消耗或接近完全的消耗。此外，间隙942可用来便于在隔离和/或沉积工艺期间的热控制。当被注入到晶片上时，在较窄的间隙942部分中被注入的气体可维持较高温度。
在一个实施方案中，第二排气/注入器流动路径配置950提供：第一排气流动路径954，其具有宽的流动面积；第一双重流动路径配置951，其具有窄的间隙部分952和流动面积953；第一单一注入流动路径955，其具有宽的流动面积；多个单一注入流动路径956，其具有窄的流动面积和宽的间隙部分；第二排气流动路径957，其具有宽的流动面积；第二双重流动路径配置958，其具有窄的间隙部分959和流动面积；及第二单一注入流动路径960，其具有宽的流动面积和间隙部分。
在一个实施方案中，通过隔离器组件注入的气体可以在与晶片的流动路径相同的方向上被引导。在一个可选实施方案中，通过隔离器组件注入的气体可以在与晶片的流动路径相反的方向上被引导。在一个可选实施方案中，通过隔离器组件注入的气体可以在与晶片的流动路径相同以及相反的两个方向上被引导。在一个可选实施方案中，隔离器组件可依据其在CVD反应器中的位置在不同方向上引导气体。
在一个实施方案中，注入沉积区中的气体可以在与晶片的流动路径相同的方向上被引导。在一个可选实施方案中，注入沉积区的气体可以在与晶片的流动路径相反的方向上被引导。在一个可选实施方案中，注入沉积区的气体可以在与晶片的流动路径相同以及相反的两个方向上被引导。在一个可选实施方案中，气体可依据CVD反应器中的沉积区位置在不同方向上被引导。
图12示出第二配置300。一个或多个晶片310被引入到CVD反应器的入口，并沿着反应器的晶片运载装置轨道行进。反应器盖组件320提供数个气体隔离帘350，其位于CVD反应器的入口和出口处，也在沉积区340、380、390之间，以防止污染以及沉积区和隔离区之间的气体混合。气体隔离帘和沉积区可由反应器盖组件320的一个或多个气体歧管组件提供。这些沉积区包括砷化铝沉积区340、砷化镓沉积区380和磷砷化镓沉积区390，从而形成多层外延沉积工艺与结构。当晶片310沿着通常可包括晶片运载装置轨道和加热灯组件的反应器的底部部分330行进时，晶片310可在进入沉积区340、380、390前以及离开沉积区340、380、390时在反应器的入口和出口处遭受温度斜升(temperature ramp)360，以递增地增加及降低晶片温度，以减少施予在晶片310上的热应力。晶片310可在进入沉积区340、380、390前被加热到工艺温度范围内，以便于沉积工艺。当晶片310行进通过沉积区340、380、390时，晶片温度可维持在热区370内，以协助沉积工艺。晶片310可设置在装设输送带的系统上，以连续将晶片馈送进CVD反应器中及从CVD反应器接收晶片。
图13示出第三配置400。CVD反应器可配置为将氮气410提供给反应器，以使晶片在入口和出口处沿着反应器的晶片运载装置轨道浮动。氢气/胂混合物420还可用来使晶片在出口和入口之间沿着CVD反应器的晶片运载装置轨道浮动。第三配置400的级可由反应器盖组件的一个或多个气体歧管组件提供。沿着晶片运载装置轨道的级可包括：入口氮气隔离区415、预热排气区425、氢气/胂混合物预热隔离区430、砷化镓沉积区435、砷化镓排气区440、砷化铝镓沉积区445、砷化镓N层沉积区450、砷化镓P层沉积区455、磷氢胂隔离区(phosphorous hydrogen arsine isolation zone)460、第一磷砷化铝镓沉积区465、磷砷化铝镓排气区470、第二磷砷化铝镓沉积区475、氢气/胂混合物冷却隔离区480、冷却排气区485和出口氮气隔离区490。当晶片沿着通常可包括晶片运载装置轨道和加热灯组件的反应器的底部部分行进时，晶片可在进入沉积区435、445、450、455、465、475前以及离开沉积区435、445、450、455、465、475时在反应器的入口和出口处遭受一个或多个温度斜升411，以递增地增加及降低晶片温度，以减少施予在晶片上的热应力。晶片可在进入沉积区435、445、450、455、465、475前被加热到工艺温度范围内，以便于沉积工艺。当晶片行进通过沉积区435、445、450、455、465、475时，晶片温度可维持在热区412内，以协助沉积工艺。如所示，行进通过第三配置400的晶片的温度可在晶片通过入口隔离区415时增加；可在晶片行进通过区域430、435、440、445、450、455、460、465、470、475时被维持；并可在晶片接近氢气/胂混合物冷却隔离区480以及沿着晶片运载装置轨道的剩余部分行进时降低。
