CN102428216A - 具有在不同位置以不同方式与热散逸元件偶联的盖板的mocvd反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在至少一个基材(5)上沉积至少一层特别是晶体层的装置，该装置具有用于放置至少一个基材(5)的基座(2)，该基座形成处理室(1)的底部，该装置具有用于形成处理室(1)的顶部的盖板(3)，以及具有用于引入处理气体以及载气的气体入口元件(4)，在处理室中作为热输入的结果，该处理气体被分解为层形成组分，其中在基座(2)下设置彼此相邻的多个加热区域(H1-H8)，利用这些加热区域将特别是不同的热输出
Figure DDA0000108921350000011
引入到基座(2)从而加热面向处理室(1)的基座表面，以及加热位于处理室(1)内的气体，在盖板(3)上提供与盖板(3)热偶联的热散逸元件(8)以散逸从基座(2)传输到盖板(3)的热。为了提高沉积处理的晶体质量和效率，设定盖板(3)和热散逸元件(8)之间的传热偶联在不同的位置是不同的，具有高导热率的传热偶联区域(Z1-Z8)在位置上对应于高热输出
Figure DDA0000108921350000012
的加热区域(H1-H8)。

Description

具有在不同位置以不同方式与热散逸元件偶联的盖板的MOCVD反应器
本发明涉及在至少一个基材上沉积至少一层特别是晶体层的装置，该装置具有用于放置至少一个基材的基座，该基座形成处理室的底部，该装置具有用于形成处理室的顶部的盖板，以及具有用于引入处理气体以及载气的气体入口元件，在处理室中作为热输入的结果，该处理气体被分解为层形成组分，其中在基座下设置彼此相邻的多个加热区域，利用这些加热区域将特别是不同的热输出引入到基座从而加热面向处理室的基座表面，以及加热位于处理室内的气体，在盖板上提供与盖板热偶联的热散逸元件以散逸从基座传输到盖板的热。
本发明还涉及使用这样的装置以进行涂布处理。
US 4,961,399 A描述了如下装置，该装置用于在围绕旋转对称的处理室的中心的基座上的多个基材上沉积[族]III-V[化合物]层。气体入口元件位于处理室的中心以用于引入至少一种氢化物，例如NH3、AsH3或PH3。有机金属化合物，例如TMGa、TMIn或TMAl也通过气体入口元件引入到处理室中。还将载气(例如氢或氮)与这些处理气体一起引入到处理室中。从底部加热该基座。加热通过热辐射或高频耦合(Hoch-frequenzeinkopplung)实现。参考DE 102 47 921 A1，其涉及将这样的加热器垂直放置在基座下。该处理室在水平方向延伸，并且通过盖板从上面划界。US 4,961,399描述了由石英制成的盖板，其通过水平间隙与反应器盖相间隔。DE 100 43 599 A1描述了由大量环形元件构成的在固体板(massive Platte)下延伸的盖板。
DE 10 2004 009 130 A1描述了MOCVD反应器具有对称围绕中心气体入口元件的处理室，该气体入口元件形成在垂直方向上彼此重叠的入口气体区域。通过中间区域将[族]III组分引入到处理室中，以及通过两个外部气体入口区域向处理室引入作为[族]V组分的氢化物。
处理室内部的水平温度分布取决于加热器的局部热输出(即局部热传输速率)和其它因素。将该加热器分成不同的加热区域，这些加热区域沿处理室中的处理气体流动方向在水平方向上彼此相邻。针对旋转对称的处理室，围绕中心以螺旋方式设置该加热区域。每个加热区域具有其各自独立的热输出，从而可以在不同的位置向基座输入每单位时间不同量的能量。通过由面向处理室的基座表面向处理室的顶部(即盖板)的热辐射或热传输使能量发生向上散逸。位于盖板后部的固体板(即反应器壁)用作热散逸元件。
当使用MOCVD方法沉积[族]III-V[化合物]层时，在不同的处理气体之间可能会发生不期望的均匀(homogeneous)的气相反应。当两种处理气体NH3和TMGa，例如混合在一起时，在NH3存在下，在TMGa分解的过程中会形成具有NH3的副产物，这被认为是加合物形成。该加合物形成可能会在有机金属的最终/最高分解温度发生，例如，TMGa在100℃分解，首先分解为DMGa，然后仅在约500℃经由MMGa被分解为Ga。该部分分解过程得到的中间产物与氢化物反应。得到的化合物可以在气相凝聚从而形成簇，这被认为是成核。从原理上知道这两种现象，但是并不了解在MOCVD过程中在限定的几何结构中这些化学物质之间精确的进程和关系。认为这些气相寄生
