CN116419988A - Cvd反应器的具有两个馈入位置的进气机构 - Google Patents

Cvd反应器的具有两个馈入位置的进气机构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种在至少一个基板(4)上沉积至少一个层的方法，其中，包含至少一种活性气体的第一气流通过至少一个第一进气口(39)馈入进气机构(10)的至少一个气体分配容积(11)中，并且至少一个第二气流通过至少一个第二进气口(25、28)馈入进气机构(10)的至少一个气体分配容积(11)中，其中，所述进气机构(10)具有朝向处理室(8)的排气面(6')，所述排气面具有多个与所述气体分配容积(11)流体连接的排气口(16)，活性气体通过这些排气口进入所述处理室(8)中，并且所述基板(4)布置在所述处理室(8)中，使得进入处理室(8)中的活性气体的物理反应或化学反应的产物在所述基板(4)的表面上形成层，其中，提供所述两个气流并且馈入相同的气体分配容积(11)中，从而在所述气体分配容积(11)内形成活性气体的具有不同浓度的区域。为了避免由基板的拱曲引起的层厚度的不均匀性，按照本发明建议，通过进气口(25、28)在不同的位置处将在运载气体中具有不同浓度的活性气体馈入气体分配容积(11)中。

Description

CVD反应器的具有两个馈入位置的进气机构
技术领域
本发明涉及一种在至少一个基板上沉积至少一个层的方法，其中，包含至少一种活性气体的第一气流通过至少一个第一进气口馈入进气机构的至少一个气体分配容积中，并且至少一个第二气流通过至少一个第二进气口馈入进气机构的至少一个气体分配容积中，其中，所述进气机构具有朝向处理室的排气面，所述排气面具有多个与所述气体分配容积流体连接的排气口，活性气体通过这些排气口进入所述处理室中，并且所述基板布置在所述处理室中，使得进入处理室中的活性气体的物理反应或化学反应的产物在所述基板的表面上形成层，其中，提供所述两个气流并且馈入相同的气体分配容积中，从而在所述气体分配容积内形成活性气体的具有不同浓度的区域。
本发明还涉及一种用于在至少一个基板上沉积至少一个层的设备，所述设备具有进气机构，所述进气机构具有朝向所述处理室的排气面，所述排气面具有多个与所述进气机构的气体分配容积流体连接的排气口，所述设备还具有具备朝向所述处理室的承载侧的基座，用于容纳待涂覆的基板，并且所述设备还具有气体混合系统，所述气体混合系统具有质量流控制器、至少一个用于活性气体的气体源和至少一个用于运载气体的气体源，通过所述气体混合系统能够提供包含活性气体的第一气流并且将所述第一气流馈入所述第一输入管路中，所述第一输入管路通过至少一个第一进气口通入所述气体分配容积中，并且通过所述气体混合系统能够提供第二气流并且将所述第二气流馈入第二输入管路中，所述第二输入管路通过第二进气口通入相同的气体分配容积中。
背景技术
文献US 2007/0218200 Al描述了一种用于在基板上沉积层的方法和设备，其中，包含活性气体的第一气流被馈入中央区域中的进气机构的气体分配容积中。稀释气体被馈入相同的气体分配容积多个周边的位置上。
文献US 2016/0194756 Al描述了一种方法和设备，其中，第一气流通过第一进气口馈入中央区域中的进气机构的气体分配容积中。第二气流可以通过多个第二进气口馈入中央区域中。
活性气体与运载气体共同通过进气机构馈入处理室中，这种设备和方法还由文献US 6,756,235 B1、US 2018/350562、US 2017/194172,US 2018/135177、WO 2017/200696、US 2016/340781、US 2016/020074、US 2013/299009、US 2011/033638、US 2007/251642、WO2006/020424、WO 01/04931、US 6,161,500、EP 0 821 084和EP 0 550 058已知。现有技术包括CVD反应器，该CVD反应器具有形式为莲蓬头的进气机构。一个或多个气体分配容积位于进气机构内，气体分配容积可以在排气面的整个表面延伸范围上延伸，也可以仅在排气面的部段或局部区段上延伸。输入管路通入气体分配容积中，通过输入管路能够将处理气体馈入气体分配容积中，处理气体可以是由活性气体和运载气体或惰性气体组成的气体混合物。