图14示出第四配置500。CVD反应器可配置为将氮气510提供给反应器，以使晶片在入口和出口处沿着反应器的晶片运载装置轨道浮动。氢气/胂混合物520还可用来使晶片在出口和入口之间沿着CVD反应器的晶片运载装置轨道浮动。第四配置500的级可由反应器盖组件的一个或多个气体歧管组件提供。沿着晶片运载装置轨道的级可包括：入口氮气隔离区515、预热排气区525、氢气/胂混合物预热隔离区530、排气区535、沉积区540、排气区545、氢气/胂混合物冷却隔离区550、冷却排气区555、隔离区560和出口氮气隔离区545。在一个实施方案中，沉积区540可包括振荡喷淋头组件。当晶片沿着通常可包括晶片运载装置轨道和加热灯组件的反应器的底部部分行进时，晶片可在进入沉积区540前以及离开沉积区540时在反应器的入口和出口处遭受一个或多个温度斜升511、513，以递增地增加及降低晶片温度，以减少施予在晶片上的热应力。晶片可在进入沉积区540前被加热到工艺温度范围内，以便于沉积工艺。在一个实施方案中，晶片可在行进通过温度斜升511时被加热和/或冷却到第一温度范围内。在一个实施方案中，晶片可在行进通过温度斜升513时被加热和/或冷却到第二温度范围内。第一温度范围可大于、小于和/或等于第二温度范围。当晶片行进通过沉积区540时，晶片温度可维持在热区512内，以协助沉积工艺。如所示，行进通过第四配置500的晶片的温度可在晶片通过入口隔离区515时增加；可在晶片行进通过沉积区540时被维持；并可在晶片接近氢气/胂混合物冷却隔离区550、隔离区560以及沿着晶片运载装置轨道的剩余部分行进时降低。
图15示出第五配置600。CVD反应器可配置为将氮气610提供给反应器，以使晶片在入口和出口处沿着反应器的晶片运载装置轨道浮动。氢气/胂混合物620还可用来使晶片在出口和入口之间沿着CVD反应器的晶片运载装置轨道浮动。第五配置600的级可由反应器盖组件的一个或多个气体歧管组件提供。沿着晶片运载装置轨道的级可包括：入口氮气隔离区615、具有流量平衡限制器的预热排气区625、活性氢气/胂混合物隔离区630、砷化镓沉积区635、砷化铝镓沉积区640、砷化镓N层沉积区645、砷化镓P层沉积区650、磷砷化铝镓沉积区655、冷却排气区660和出口氮气隔离区665。当晶片沿着通常可包括晶片运载装置轨道和加热灯组件的反应器的底部部分行进时，晶片可在进入沉积区635、640、645、650、655前以及离开沉积区635、640、645、650、655时在反应器的入口和出口处遭受一个或多个温度斜升611，以递增地增加及降低晶片温度，以减少施予在晶片上的热应力。晶片可在进入沉积区635、640、645、650、655前被加热到工艺温度范围内，以便于沉积工艺。当晶片行进通过沉积区635、640、645、650、655时，晶片温度可维持在热区612内，以协助沉积工艺。如所示，行进通过第五配置600的晶片的温度可在晶片通过入口隔离区615和接近活性氢气/胂混合物隔离区630时增加；可在晶片行进通过沉积区635、640、645、650、655时被维持；并可在晶片接近冷却排气区660以及沿着晶片运载装置轨道的剩余部分行进时降低。
图16示出第六配置700。CVD反应器可配置为将氮气710提供给反应器，以使一个或多个晶片在入口和出口处沿着反应器的晶片运载装置轨道浮动。氢气/胂混合物720还可用来使晶片在出口和入口之间沿着CVD反应器的晶片运载装置轨道浮动。第六配置700的级可由反应器盖组件的一个或多个气体歧管组件提供。沿着晶片运载装置轨道的级可包括：入口氮气隔离区715、具有流量平衡限制器的预热排气区725、砷化镓沉积区730、砷化铝镓沉积区735、砷化镓N层沉积区740、砷化镓P层沉积区745、磷砷化铝镓沉积区750、具有流量平衡限制器的冷却排气区755和出口氮气隔离区760。当晶片沿着通常可包括晶片运载装置轨道和加热灯组件的反应器的底部部分行进时，晶片可在进入沉积区730、735、740、745、750前以及离开沉积区730、735、740、745、750时在反应器的入口和出口处遭受一个或多个温度斜升711，以递增地增加及降低晶片温度，以减少施予在晶片上的热应力。晶片可在进入沉积区730、735、740、745、750前被加热到工艺温度范围内，以帮助沉积工艺。当晶片行进通过沉积区730、735、740、745、750时，晶片温度可维持在热区712内，以协助沉积工艺。如所示，行进通过第六配置700的晶片的温度可在晶片通过入口隔离区715和接近砷化镓沉积区730时增加；可在晶片行进通过沉积区730、735、740、745、750时被维持；并可在晶片接近冷却排气区755以及沿着晶片运载装置轨道的剩余部分行进时降低。