Figure BDA0000108921330000021
行为同晶体生长的质量、生长速率的限制、以及非常昂贵的前体的转化效率有关。另外，热泳在与温度梯度相反的方向向形成处理室的盖板传输生成的颗粒，在盖板上的颗粒容易掉下，从而大大降低了产率并且损害晶体的质量。
然而，提高沉积层的晶体质量需要在总压600mbar或更高的条件下进行该处理，以提高在生长表面的有效的族V过量。
因此，进行了内部研究以调查处理压力(其确定反应物之间的自由程)、处理室中的气体混合物的传播时间(其确定反应的可能性)、以及反应物的浓度(其确定反应的丰度
Figure BDA0000108921330000022
)之间的重要关系，并且分析处理室中的等温分布。
一个重大的发现在于：当将形成处理室的盖板的温度设定为高于500℃时，寄生损失的量可被大大减少。特别重要的是放射式温度分布是非常均匀的。到目前为止设计中出现的梯度阻碍了提高的盖板温度所带来的正面效果。其它重大的发现在于：覆盖形成处理室的盖板的寄生产物的性质从松散的粉末变为牢固的薄膜。
为了确保使用形成处理室的盖板的良好性质，热管理必须包括可调节的均匀的温度分布。
DE 10043599 A1描述了另外的加热器，其还可以对处理室的顶部进行加热。如果省略这样的加热器，并且仅通过来自基座的热传输来加热盖板，则盖板的局部温度彼此之间会有很大不同。这些温度梯度会导致盖板上的机械负荷，且其存在在一定数量的热循环后盖板可能会损坏的风险。该高温度梯度可能还会引起盖板的变形。针对直径为600mm或更大的处理室，以及针对处理室内最高达1000mbar的总压力，这些变形将对层生长产生不良影响。
在基材上的生长在基材温度(即基材正下方的气相温度)条件下发生，在这样的温度下生长是动力学受限的。按照如下方式选择该温度：使得通过穿过边界层的扩散过程到达基材的所有的反应物在基材表面上具有足够的时间以寻找到它们形成单晶(Einkristall)时的最适合的热力学位置。因此，生长温度高于由扩散控制的沉积处理的温度。
因此，本发明的目的在于提供方法，借助该方法可以对常规类型的装置进行优化从而提高晶体质量以及提高在其中进行的沉积处理的效率。
通过列出在权利要求中的本发明实现了该目的，从属权利要求不仅表示对其所从属的权利要求的有利改进，也表示该目的独立的成果。
本发明首先和主要是提供位于盖板和热散逸元件之间不同位置的传热偶联。具有高导热率的区域在位置上对应于加热区域，其中在该加热区域高热输出被导入到基座中。结果，仅通过由基座提供的热对盖板进行加热。在每单位时间大量热量被输送给盖板的位置，由于高导热率每单位时间也有大量热量被输送走。在每单位时间向盖板输送的热量较少的位置，相应地，被输送走的热量也较小。结果使得在盖板上的不同位置处的温度差异(即水平温度梯度)小于现有技术。优选通过盖板和热散逸元件之间的水平间隙形成传热偶联区域
Figure BDA0000108921330000031
为了使这些传热区域具有局部不同的导热率，该间隙的高度在局部具有不同的值。每个传热偶联区域的间隙高度取决于与特定的传热偶联区域相关的加热区域的热输出。相互关联的传热偶联区域和加热区域在垂直方向上一个位于另一个的正上方。如果加热区域设置成环状围绕中心，该传热偶联区域也设置成环状围绕中心。接近气体入口元件的加热区域与位于基材下方位置的加热区域相比，通常提供更低的热输出。但是，不仅仅是与气体入口区域相关的加热区域在降低的热输出条件下操作。位于远离气体入口元件且接近气体出口元件的加热区域也在降低的热输出条件下操作。结果，就盖板和热散逸元件之间的水平间隙的高度而言，使与位于气体入口区域和气体出口区域之间的生长区域(基材位于其中)的水平间隙相比，在气体入口区域的位置和气体出口区域的位置的水平间隙更大。对水平间隙划界的热散逸元件的下表面可以具有阶梯型或平滑弯曲的轮廓线的横截面。由此使得水平间隙的间隙高度在处理气体流动的方向上以阶梯型或连续方式变化。水平间隙的下部间隙壁由面向上方的盖板表面形成，其可以水平延伸。根据本发明的装置优选具有实质上旋转对称的设计，对称轴穿过气体入口元件的中心沿垂直方向延伸，其可以具有DE 10 2004009 130 A1的结构。