在气体分配容积内处理气体基本上均匀地分布，以便能够以均匀地分布的小气流通过排气面的排气口进入处理室中。处理气体在气体分配容积内均匀地分布。由现有技术已知气体分配容积的布置结构，其中，多个气体分配容积围绕进气机构的几何中心同心地布置，或者呈条状地彼此平行地布置。不同的处理气体、尤其仅在活性气体和运载气体的混合比例上不同的处理气体可以被馈入不同的气体分配容积中。通过气体分配容积的这种布置结构使得能够在处理室中调节形成活性气体在运载气体中的浓度梯度。在气体分配容积的边界处，处理室中的处理气体的活性气体可能产生很大的浓度差异。
在用于沉积第III-V层、例如用于沉积GaN层或GaAlN层或层系统的装置中，处理气体通过排气口馈入处理室中，在该处理室中布置有基板。基板位于被加热的基座上。在依次相续的过程步骤中，可以相叠地沉积多个层。过程步骤可以在不同温度中进行。在一些方法中，在基座上可能仅存在相对于排气面同心地布置的唯一的基板。据观察，通过加热的基座的热量加载使基板弯曲。基板的中央区域在此可能远离排气面拱曲或者朝向排气面拱曲。在这两种情况下，基板表面和排气面之间的距离在中央区域中改变。在中心区中和在外围区域中的情况是不同的。这使得层在中央区域中以与在外围区域中不同的生长速率沉积。根据拱曲的方向，沉积层在中央区域中可以比在外围区域中更薄或者更厚。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种手段，通过该手段能够抵消由拱曲引起的层厚度的沿径向的不均匀性。此外，本发明所要解决的技术问题还在于提供一种措施，通过该措施能够调节处理室中的处理气体中的活性气体的平缓的浓度梯度。
所述技术问题通过在权利要求中给出的发明解决，其中，从属权利要求不仅是并列的权利要求给出的发明的有利的扩展设计，而是也体现了所述技术问题自身的解决方案。
首先主要建议，第一进气口连通气体分配容积中，通过所述第一进气口能够将包含至少一种活性气体的第一气流馈入气体分配容积中，并且第二进气口连通相同的气体分配容积中，通过所述第二进气口能够将第二气流馈入气体分配容积中。按照本发明的第一个方面建议，所述两个气流含有不同的活性气体或者具备不同浓度的同一种活性气体。按照本发明的第二个方面建议，一个或多个第一进气口布置在中央区域中，并且多个第二进气口布置在外围区域中。在此，第一和第二进气口如此布置并且第一和第二气流如此被调节，使得从进气口流出的气流相对于排气面的中心沿周向在运载气体中具有保持不变的活性气体的浓度。然而活性气体在运载气体中的浓度应相对于中心沿径向发生变化。通过这种设计方案并且通过这种工艺实施，例如可以沿径向调节处理室内第III组分的分压，使得根据基板的拱曲的方向使中央区域中的分压高于或低于外围区域中的分压，从而使中央区域中的生长速率可以大于或小于外围区域中的生长速率。因此建议，在气体分配容积中设置至少两个进气口，通过所述进气口将具有不同组成成分的气体或者气体混合物馈入气体容积中。这使得气体在气体分配容积内不是均匀地混合，而是在气体分配容积内形成具有不同浓度的至少一种活性气体的区域。因此，在具有不同浓度的活性气体的区域中，具有不同浓度的活性气体的气流通过配属这些区域的排气口进入处理室中。在两个进气口之间优选不具有分隔壁、流动屏障或者横截面缩小的区域等，从而可以在所述区域之间的气体分配容积内形成平缓的浓度梯度。然而同样可以规定，节流板在气体分配容积内延伸，所述节流板例如可以是穿孔的板或者由多孔的、气体可透过的材料构成的玻璃料(Fritte)。在处理室中形成平坦的浓度梯度。在本发明的一个优选的设计方案中建议，其另外的气体包括第二活性气体。第二活性气体可以与第一活性气体相同，或者具有相同主族的不同元素。第二活性气体也可以在其他方面与第一活性气体不同。此外可以规定，另外的气体只是运载气体或惰性气体。然而优选的变型方案为，在运载气体中不同地稀释的相同的活性气体通过两个进气口馈入气体分配容积中。因此，本发明涉及一种设备和方法，在所述设备和方法中，相同的、然而分别具有不同的活性气体相对于运载气体的混合比例的活性气体在两个不同的位置被馈入相同的气体分配容积中，从而在气体分配容积内形成浓度梯度。还可以规定，气体分配容积具有几何中心，并且一个或多个第一进气口布置在几何中心或者围绕几何中心布置。