图17示出第七配置800。CVD反应器可配置为将氮气810提供给反应器，以使晶片在入口和出口处沿着反应器的晶片运载装置轨道浮动。氢气/胂混合物820还可用来使晶片在出口和入口之间沿着CVD反应器的晶片运载装置轨道浮动。第七配置800的级可由反应器盖组件的一个或多个气体歧管组件提供。沿着晶片运载装置轨道的级可包括：入口氮气隔离区815、预热排气区825、沉积区830、冷却排气区835和出口氮气隔离区840。在一个实施方案中，沉积区830可包括振荡喷淋头组件。当晶片沿着通常可包括晶片运载装置轨道和加热灯组件的反应器的底部部分行进时，晶片可在进入沉积区830前以及离开沉积区830时在反应器的入口和出口处遭受一个或多个温度斜升811、813，以递增地增加及降低晶片温度，以减少施予在晶片上的热应力。晶片可在进入沉积区830前被加热到工艺温度范围内，以便于沉积工艺。在一个实施方案中，晶片可在行进通过温度斜升811时被加热和/或冷却到第一温度范围内。在一个实施方案中，晶片可在行进通过温度斜升813时被加热和/或冷却到第二温度范围内。第一温度范围可大于、小于和/或等于第二温度范围。当晶片行进通过沉积区830时，晶片温度可维持在热区812内，以协助沉积工艺。如所示，行进通过第七配置800的晶片的温度可在晶片通过入口隔离区815和接近沉积区830时增加；可在晶片行进通过沉积区830时被维持；并可在晶片接近冷却排气区840以及沿着晶片运载装置轨道的剩余部分行进时降低。
在一个实施方案中，CVD反应器可配置为以1μm/min的沉积速率展示高品质砷化镓和砷化铝镓双异质结构沉积；展示高品质砷化铝外延横向过度生长的牺牲层；及界定能够提供6至10个晶片每分钟产量的晶片运载装置轨道。
在一个实施方案中，CVD反应器可配置为提供一个10厘米乘10厘米晶片每分钟的沉积速率。在一个实施方案中，CVD反应器可配置为提供300纳米的砷化镓缓冲层。在一个实施方案中，CVD反应器可配置为提供30纳米的砷化铝镓钝化层。在一个实施方案中，CVD反应器可配置为提供1000纳米的砷化镓活性层。在一个实施方案中，CVD反应器可配置为提供30纳米的砷化铝镓钝化层。在一个实施方案中，CVD反应器可配置为提供小于1E4每平方厘米的位错密度；99％的光致发光效率；及250纳秒的光致发光寿命。
在一个实施方案中，CVD反应器可配置为提供具有5nm±0.5nm沉积的外延横向过度生长层；大于1E6的蚀刻选择性；零针孔；以及大于0.2mm每小时的砷化铝蚀刻速度。
在一个实施方案中，CVD反应器可配置为针对高于300℃的温度提供不大于10℃的中心温度对边缘温度的不均匀性；不超过5的V-III比率；以及800℃的最大温度。
在一个实施方案中，CVD反应器可配置为提供沉积层，其具有：300nm的砷化镓缓冲层；5nm的砷化铝牺牲层；10nm的砷化铝镓窗层；700nm的砷化镓2E17Si活性层；300nm的砷化铝镓1E19C P+层；以及300nm的砷化镓1E19CP+层。
在一个实施方案中，CVD反应器可配置为提供沉积层，其具有：300nm的砷化镓缓冲层；5nm的砷化铝牺牲层；10nm的磷化镓铟窗层；700nm的砷化镓2E17Si活性层；100nm的砷化镓CP层；300nm的磷化镓铟P窗层；20nm的磷化镓铟1E20P+隧道接合层(tunnel junction layer)；20nm的磷化镓铟1E20N+隧道接合层；30nm的砷化铝镓窗；400nm的磷化镓铟N活性层；100nm的磷化镓铟P活性层；30nm的砷化铝镓P窗；以及300nm的砷化镓P+接触层。