气体入口元件的下端面可以位于基座上的中心凹陷处，从而使得自刚好位于基座表面上方的入口区域流出的处理气体可以以无障碍的方式流入到处理室中。优选该处理气体为氢化物，例如NH3，其与载气一起被引入到上述位置。位于该入口区域上方的是用于引入有机金属组分(可以是TMAl)的另一个入口区域。第三个入口区域位于盖板的正下方，通过该入口区域再一次将氢化物引入到处理室中。入口区域与供给管线相连。氢化物供给管线与和其相关的气体供给系统的气体计量装置相连。MO供给管线同样地与气体供给系统的计量装置相连。所有供给管线均可单独通过载气排气，即与载气供给管线相连。还优选载气流过水平间隙。该载气可以是氢、氮或惰性气体，或这些气体的混合物。水平间隙中的导热率可以使用这些气体的混合物来调节。这些方式的结果使得盖板中的最高温度和最低温度之间的差异可以被限制在低于100℃的范围，优选甚至低于50℃的范围。该盖板可以由石墨或石英以单片设计(einstückig)制造。针对环形对称的处理室，该盖板具有环形盘形状。在本发明的改进方式中，该盖板可以在流动方向上具有逐渐增加的材料厚度。然后，面对间隙的盖板的侧壁在平面上延伸。在横截面上，面向处理室的盖板的壁相对面向处理室的基座的壁倾斜延伸，从而使得在流动方向上处理室的高度降低。
本发明还涉及使用上述装置用于沉积处理。在该沉积处理中，通过入口区域向处理室中引入不同的处理气体。通过位于垂直方向的中心的入口区域，将有机金属化合物(例如TMGa、TMIn或TMAl)与载气一起引入到处理室中。通过上面和下面两个入口区域向处理室引入氢化物与载气。该氢化物可以是NH3、AsH3或PH3。氢化物流和MO流可以单独调节。后者也用作流过水平间隙的排气气体。基材位于基材支架上，优选该基材支架以旋转的方式位于基座上。多个基材支架也可以围绕基座中心环状设置，每个基材支架单独地漂浮在气垫(Gaspolster)上，并且通过气垫产生的气流驱动基材支架旋转。另外，这样的基座可以被驱动沿处理室的对称中心旋转。位于基座下的加热器可以由电阻加热器或RF加热器构成。加热器在流动方向上形成水平相邻的加热区域。在旋转对称的设置中，加热区域一个环状包围另一个。该加热区域也可以以螺旋方式围绕处理室的中心。根据本发明，向加热区域提供能量使得它们的热输出与位于该加热区域垂直上方的传热偶联区域的热散逸性质相适应，从而使得在任意两个测量区域，盖板中温度方面的最大差异为100℃或50℃。
在下述温度下发生基材上的生长，该温度下在气相中预先分解的处理气体，即特别是含Ga或N的分解产物通过扩散区域扩散至基材表面。生长不受扩散限制。生长温度高于扩散控制温度范围，处于生长速率受动力学限制的温度。该温度取决于所使用的有机金属和所使用的氢化物。
基材温度可以在700℃～1150℃的范围。通过选择通过水平间隙的合适的排气气体，可以调节该热散逸使得处理室的顶部温度处于500℃～800℃的范围。
盖板的温度低于基座的温度。如上文所描述的，有机金属组分逐步分解为金属原子。因此，例如TMGa经由分解产物DMGa和MMGa被分解为Ga。分解在约100℃开始。原料在约500℃的温度被完全分解。在上述两个温度之间，分解产物(例如DMGa和MMGa)处于气相。因此，加合物形成，后续的成核，以及成簇(其应当尽量避免)也可能发生在该温度范围内。该温度范围取决于所使用的有机金属。选择顶部温度使得其高于该加合物形成温度，即处于该温度时没有中间分解产物存在于气相。但是，盖板的表面温度不仅受最低温度的限制，也受到最高温度的限制。盖板的温度应当在晶体的生长受扩散限制的温度范围内。因此，该温度处于与扩散限制相同的温度范围，并且因此低于基座温度，基座温度处于动力学受限的温度范围。
下面结合附图对本发明的示例性实施方式进行说明，附图显示：
图1显示通过第一示例性实施方式的处理室的横截面的右侧，该处理室沿轴19旋转对称；
图2显示本发明第二示例性实施方式的这样的横截面；以及
图3显示本发明第三示例性实施方式的这样的横截面；
图4显示本发明第四示例性实施方式的这样的横截面；以及
图5显示本发明第五示例性实施方式的这样的横截面。
参考数字/符号列表
1     处理室
2     基座
3     盖板
4     气体入口元件
5     基材
6     基材支架
7     加热器
8     热散逸元件
9     水平间隙
10    入口区域
11    入口区域
12    入口区域
13    氢化物供给管线