一个或多个第二进气口可以布置在远离几何中心的位置。一个或多个气体分配元件可以布置在气体分配容积内。第一气流可以在第一馈入位置馈入气体分配容积中。馈入位置可以构成进气口。然而，形成多个进气口的气体分配元件也可以与馈入位置连通。一个或多个另外的气体分配元件可以围绕第一馈入位置布置，通过所述另外的气体分配元件可以将第二气流馈入气体分配容积中。第二气流在第二馈入位置馈入气体分配元件中。气体分配元件通过由气体分配元件构成的进气口进入气体分配容积中。这些开口可以以环形的布置结构围绕几何中心延伸。然而也可以设置多个另外的馈入位置，所述另外的馈入位置以均匀的周向分布围绕几何中心地与几何中心间隔均匀的距离地布置，其中，另外的气体能够在另外的馈入位置处直接地馈入气体分配容积中。然而气体也可以被馈入下述气体分配元件中，该气体分配元件在气体分配容积中面状地或者线状地分配另外的气体。也可以在第一馈入位置处局部地馈入处理气体。在此也可行的是，向布置在那里的气体分配元件中进行馈入，该气体分配元件在气体分配容积的中心的区域中大面积地分配第一处理气体。尤其规定，气体分配元件布置为，使得在气体分配容积内产生活性气体的径向的浓度梯度，其中，也可以规定方位角的浓度梯度消失。按照本发明的设备或者按照本发明的方法特别适用于在大面积的基板上沉积第IV-IV主族层、第III-V主族层或者第II-VI主族层。优选使用面积仅略小于排气面的基板。排气面优选至少在基板的整个表面上延伸。气体分配容积的横截面可以在整个排气面上延伸。按照本发明的一个变型方案可以规定，两个或者更多的气体分配容积分别在排气面的局部面积上延伸。在此也可以规定，一个或多个气体分配容积中的每一个都具有第一馈入位置和至少一个另外的馈入位置，在所述第一馈入位置和另外的馈入位置处可以馈入不同组成成分的气体混合物。在现有技术中描述了进气机构，其中，多个气体分配容积条状地并排地延伸。不同组成成分的处理气体可以在不同的馈入位置馈入这些相互平行的气体分配容积中，以便在处理室中产生上述效果。例如可以规定，中部的、狭长的气体分配容积延伸穿过或者近似延伸穿过进气机构的几何中心。在该中部的气体分配容积的中心可以设置第一馈入位置并且在气体分配容积的两个端部分别设置第二馈入位置。这两个馈入位置可以分别形成进气口。然而也可以规定，在馈入位置处设置具有进气口的气体分配元件。在这些中部的气体分配容积旁边，其它类似地设计的狭长的气体分配容积也延伸至进气机构的边缘。这些气体分配容积中的每一个都可以具有中部的馈入位置并且在两个端部分别具有馈入位置。在运载气体中具有不同组成成分或者浓度的活性气体可以通过两个优选布置在进气机构的边缘处的第二馈入位置馈入。本发明也可以在下述进气机构上实现，在所述进气机构中，多个部分气体容积布置为同心的布置结构。按照本发明，馈入位置或者与馈入位置流体连接的气体分配元件布置为，使得从排气面的排气口处流出的气流相对于排气面的中心沿径向具有不同的活性气体的浓度。馈入位置或者配属该馈入位置的气体分配元件还可以布置为，使得从排气口流出的气流相对于排气面的中心沿着方位角方向具有保持不变的活性气体的浓度。然而也可以规定，多个馈入位置或者与在馈入位置处通入的输入管路流体连接的气体分配元件布置为，使得从排气口流出的气流在排气面的面延伸范围内具有不同的活性气体的浓度。为此被证实为有利的是，活性气体由共同的气体源提供。活性气体通过输入管路从气体混合系统向CVD反应器导引。输入管路可以分支。第一支路可以在第一馈入位置处通入气体分配容积或者气体分配元件中。第二支路在第二馈入位置处通入气体分配容积或者气体分配元件中。可以借助质量流控制器将附加的运载气体流馈入第二支路中，从而通过第二支路馈入的处理气体相对于通过第一支路馈入的处理气体被稀释。然而也可以通过第一支路馈入的处理气流实现稀释。然而优选将稀释的气体馈入与中心相间隔的环形区域中。环形区域可以具有环形的或者马蹄铁状的气体分配元件。可以设置多个彼此同心地布置的环形区域，例如分别借助气体分配元件或者借助在那里通入的输入管路将稀释的活性气体馈送到所述环形区域中。可以设置电子的控制装置,借助所述控制装置控制阀和质量流控制器。控制装置可以是能编程的并且也控制加热装置或者真空泵。在本发明的扩展设计中可以规定，气体混合系统为两个反应器提供处理气体。可以设置质量流控制器，通过所述质量流控制器提供活性气体的质量流。通过另外的质量流控制器可以将运载气体混合到活性气体的质量流中。这种气流既可以在第一馈入位置处仅馈入一个气体分配容积中，也可以分为两个气流地在馈入位置处馈入多个、尤其两个气体分配容积中，其中，气体分配容积属于不同的反应器。气体混合系统还以相应的方式提供少量的其它的运载气体流，另外的运载气体流被馈入处理气体输入管路的另外的支路，所述另外的支路在另外的馈入位置处通入，以便在那里将稀释的处理气体馈入气体分配容积中。稀释度优选约为1至10％或者2至10％。