本发明的实施方案通常涉及浮动的基体运载装置或支撑件。在一个实施方案中，提供用于支撑及运载通过反应器的至少一个基体或晶片的基体运载装置，其包括：基体运载装置主体，其包括上表面和下表面；及至少一个压痕袋，其配置在下表面内部。在另一实施方案中，基体运载装置包括：基体运载装置主体，其包括上表面和下表面；及至少两个压痕袋，其配置在下表面内部。在另一实施方案中，基体运载装置包括：基体运载装置主体，其包括上表面和下表面；压痕区域，其位于上表面内部；及至少两个压痕袋，其配置在下表面内部。在另一实施方案中，基体运载装置包括：基体运载装置主体，其包括上表面和下表面；压痕区域，其位于上表面内部；及至少两个压痕袋，其配置在下表面内部，其中每个压痕袋具有矩形几何形状及垂直或基本上垂直于下表面延伸的四个侧壁。在另一实施方案中，基体运载装置包括：基体运载装置主体，其包括上表面和下表面；及至少两个压痕袋，其配置在下表面内部，其中每个压痕袋具有矩形几何形状及垂直或基本上垂直于下表面延伸的四个侧壁。
在另一实施方案中，提供用于支撑及运载通过反应器的至少一个基体的基体运载装置，其包括：基体运载装置主体，其包括上表面和下表面；及至少一个压痕袋，其配置在下表面内部。基体运载装置主体可具有矩形几何形状、正方形几何形状或另一类型的几何形状。在一个实例中，基体运载装置主体具有两个短侧边及两个长侧边，其中这两个短侧边之一为基体运载装置主体的前部，且另一个短侧边为基体运载装置主体的后部。基体运载装置主体可包括石墨或由石墨制成。
在一些实例中，上表面包括配置在其中的至少一个压痕区域。上表面内部的压痕区域配置为在其上支撑基体。在其他实例中，上表面可具有至少两个、三个、四个、八个、十二个或更多个压痕区域。在另一实例中，上表面不具有压痕区域。
在另一实施方案中，下表面可具有至少两个压痕袋，其配置为接受气体缓冲。在一些实例中，下表面具有一个、三个或更多个压痕袋。压痕袋可具有矩形几何形状、正方形几何形状或另一类型的几何形状。每个压痕袋通常具有两个短侧边及两个长侧边。在一个实例中，短侧边及长侧边是笔直的。短侧边及长侧边相对于下表面垂直。在另一实例中，这两个短侧边中的至少一个以第一角度逐渐变细，这两个长侧边中的至少一个以第二角度逐渐变细，且第一角度可大于或小于第二角度。在另一实例中，这两个短侧边中的至少一个是笔直的，且这两个长侧边中的至少一个是逐渐变细的。在另一实例中，这两个短侧边中的至少一个是逐渐变细的，且这两个长侧边中的至少一个是笔直的。在一个实施方案中，压痕袋具有矩形几何形状，且压痕袋配置为接受气体缓冲。压痕袋可具有逐渐变细的侧壁，侧壁远离上表面逐渐变细。
在另一实施方案中，提供用于在气相沉积工艺期间使配置在基体运载装置的上表面上的基体浮动的方法，其包括：将基体运载装置的下表面暴露于气流；在基体运载装置下方形成气体缓冲；在处理室内部使基体运载装置浮动；及在处理室内部沿着路径移动基体运载装置。在许多实例中，沿着该路径的基体运载装置的移动和/或基体运载装置的速度可通过调节气流的流速来控制。气体缓冲可在配置于下表面内的至少一个压痕袋内部形成。在一些实例中，下表面具有至少两个压痕袋。压痕袋配置为接受气体缓冲。基体运载装置的上表面包括用于支撑基体的至少一个压痕区域。压痕袋可具有逐渐变细的侧壁，侧壁远离基体运载装置的上表面逐渐变细。
在另一实施方案中，提供用于在气相沉积工艺期间使配置在基体运载装置上的基体浮动的方法，其包括：将基体运载装置的下表面暴露于气流，其中至少一个晶片配置在基体运载装置的上表面上，且下表面包括至少一个压痕袋；在基体运载装置下方形成气体缓冲；在处理室内部使基体运载装置浮动；及在处理室内部沿着路径移动基体运载装置。
在另一实施方案中，提供用于在气相沉积工艺期间使配置在基体运载装置上的基体浮动的方法，其包括：将基体运载装置的下表面暴露于气流，其中下表面包括至少一个压痕袋；在基体运载装置下方形成气体缓冲；在处理室内部使基体运载装置浮动；及在处理室内部沿着路径移动基体运载装置。
在另一实施方案中，提供用于在气相沉积工艺期间使配置在基体运载装置上的基体浮动的方法，其包括：将基体运载装置的下表面暴露于气流，其中下表面包括至少两个压痕袋；在基体运载装置下方形成气体缓冲；在处理室内部使基体运载装置浮动；及在处理室内部沿着路径移动基体运载装置。