14    气体入口元件
15    氢化物供给管线
16    排气气体入口
17    气体出口元件
18    凹陷
19    中心/旋转轴/对称轴
20    反应器壁
21    冷却通道
H     加热器
Z1～Z8传热偶联区域
S1～S8间隙高度
H1～H8加热区域
本发明涉及的类型的MOCVD反应器的基本设计根据上文所描述的现有技术是已知的，在此引用涉及这部分以及其它部分的内容作为参考。
示例性实施方式的MOCVD反应器具有基座2，其由具有环形圆盘形状的石墨或石英板形成并且可以沿旋转轴19被旋转驱动。该旋转轴19是整个反应器的对称轴。气体入口元件4沿反应器的对称轴19延伸。气体入口元件4的下端面位于基座2的凹陷18中，从而使得在其正上方的入口区域12连接基座2靠近底部的区域。第二入口区域11位于上述入口区域12上方，通过入口区域12，氢化物例如NH3、AsH3或PH3被引入到处理室1中，通过入口区域11有机金属组分例如TMGa、TMIn或TMAl可以被引入到处理室1中。通过第三入口区域10，上述氢化物中的一种可以类似地被引入到处理室1中，该第三入口区域10与从上面对处理室1划界的盖板3直接相邻。
由此该处理室1在水平方向围绕气体入口元件4环状延伸，并且在水平延伸的基座2和盖板3之间，盖板3位于与基座2相隔一定距离的位置并同样地在水平方向延伸。
热散逸元件8位于盖板3之上。其可以是经液体冷却的固体。该固体通过合适的配件固定在反应器壁上，未示出，在其内部具有通道，在该通道中流通液体冷冻剂。
热散逸元件8，由例如石英或钢形成，其具有中凸弯曲的底部8′。该底部8′位于与盖板3的水平延伸的上壁3′有一定间隔的位置，从而形成水平间隙9。
在形成气体入口区域的位置，该位置直接邻近气体入口元件4，水平间隙9具有间隙高度S1、S2，随着逐渐远离气体入口元件4，S1，S2连续降低。因此，与气体入口区域相关的两个传热偶联区域Z1和Z2具有不同的传热性质。由于其较大的间隙高度S1，第一区域Z1具有低于相邻的传热偶联区域Z2的导热率，第二区域Z2具有的间隙高度S2小于S1。
加热区域H1-H8分别位于每个传热偶联区域Z1-Z8的下方，每一个加热区域围绕气体入口元件4环状延伸。加热区域H1-H8由电阻加热器或RF加热线圈形成。加热区域H1-H8产生热输出
Figure BDA0000108921330000071
该热输出彼此不同。分别由加热区域H1和H2产生的热输出
Figure BDA0000108921330000072
和
Figure BDA0000108921330000073
小于热输出
Figure BDA0000108921330000074
和
Figure BDA0000108921330000075
热输出
Figure BDA0000108921330000076
和
Figure BDA0000108921330000077
分别由中间加热区域H3，H4，H5和H6产生。这些加热区域位于沿旋转轴19环状设置的基材5的正下方，每个基材5位于旋转驱动的基材支架6上。基材支架6的旋转驱动通过气体流动来实现，由此使得通过气垫来支撑基材支架6。
传热偶联区域Z3-Z6位于分别与这些生长区域关联的加热区域H3-H6的垂直上方。间隙高度S3、S4、S5和S6分别与这些传热偶联区域Z3-Z6相关，其小于传热偶联区域Z1和Z2的间隙高度，并且分别小于两个径向最远端的传热偶联区域Z7和Z8的间隙高度S7和S8。
位于处理室1的气体出口区域的加热区域H7和H8，分别与径向最远端的传热偶联区域Z7和Z8相关。气体出口区域位于流动方向的基材5的远端(jenseits)。分别通过这些加热区域H7和H8将热输出
Figure BDA0000108921330000081
和
Figure BDA0000108921330000082
导入基座，该热输出
Figure BDA0000108921330000083
和
Figure BDA0000108921330000084
小于分别通过中间加热区域H3-H6引入到基座2的热输出
Figure BDA0000108921330000085
气体出口区域被环状气体出口元件17围绕。