在本发明的变型方案中，气体分配容积可分为上部区段和下部区段。这种划分借助上文提到的节流板实现，所述节流板是气体可透过的，然而其中，需要在上部区段和下部区段之间存在小的压力差，以便使气体通过节流板。根据本发明的变型方案可以规定，所有的进气口或者所有的气体分配元件都布置在上部区段中。在该变型方案中，通过所述进气口或者气体分配元件与中央的进气口或者与中央的气体分配元件间隔不同径向距离地将相同的、然而在运载气体中浓度不同的活性气体馈入上部区段中。在此优选涉及第III主族元素的活性气体。第V主族的元素的气体可以被馈入另一个气体分配容积中。根据另一变型方案，活性气体尤其是与运载气体共同地仅通过中央的进气口或者通过中央的气体分配元件的进气口馈入。通过围绕中央的进气口或中央的气体分配元件布置的另外的气体分配元件仅馈入运载气体，以便稀释气体分配容积中的活性气体。在该变型方案中，中央的进气口或者中央的气体分配元件布置在上部区段中。仅用于馈入运载气体的其它进气口或者气体分配元件布置在下部区段中，所述运载气体为惰性气体。
按照另一变型方案可以规定，定向的气流从进气口流入气体分配容积中。在此可以规定，气流具有与排气面的延伸方向平行地指向的方向分量。气体分配容积可以具有上壁。气流的方向分量可以与上壁延伸的方向平行地延伸。气流可以在整体上与上壁的延伸方向平行地延伸。按照另一变型方案可以规定，从进气口流出的气流具有朝向上壁的方向分量。气流可以倾斜地朝向上壁指向。气流由此可以沿着远离排气面的方向具有方向分量，并且同时沿着排气面的延伸方向具有方向分量。进气口优选规则地布置在排气面的几何中心周围的外周区域内。
附图说明
以下根据附图对本发明的实施例进行阐述。在附图中：
图1根据剖切CVD反应器1得到的纵剖面示意图示出本发明的第一实施例，
图2示出按照图1的线II-II剖切所得的剖面图，
图3示出第二实施例的对应图1的示图，
图4示出第二实施例的对应图2的示图，
图5示出第三实施例的对应图1的示图，
图6示出按照图5中的箭头VI的俯视图，
图7示出第四实施例的对应图1的示图，
图8示出按照图7中的线VIII-VIII剖切所得的剖面图，
图9示出第五实施例的对应图1的示图，
图10示出按照图9中的线X-X剖切所得的剖面图，
图11示出第六实施例的对应图1的示图，
图12示出按照图11中的线XII-XII剖切所得的剖面图，
图13示出第七实施例的示意图，
图14示意性地示出第八实施例，
图15在对应图1的示图中示出第九实施例，
图16在对应图1的示图中示出第十实施例，
图17在对应图1的示图中示出第十一实施例。
具体实施方式
所述实施例分别涉及具有至少一个CVD反应器1的设备，所述CVD反应器由气体混合系统提供处理气体，并且配备有图中未示出的气体处理系统，所述气体处理系统可以具有泵和气体清洁装置。CVD反应器1具有向外气密的壳体，所述壳体具有围成空腔的壳体壁2。在反应器壳体1的可抽空的空腔内存在由石墨制成的基座3，所述基座在其朝上指向的一侧承载一个或多个待涂覆的基板4。在设计为圆形盘的基座3下方存在加热装置5，通过所述加热装置能够将基座3加热到500至1000℃以上的处理温度。
处理室8在基座3上方延伸，处理气体被馈送到所述处理室中。后者通过在一定程度上构成处理室8的顶部的排气面6'实现，在所述实施例中，所述排气面由屏蔽板9实现。然而也可以在那里布置扩散板取代屏蔽板。然而也可行的是，排气面6'直接由进气机构10的底板构成。