本发明的实施方案通常涉及化学气相沉积反应器系统及相关的使用方法。在一个实施方案中，提供化学气相沉积系统，其包括：盖组件，例如顶板，其具有沿着顶板的纵轴设置的多个隆起部分。该系统包括轨道，其具有沿着轨道的纵轴设置的导引路径，例如通道，其中通道适于容纳顶板的多个隆起部分，从而在多个隆起部分和轨道的底板之间形成间隙，其中间隙配置为容纳基体。该系统包括加热组件，例如加热元件，其可操作为在基体沿着轨道的通道移动时加热基体。在一个实施方案中，轨道可操作为使基体沿轨道的通道浮动。
在一个实施方案中，该系统包括支撑轨道的槽。间隙可具有介于0.5及5毫米之间或介于0.5及1毫米之间的厚度。顶板由钼或石英形成，轨道由石英或硅石形成。顶板可操作为将气体引导至间隙，并可进一步包括多个口，其沿着顶板的纵轴设置，且配置在多个隆起部分之间，从而界定介于多个隆起部分之间的路径。多个口中的一个或多个适于将气体传递和/或排出至位于顶板的多个隆起部分及轨道的底板之间的间隙。
加热元件的实例包括：加热灯，其结合至轨道或与轨道结合；多个加热灯，其沿着轨道配置；加热灯组，其可操作为在基体沿着轨道的通道移动时沿着轨道移动；电阻加热器，其结合至轨道或与轨道结合；感应加热源，其结合至基体和/或轨道或与基体和/或轨道结合。加热元件可操作为维持在整个基体上的温度差，其中温度差小于10摄氏度。在一个实施方案中，化学气相沉积系统为大气压化学气相沉积系统。
在一个实施方案中，提供化学气相沉积系统，其包括：入口隔离器，其可操作为防止污染物在该系统的入口处进入该系统；出口隔离器，其可操作为防止污染物在该系统的出口处进入该系统；及中间隔离器，其配置在入口隔离器和出口隔离器之间。该系统可进一步包括第一沉积区，其配置为邻接入口隔离器；及第二沉积区，其配置为邻接出口隔离器。中间隔离器配置在沉积区之间，并可操作为防止第一沉积区和第二沉积区之间的气体混合。
在一个实施方案中，入口隔离器可进一步操作为防止被注入第一沉积区的气体的逆扩散，中间隔离器可进一步操作为防止被注入第二沉积区的气体的逆扩散，且出口隔离器可进一步操作为防止被注入第二沉积区的气体的逆扩散。由隔离器中的至少一个形成的隔离区具有介于1至2米之间的长度。气体例如氮气以第一流速例如约30升每分钟被注入入口隔离器，以防止来自第一沉积区的气体的逆扩散。气体例如胂以第一流速例如约3升每分钟被注入中间隔离器，以防止第一沉积区和第二沉积区之间的气体逆混合。气体例如氮气以第一流速例如约30升每分钟被注入出口隔离器，以防止污染物在该系统的出口处进入该系统。在一个实施方案中，排气装置配置为邻接每个隔离器，并可操作为排出通过隔离器注入的气体。排气装置可配置为邻接每个沉积区，并可操作为排出被注入沉积区中的气体。
在一个实施方案中，提供化学气相沉积系统，其包括：外壳；轨道，其被外壳环绕，其中轨道界定导引路径，例如通道，其适于将基体导引通过化学气相沉积系统。该系统包括运载装置，其用于沿着轨道的通道移动基体，其中轨道可操作为使运载装置沿着轨道的通道浮动。外壳由钼、石英或不锈钢形成，轨道由石英、钼、熔融硅石、陶瓷形成，且运载装置由石墨形成。
在一个实施方案中，轨道包括多个开口和/或导管，其沿着轨道的底板配置，且每个开口和/或导管可操作为将气体缓冲提供给通道和运载装置的底表面，以提升或浮动运载装置，以及基本上沿着轨道的通道将运载装置置中。导管可具有v形，且运载装置可具有沿着其底表面配置的凹口(例如，v形)。气体被施加至运载装置凹口，以基本上从轨道的底板提升运载装置，并基本上沿着轨道的通道将运载装置置中。轨道可例如以小于约十度、二十度或介于一度和五度之间的角度倾斜，以允许基体从通道的第一端移动并浮动至通道的第二端。轨道和/或外壳可包括多个段。
在一个实施方案中，该系统可包括：输送带，其可操作为将基体自动引入至通道；收取器，其可操作为自动收取来自通道的基体；和/或加热元件，其可操作为加热基体。加热元件结合至外壳、基体和/或轨道，或与外壳、基体和/或轨道结合。运载装置可操作为沿着轨道的通道运载基体条。
在一个实施方案中，提供用于将基体移动通过化学气相沉积系统的轨道组件，其包括：顶部，顶部具有底板；侧支撑件，例如一对轨条，其配置为邻接底板，从而界定导引路径，例如通道，以沿着底板导引基体。底部结合至顶部或与顶部结合，以在其间形成一个或多个室。顶部可包括凹入的底表面，且底部可包括凹入的顶表面，以形成室。在一个实施方案中，顶部和/或底部由钼、石英、硅石、氧化铝或陶瓷形成。