在示例性实施方式中，每个加热区域H1-H8彼此间隔大致相等的距离。对于传热偶联区域Z1-Z8也采用相同的方式，其同样地在径向上具有基本相同的宽度。重要的是存在传热偶联区域Z1-Z8单独地与每个加热区域H1-H8相关，每个传热偶联区域Z1-Z8的间隙宽度S1-S8与每个加热区域H1-H8的热输出
Figure BDA0000108921330000086
相适应。实现所述适应过程从而将盖板3中的横向温度梯度最小化，特别是最大温度差异约为100℃，优选小于约100℃，即为50℃量级。
基本上，与引入到基材5位于的生长区域的热量相比，在气体入口区域和气体出口区域中每单位时间引入到基座的热量更少。但是，与气体入口区域偶联的热输出可能高于与气体出口区域偶联的热输出。在图1和2示出的示例性实施方式中，热散逸元件8的壁8′沿环形表面(Thorus-
Figure BDA0000108921330000087
)延伸。因此从上面对水平间隙9划界的壁8′是中凸弯曲的。水平间隙9的最小间隙高度位于其径向的中间位置。水平间隙9具有的最大间隙高度位于水平间隙9的两个径向端部。相应地，传热偶联区域在中间位置具有最高的导热率，在径向边缘具有最低的导热率。
图2示出的第二示例性实施方式与第一示例性实施方式的不同单独在于：在从约处理室1的中间起的下游位置的水平间隙9的变化。在该位置，与第一示例性实施方式相比，壁8′的弯曲率稍稍更平，由此使得在流动方向上，水平间隙9的间隙高度增加的更少。另一个重要的不同在于环状盖板3的形状。在此同样的，该盖板3具有单片设计，且可以由单独的环形石英或石墨板形成。但在图1所示的第一示例性实施方式中，盖板3的两个宽边(Breitseiten)彼此平行地延伸，并且与基座2的顶端平行，而如截面图所示，第二示例性实施方式面向处理室1的盖板3的壁3″与划界水平间隙9的壁3′成一定角度延伸。结果使得在流动方向上处理室1的垂直高度降低。
图3示出的第三示例性实施方式与图1示出的第一示例性实施方式的不同在于：面向水平间隙9的热散逸元件8的宽边面8′的变化。该宽边设置有沿中心线19环状延伸的阶梯，该阶梯与盖板3的宽边面3′相隔不同的距离S1-S8。
在图4所示的示例性实施方式中，热散逸元件8由多个环状中间嵌套(ineinander geschachtelt)元件构成。但是，该热散逸元件还可以具有单片设计。在该示例性实施方式中，热散逸元件8不由液体冷却介质直接冷却，但是代替的是，以热传递方式与反应器壁相连，例如拧紧在反应器壁20下方。反应器壁20具有冷却通道21，液体冷却介质流过该冷却通道21以对反应器壁进行冷却。反应器壁例如由铝或不锈钢制成。可以由大量亚区域8.1-8.5构成的热散逸元件8例如由铝、石墨或具有相似良好导热率的材料制成。在该示例性实施方式中，同样地，盖板3优选由石墨制成，但也可以由石英制成。盖板3优选包覆SiC、TAC。针对使用NH3和TMGa的过程，即沉积GaN，盖板的温度在450℃～800℃。针对使用AsH3和PH3的过程，即沉积GaAs或InP，盖板的温度在150℃～550℃的范围。
在上述两种情况下选择盖板3的表面温度从而使其高于加合物形成温度。后者由有机金属组分被完全分解的温度确定；在该温度下实际上在气相中不存在能够与气相中的氢化物反应的中间产物，由此会使由于成核过程而导致成簇。但是，盖板表面温度也受到最高温度的限制。该温度不应当处于如下范围，在该范围中在基材上的生长受到动力学限制。该温度而是应当处于如下范围，在该范围中生长受到基材存在时的扩散限制，即，是通过扩散边界表面的反应物传质的结果。
图5所示的示例性实施方式基本上与图4所示的示例性实施方式相当。在此同样地，反应器具有由铝形成的罩，其具有罩顶部20和与其平行的罩底部20′。管状的罩壁20″位于罩顶部20和罩底部20′之间。多个冷却通道21位于罩顶部，冷却介质例如冷却水流过该冷却通道。这样的冷却通道21′、21″也分别位于罩底部20′和罩壁20″中。
在罩底部21′上方的一定距离处延伸的加热器7由螺旋线圈形成且具有总共8组线圈。每个单独的线圈形成加热区域H1-H8，该加热区域具有基于设计或也由容限确定(toleranzbedingt)的单独的功率输出。如果为电阻加热器，功率输出基本上由热辐射提供。如果加热器为RF线圈，产生交变电磁场，其在加热器7上方的基座1中产生涡流。
该RF辐射场是不均匀的，从而在基座1内部产生与不同功率偶联的区域。这些区域，特别是围绕处理室中心旋转对称设置的这些区域，被加热至不同的程度，从而使得基座1具有径向的不均匀的温度分布。