在一个实施方案中，顶部具有多个开口，其配置成通过底板，以提供介于室和通道之间的流体连通。气体例如氮气的缓冲从室被提供给通道，以基本上从顶部的底板提升基体，并沿着顶部的底板运送基体。底板可例如以小于约十度、二十度或介于一度和五度之间的角度倾斜，以允许基体从通道的第一端移动并浮动至通道的第二端。
在一个实施方案中，顶部具有多个开口，其配置成通过邻接底板的这对轨条。气体通过多个开口被提供，以基本上将沿着顶部的通道移动的基体置中。底板还可包括逐渐变细的轮廓和/或导管，气体通过该导管被提供，每个可操作为基本上将沿着顶部的通道移动的基体置中。导管可具有v形和/或基体可具有凹口(例如，v形)，以容纳沿着基体的底表面配置的气体缓冲，其可操作为基本上将沿着顶部的通道移动的基体置中。
在一个实施方案中，轨道组件可包括输送带，其可操作为将基体自动引入至通道；和/或收取器，其可操作为自动收取来自通道的基体。注入管道可结合至底部或与底部结合，以通过底板将气体提供给室，以基本上使基体沿着顶部的底板浮动。顶部可进一步包括凹入部分，其邻接轨条，并可操作为容纳反应器盖组件，例如顶板。轨道组件可包括槽，顶部及底部安置在槽中。槽由石英、钼或不锈钢形成。
在一个实施方案中，提供用于在化学气相沉积工艺期间形成多层材料的方法，其包括：在砷化镓基体上形成砷化镓缓冲层；在缓冲层上形成砷化铝牺牲层；及在牺牲层上形成砷化铝镓钝化层。该方法可进一步包括在钝化层上形成砷化镓活性层(例如，厚度约1000纳米)。该方法可进一步包括在活性层上形成磷砷化镓层。该方法可进一步包括移除牺牲层，以使活性层与基体分离。在外延迁移工艺期间，当砷化镓活性层与基体分离时，砷化铝牺牲层可暴露于蚀刻溶液。该方法可进一步包括在后续的化学气相沉积工艺期间在基体上形成另外的多层材料。缓冲层厚度可为约300纳米，钝化层厚度可为约30纳米和/或牺牲层厚度可为约5纳米。
在一个实施方案中，提供使用化学气相沉积系统在基体上形成多个外延层的方法，其包括：在该系统的入口处将基体引入导引路径，例如通道，同时防止污染物在该入口处进入该系统；当基体沿着该系统的通道移动时，在基体上沉积第一外延层；当基体沿着该系统的通道移动时，在基体上沉积第二外延层；防止第一沉积步骤和第二沉积步骤之间的气体混合；及在该系统的出口处从通道收取基体，同时防止污染物在该出口处进入该系统。该方法可进一步包括：在沉积第一外延层之前加热基体；当在基体上沉积第一外延层及第二外延层时，维持基体温度；和/或在沉积第二外延层后冷却基体。基体基本上可沿着该系统的通道浮动。第一外延层可包括砷化铝和/或第二外延层可包括砷化镓。该方法可进一步包括在基体上沉积磷砷化镓层，和/或在外延层沉积期间，将基体加热至在约300摄氏度至约800摄氏度的范围内的温度。基体的中心温度到边缘温度彼此可在10摄氏度内。
在一个实施方案中，提供化学气相沉积反应器，其包括：盖组件，其具有主体；及轨道组件，其具有主体和导引路径，导引路径沿着主体的纵轴设置。盖组件的主体和轨道组件的主体结合在一起，以在其间形成间隙，该间隙配置为容纳基体。反应器可进一步包括加热组件，加热组件包括多个加热灯，其沿着轨道组件配置，并可操作为在基体沿着导引路径移动时加热基体。反应器可进一步包括轨道组件支撑件，其中轨道组件配置在轨道组件支撑件中。轨道组件的主体可包括：气体空腔，其位于主体的纵轴内部并沿着主体的纵轴延伸；及多个口，其从气体空腔延伸至导引路径的上表面，并配置为沿着导引路径提供气体缓冲。轨道组件的主体可包括石英。盖组件的主体可包括多个口，其配置为提供对导引路径的流体连通。加热组件可操作为维持整个基体上的温度差，其中温度差小于10摄氏度。在一个实施方案中，化学气相沉积反应器为大气压化学气相沉积反应器。
在一个实施方案中，提供化学气相沉积系统，其包括：入口隔离器，其可操作为防止污染物在该系统的入口处进入该系统；出口隔离器，其可操作为防止污染物在该系统的出口处进入该系统；及中间隔离器，其配置在入口隔离器和出口隔离器之间。该系统可进一步包括第一沉积区，其配置为邻接入口隔离器；及第二沉积区，其配置为邻接出口隔离器。中间隔离器配置在沉积区之间，并可操作为防止第一沉积区和第二沉积区之间的气体混合。气体以第一流速被注入入口隔离器，以防止来自第一沉积区的气体的逆扩散；气体以第一流速被注入中间隔离器，以防止第一沉积区和第二沉积区之间的气体逆混合；和/或气体以第一流速被注入出口隔离器，以防止污染物在该系统的出口处进入该系统。排气装置可配置为邻接每个隔离器，并可操作为排出通过隔离器注入的气体；和/或配置为邻接每个沉积区，并可操作为排出被注入沉积区中的气体。