条件特别是，在直接围绕气体入口元件延伸的第一气体入口区域，该基座和与其相邻的生长区域的相比具有更低的表面温度。在与生长区域相邻的径向最远区域，基座再次具有较低的表面温度。
如上所述，通过盖板3和位于盖板3和热散逸元件8之间的间隙9发生热散逸。
热散逸元件8整体上由四个环元件8.1、8.2、8.3、8.4形成，其具有相同的宽度但是具有不同的横截面分布，从而使得间隙9的高度从处理室的中心沿径向距离变化。热散逸元件8的径向最内侧环8.1具有最大的倾斜并且具有最小的材料厚度。在该位置间隙宽度最大。该间隙宽度以类似于楔的方式(keilartig)降低，直到进入第二热散逸环8.2的位置。在大约其中心的位置，与生长区域相关的间隙9的高度不变的区域沿第三热散逸环8.3延伸直到大致第四热散逸环8.4的中间。第四热散逸环8.4具有沿径向升高的宽边面8′，从而使得间隙9具有的间隙高度随直径的增加而增大。热散逸元件8不存在于气体出口环17的位置处。在该位置，间隙具有最大高度，并且在盖板3和反应器顶部20的内部之间延伸。
在该示例性实施方式中，间隙9的径向横截面轮廓是中凸弯曲的
Figure BDA0000108921330000101
使盖板3″的下面的表面温度在径向方向仅稍有增加，即，基本上线性地从在气体入口4的位置的约500℃升高到在气体出口17的位置的约600℃。
另一方面，在基座的表面，温度从在气体入口位置的约500℃增加到生长区域起点的约1000℃，并且由该起点在整个生长区域保持恒定在约1000℃。
公开的所有特征(其本身)与本发明相关。与现有技术文件(现有技术申请的拷贝)相关/关联的公开内容在此引入，以该申请的全部内容引入，包括出于将这些文件的特征引入到本发明的权利要求中的目的。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.在至少一个基材(5)上沉积至少一层特别是晶体层的装置，该装置具有：
用于放置至少一个基材(5)的基座(2)，该基座形成处理室(1)的底部；
用于形成处理室(1)的顶部的盖板(3)，以及
具有用于引入处理气体以及载气的气体入口元件(4)，在处理室中作为热输入的结果，该处理气体被分解为层形成组分，其中
在基座(2)下设置彼此相邻的多个加热区域(H1-H8)，利用这些加热区域将特别是不同的热输出
Figure FDA0000108921390000011
引入到基座(2)从而加热面向处理室(1)的基座表面，以及加热位于处理室(1)内的气体，在盖板(3)上提供与盖板(3)热偶联的热散逸元件(8)以散逸从基座(2)传输到盖板(3)的热，其特征在于，盖板(3)和热散逸元件(8)之间的传热偶联在不同的位置是不同的，具有高导热率的传热偶联区域(Z1-Z8)在位置上相应于高热输出
Figure FDA0000108921390000012
的加热区域(H1-H8)。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，位于邻近所述气体入口元件(4)的气体入口区域的位置的间隙高度(S1，S2)和位于远离所述气体入口元件(4)的气体出口区域的位置的间隙高度(S7，S8)大于生长区域的间隙高度(S3-S6)，该生长区域位于气体入口区域和气体出口区域之间并且至少放置一个基材(5)。
3.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，由盖板(3)和热散逸元件(8)之间的水平间隙(9)形成的所述传热偶联区域(Z1-Z8)在不同的位置具有不同的间隙高度(S1-S8)，特别是每个传热偶联区域(Z1-Z8)的间隙高度(S1-S8)取决于位于传热偶联区域(Z1-Z8)垂直下方的各加热区域(H1-H8)的热输出
Figure FDA0000108921390000013
4.根据上述权利要求中的任一项的装置，，面向所述盖板(3)并且划界水平间隙(9)的热散逸元件(8)的表面具有阶梯型或平滑曲线型。
5.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，所述水平间隙(9)与排气气体入口(16)相连使得排气气体流过水平间隙(9)。