在一个实施方案中，提供化学气相沉积系统，其包括：外壳；轨道，其被外壳环绕，其中轨道包括导引路径，其适于将基体导引通过化学气相沉积系统；及基体运载装置，其用于沿着导引路径移动基体，其中轨道可操作为使基体运载装置沿着导引路径浮动。轨道可包括多个开口，其可操作为将气体缓冲提供给导引路径。气体缓冲被施加至基体运载装置的底表面，以从轨道的底板提升基体运载装置。轨道可包括导管，其沿着导引路径配置，并可操作为基本上沿着轨道的导引路径将基体运载装置置中。气体缓冲可通过导管提供给基体运载装置的底表面，以基本上从轨道的底板提升基体运载装置。轨道可倾斜，以允许基体从导引路径的第一端移动至导引路径的第二端。该系统可包括加热组件，加热组件包括多个加热灯，其沿着轨道配置，并可操作为在基体沿着导引路径移动时加热基体。
虽然以上内容涉及本发明的实施方案，但可设计本发明的其他和另外的实施方案而不偏离本发明的基本范围，且本发明范围由所附权利要求确定。

Claims (44)

1.一种化学气相沉积反应器，包括：
盖组件，其具有主体；
轨道组件，其具有主体和导引路径，所述导引路径沿着所述主体的纵轴设置，其中所述盖组件的所述主体和所述轨道组件的所述主体结合在一起，以在其间形成间隙，所述间隙配置为容纳基体；以及
加热组件，其包括多个加热灯，所述加热灯沿着所述轨道组件配置，并可操作为在所述基体沿着所述导引路径移动时加热所述基体。
2.如权利要求1所述的反应器，还包括轨道组件支撑件，其中所述轨道组件配置在所述轨道组件支撑件中。
3.如权利要求1所述的反应器，其中所述轨道组件的所述主体包括：
气体空腔，其位于所述主体的纵轴内部并沿着所述主体的纵轴延伸；以及
多个口，其从所述气体空腔延伸至所述导引路径的上表面，并配置为沿着所述导引路径提供气体缓冲。
4.如权利要求3所述的反应器，其中所述轨道组件的所述主体包括石英。
5.如权利要求1所述的反应器，其中所述盖组件的所述主体包括配置为提供对所述导引路径的流体连通的多个口。
6.如权利要求1所述的反应器，其中所述加热组件可操作为维持在整个所述基体上的温度差，其中所述温度差小于10摄氏度。
7.如权利要求1所述的反应器，其中所述化学气相沉积反应器为大气压化学气相沉积反应器。
8.一种化学气相沉积系统，包括：
入口隔离器，其可操作为防止污染物在所述系统的入口处进入所述系统；
出口隔离器，其可操作为防止污染物在所述系统的出口处进入所述系统；
中间隔离器，其配置在所述入口隔离器和所述出口隔离器之间；
第一沉积区，其配置为邻接所述入口隔离器；以及
第二沉积区，其配置为邻接所述出口隔离器，其中所述中间隔离器配置在所述沉积区之间，并可操作为防止所述第一沉积区和所述第二沉积区之间的气体混合。
9.如权利要求8所述的系统，其中气体以第一流速被注入所述入口隔离器，以防止来自所述第一沉积区的气体的逆扩散。
10.如权利要求8所述的系统，其中气体以第一流速被注入所述中间隔离器，以防止所述第一沉积区和所述第二沉积区之间的气体逆混合。
11.如权利要求8所述的系统，其中气体以第一流速被注入所述出口隔离器，以防止污染物在所述系统的所述出口处进入所述系统。
12.如权利要求8所述的系统，还包括排气装置，所述排气装置配置为邻接每个隔离器，并可操作为排出由所述隔离器注入的气体。
13.如权利要求8所述的系统，还包括排气装置，所述排气装置配置为邻接每个沉积区，并可操作为排出被注入所述沉积区中的气体。
14.一种化学气相沉积系统，包括：
外壳；
轨道，其被所述外壳环绕，其中所述轨道包括适于将基体导引通过所述化学气相沉积系统的导引路径；以及
基体运载装置，其用于沿着所述导引路径移动所述基体，其中所述轨道可操作为使所述基体运载装置沿着所述导引路径浮动。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述轨道包括可操作为给所述导引路径提供气体缓冲的多个开口。
16.如权利要求15所述的系统，其中所述气体缓冲被施加至所述基体运载装置的底表面，以从所述轨道的底板提升所述基体运载装置。