6.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，处理室的中心对称设计，所述气体入口元件(4)位于对称中心，在其周围设置环状的盖板(3)和环状的热散逸元件(8)，该热散逸元件(8)特别是由相邻的环形成。
7.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，气体入口元件(4)与至少一个氢化物供给管线(13，15)和MO供给管线(14)相连，至少一个氢化物供给管线(13，15)通向与其相关的入口区域(10，12)，MO供给管线(14)通向与其相关的入口区域(11)，优选MO入口区域(11)在垂直方向上的两侧与氢化物的入口区域(10，12)相邻。
8.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，所述盖板(3)由石墨或石英制成，特别是由单片形成。
9.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，所述处理室(1)的垂直高度在处理气体流动的方向上减小，该处理气体自气体入口元件(14)流出且在气体出口元件(17)的方向上。
10.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，加热器(7)由多个加热区域(H1-H8)形成，这些加热区域环状围绕处理室(1)的中心(19)。
11.根据上述权利要求中的任一项装置的用途，其特征在于，在所述装置中，通过将处理气体引入到气体入口元件(4)以及在处理室(1)中处理气体热分解为层形成组分，在至少一个基材上出现层生长，选择加热区域(H1-H8)的热输出从而使得盖板上任意两个位置测量的最大温度差异为100℃，优选为50℃。
12.根据权利要求11的装置的用途，其特征在于，所述盖板(3)在其整个表面的温度高于所使用的处理气体的加合物形成温度，并且低于下述温度：在所述温度晶体在基材上的生长受动力学限制，以及特别是针对GaN，盖板温度处于500℃～800℃的范围，以及针对GaAs或InP，盖板温度处于150℃～550℃。
13.用于沉积的方法，在至少一个基材(5)上沉积至少一层特别是晶体层，该方法涉及：
放置至少一个基材(5)的基座(2)，该基座形成处理室(1)的底部；
形成处理室(1)的顶部的盖板(3)，以及
用于引入处理气体以及载气的气体入口元件(4)，在处理室中作为热输入的结果，该处理气体被分解为层形成组分，其中
在基座(2)下设置彼此相邻的多个加热区域(H1-H8)，利用这些加热区域将特别是不同的热输出
Figure FDA0000108921390000022
引入到基座(2)从而加热面向处理室(1)的基座表面，以及加热位于处理室(1)内的气体，在盖板(3)上提供与盖板(3)热偶联的热散逸元件(8)以散逸从基座(2)传输到盖板(3)的热，其特征在于，
盖板(3)在其面向处理室(1)的整个表面的温度高于处理气体的加合物形成温度，但低于下述温度，在所述温度晶体在基材上的生长受动力学限制。

Claims (14)

1.在至少一个基材(5)上沉积至少一层特别是晶体层的装置，该装置具有：
用于放置至少一个基材(5)的基座(2)，该基座形成处理室(1)的底部；
用于形成处理室(1)的顶部的盖板(3)，以及
具有用于引入处理气体以及载气的气体入口元件(4)，在处理室中作为热输入的结果，该处理气体被分解为层形成组分，其中
在基座(2)下设置彼此相邻的多个加热区域(H1-H8)，利用这些加热区域将特别是不同的热输出
Figure FDA0000108921320000011
引入到基座(2)从而加热面向处理室(1)的基座表面，以及加热位于处理室(1)内的气体，在盖板(3)上提供与盖板(3)热偶联的热散逸元件(8)以散逸从基座(2)传输到盖板(3)的热，其特征在于，盖板(3)和热散逸元件(8)之间的传热偶联在不同的位置是不同的。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述具有高导热率的传热偶联区域(Z1-Z8)在位置上相应于高热输出的加热区域(H1-H8)。
3.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，由盖板(3)和热散逸元件(8)之间的水平间隙(9)形成的所述传热偶联区域(Z1-Z8)在不同的位置具有不同的间隙高度(S1-S8)，特别是每个传热偶联区域(Z1-Z8)的间隙高度(S1-S8)取决于位于传热偶联区域(Z1-Z8)垂直下方的各加热区域(H1-H8)的热输出