17.如权利要求14所述的系统，其中所述轨道包括导管，所述导管沿着所述导引路径配置，并可操作为基本上沿着所述轨道的所述导引路径将所述基体运载装置置中。
18.如权利要求17所述的系统，其中气体缓冲通过所述导管被提供给所述基体运载装置的底表面，以基本上从所述轨道的底板提升所述基体运载装置。
19.如权利要求14所述的系统，其中所述轨道是倾斜的，以允许所述基体从所述导引路径的第一端移动至所述导引路径的第二端。
20.如权利要求14所述的系统，还包括加热组件，所述加热组件包括多个加热灯，所述加热灯沿着所述轨道配置，并可操作为在所述基体沿着所述导引路径移动时加热所述基体。
21.一种用于在化学气相沉积工艺期间形成多层材料的方法，包括下列步骤：
在砷化镓基体上形成砷化镓缓冲层；
在所述砷化镓缓冲层上形成砷化铝牺牲层；
在所述砷化铝牺牲层上形成砷化铝镓钝化层；以及
在所述砷化铝镓钝化层上形成砷化镓活性层。
22.如权利要求21所述的方法，还包括在所述砷化镓活性层上形成磷砷化镓层。
23.如权利要求21所述的方法，还包括移除所述砷化铝牺牲层，以使所述砷化镓活性层与所述基体分离。
24.如权利要求23所述的方法，其中在外延迁移工艺期间，当所述砷化镓活性层与所述基体分离时，所述砷化铝牺牲层暴露于蚀刻溶液。
25.如权利要求23所述的方法，还包括：在后续的化学气相沉积工艺期间，在所述基体上形成另外的多层材料。
26.一种用于使用化学气相沉积系统在基体上形成多个外延层的方法，包括下列步骤：
在所述系统的入口处将所述基体引入通道，同时防止污染物在所述入口处进入所述系统；
当所述基体沿着所述系统的所述通道移动时，在所述基体上沉积第一外延层；
当所述基体沿着所述系统的所述通道移动时，在所述基体上沉积第二外延层；
防止所述第一沉积步骤和所述第二沉积步骤之间的气体混合；以及
在所述系统的出口处从所述通道收取所述基体，同时防止污染物在所述出口处进入所述系统。
27.如权利要求26所述的方法，还包括：在沉积所述第一外延层之前加热所述基体。
28.如权利要求26所述的方法，还包括：当在所述基体上沉积所述第一外延层及所述第二外延层时，维持所述基体的温度。
29.如权利要求26所述的方法，还包括：在沉积所述第二外延层后冷却所述基体。
30.如权利要求26所述的方法，其中所述基体基本上沿着所述系统的所述通道浮动。
31.如权利要求26所述的方法，还包括：在所述外延层的沉积期间，将所述基体加热至在约300摄氏度至约800摄氏度的范围内的温度。
32.如权利要求26所述的方法，其中所述基体的中心温度到边缘温度彼此在10摄氏度内。
33.一种用于支撑及运载通过反应器的至少一个基体的基体运载装置，包括：
基体运载装置主体，其包括上表面和下表面；以及
至少一个压痕袋，其配置在所述下表面内部。
34.如权利要求33所述的基体运载装置，其中所述基体运载装置主体具有矩形几何形状。
35.如权利要求34所述的基体运载装置，还包括位于所述上表面内部的至少一个压痕区域，且所述压痕区域配置为在其上支撑基体。
36.如权利要求33所述的基体运载装置，其中所述基体运载装置主体包括石墨。
37.如权利要求33所述的基体运载装置，其中所述压痕袋具有矩形几何形状，且所述压痕袋配置为接受气体缓冲。
38.如权利要求37所述的基体运载装置，其中所述压痕袋具有逐渐变细的侧壁，所述侧壁远离所述上表面逐渐变细。
39.一种用于在气相沉积工艺期间使配置在基体运载装置的上表面上的基体浮动的方法，包括下列步骤：
将基体运载装置的下表面暴露于气流；
在所述基体运载装置下方形成气体缓冲；
在处理室内部使所述基体运载装置浮动；以及
在所述处理室内部沿着路径移动所述基体运载装置。
40.如权利要求39所述的方法，还包括：通过调节所述气流的流速，控制所述基体运载装置沿着所述路径的移动。
41.如权利要求39所述的方法，还包括：通过调节所述气流的流速，控制所述基体运载装置沿着所述路径的速度。
42.如权利要求39所述的方法，其中所述气体缓冲在配置于所述下表面内的压痕袋内部形成。
43.如权利要求39所述的方法，其中所述下表面包括配置为接受所述气体缓冲的至少一个压痕袋。
44.如权利要求43所述的方法，其中所述压痕袋具有逐渐变细的侧壁，所述侧壁远离所述基体运载装置的所述上表面逐渐变细。
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