Figure FDA0000108921320000013
4.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，位于邻近所述气体入口元件(4)的气体入口区域的位置的间隙高度(S1，S2)和位于远离所述气体入口元件(4)的气体出口区域的位置的间隙高度(S7，S8)大于生长区域的间隙高度(S3-S6)，该生长区域位于气体入口区域和气体出口区域之间并且至少放置一个基材(5)。
5.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，面向所述盖板(3)并且划界水平间隙(9)的热散逸元件(8)的表面具有阶梯型或平滑曲线型。
6.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，所述水平间隙(9)与排气气体入口(16)相连使得排气气体流过水平间隙(9)。
7.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，处理室的中心对称设计，所述气体入口元件(4)位于对称中心，在其周围设置环状的盖板(3)和环状的热散逸元件(8)，该热散逸元件(8)特别是由相邻的环形成。
8.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，气体入口元件(4)与至少一个氢化物供给管线(13，15)和MO供给管线(14)相连，至少一个氢化物供给管线(13，15)通向与其相关的入口区域(10，12)，MO供给管线(14)通向与其相关的入口区域(11)，优选MO入口区域(11)在垂直方向上的两侧与氢化物的入口区域(10，12)相邻。
9.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，所述盖板(3)由石墨或石英制成，特别是由单片形成。
10.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，所述处理室(1)的垂直高度在处理气体流动的方向上减小，该处理气体自气体入口元件(14)流出且在气体出口元件(17)的方向上。
11.根据上述权利要求中的任一项的装置，其特征在于，加热器(7)由多个加热区域(H1-H8)形成，这些加热区域环状围绕处理室(1)的中心(19)。
12.根据上述权利要求中的任一项装置的用途，其特征在于，在所述装置中，通过将处理气体引入到气体入口元件(4)以及在处理室(1)中处理气体热分解为层形成组分，在至少一个基材上出现层生长，选择加热区域(H1-H8)的热输出
Figure FDA0000108921320000021
从而使得盖板上任意两个位置测量的最大温度差异为100℃，优选为50℃。
13.根据权利要求12的装置的用途，其特征在于，所述盖板(3)在其整个表面的温度高于所使用的处理气体的加合物形成温度，并且低于下述温度：在所述温度晶体在基材上的生长受动力学限制，以及特别是针对GaN，盖板温度处于500℃～800℃的范围，以及针对GaAs或InP，盖板温度处于150℃～550℃。
14.用于沉积的方法，在至少一个基材(5)上沉积至少一层特别是晶体层，该方法涉及：
放置至少一个基材(5)的基座(2)，该基座形成处理室(1)的底部；
形成处理室(1)的顶部的盖板(3)，以及
用于引入处理气体以及载气的气体入口元件(4)，在处理室中作为热输入的结果，该处理气体被分解为层形成组分，其中
在基座(2)下设置彼此相邻的多个加热区域(H1-H8)，利用这些加热区域将特别是不同的热输出
Figure FDA0000108921320000022
引入到基座(2)从而加热面向处理室(1)的基座表面，以及加热位于处理室(1)内的气体，在盖板(3)上提供与盖板(3)热偶联的热散逸元件(8)以散逸从基座(2)传输到盖板(3)的热，其特征在于，
盖板(3)在其面向处理室(1)的整个表面的温度高于处理气体的加合物形成温度，但低于下述温度，在所述温度晶体在基材上的生长受动力学限制。
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