在所述实施例中直接在屏蔽板9的上方延伸的进气机构10由空心体构成，所述空心体具有至少一个气体分配容积11。在所述实施例中，进气机构10具有另外的气体分配容积13，所述另外的气体分配容积在气体分配容积11下方延伸。被冷却剂流过的冷却剂腔室14邻接进气机构10的底板。构成气体分配容积11、13的两个腔室中的每个腔室都通过管子17、20与排气面6'流体连接，从而馈入气体分配容积11、13的处理气体能够以均匀的流体分布从排气面6'流出。处理气体进入处理室8，并且沿着径向经过处理室8向出气机构6流动，所述出气机构环形地包围处理室8，并且通过出气口7与气体处理系统连接。不同的活性气体可以分别与运载气体共同地馈入两个气体分配容积11、13中，所述两个气体分配容积在图中仅示意性地示出。活性气体通过管子17、20进入处理室8，活性气体在那里分解或者相互反应，使得由活性气体的反应产物组成的层沉积在基板的表面上。
具有第III主族元素的活性气体可以与惰性气体、例如氢气共同地馈入气体分配容积11中。惰性气体构成运载气体。具有第V主族元素的活性气体可以与惰性气体、例如氢气共同地馈入气体分配容积13。在基板4上方的气相中或者在基板4的表面上可以发生两种活性气体的化学反应，从而在基板4的表面上沉积出由第III和V主族的元素组成的层。生长速率在此由第III主族的活性气体在基板表面上的分压或者由第三主族的活性气体从排气面流出的质量流确定，所述活性气体可以是有机金属化合物。
以下参照气体分配容积11对本发明进行更详细的阐述：
在图1至图8和图15至图17所示的第一至第四和第九至第十一实施例中，气体分配容积11分别在整个圆形的排气面6'上延伸。排气口16或者与排气口对应的管子16均匀地分布在整个排气面6'上。输入管路35、36、38在至少两个不同的馈入位置12、23、26处通入气体分配容积11中，通过所述输入管路能够分别将处理气体在彼此不同的位置处馈入气体分配容积11中。处理气体在此通过进气口25、28、39进入气体分配容积11中。在图1至图8所描述的实施例中，气体分配容积在其整个表面延伸范围上具有保持不变的高度并且不具有中间壁或其他阻碍气体在气体分配容积11内扩散的元件。在图15至17所示的实施例中设置有中间壁或者扩散屏障或流动屏障40，从而减缓分子从气体分配容积11的一个区向另一个区迁移。还规定，每个不同的馈入位置12、23、26对应配属于与其他区流体连接的区。
在彼此不同的馈入位置12、23、26处分别馈入活性气体与运载气体的混合物，其中，相应的活性气体与运载气体或惰性气体之间的混合比例在馈入位置12、23、26处不同。
混合比例通过气体混合系统调节。所述气体混合系统具有用于活性气体的气体源30和用于运载气体或者惰性气体的气体源31。活性气体可以是第II、III或IV主族的元素的有机金属化合物。活性气体也可以是第IV、V或者VI主族元素的氢化物。活性气体优选是这种气体的混合物。惰性气体可以是氢气、氮气或稀有气体。活性气体的质量流由质量流控制器32提供，并且借助运载气体和质量流控制器33稀释。处理气体的由此提供的质量流被分支到在中央的进气位置12处通入气体分配容积11中的输入管路35和在周边的进气位置23处通入气体分配容积11中的输入管路36中。借助质量流控制器34将运载气体流馈入输入管路36，从而在周边的进气位置23馈入的处理气体相对于在中央的进气位置12馈入的处理气体被稀释。
在图1和图2所示的实施例中，气体分配元件24在气体分配容积11内延伸，所述气体分配元件具有环形的造型并且可以设计为弯曲成环形的管子。在气体分配元件24的壁上存在进气口25，所述进气口将馈入周边的进气位置23的处理气体馈入围绕气体分配容积11的几何中心的环形区中。
如图1所示，在进气位置12处，单独的管子可以通入气体分配容积11中。进气位置12在此构成进气口39。然而也可行的是，多个管子在气体分配容积11的中央通入气体分配容积11中。运载气体和活性气体的混合物的第一气流可以通过一个或多个进气口39流入气体分配容积11中。此外可以规定，在中央的进气位置处布置环形的开口或者由进气口构成的同心的环。
由运载气体和活性气体的混合物组成的第二气流通过进气口25进入气体分配容积11中。然而混合比例在此与第一气流的混合比例不同。
排气口16可以位于网格的角点上，其中，网格单元可以设计为矩形、正方形、六边形或者多边形。排气口16优选位于由相同网格单元构成的网格的角点上。然而，排气口16也可以围绕排气面的中心布置在同心的线上。
在图3和图4中示出的第二实施例与第一实施例的主要区别在于，在径向外部的气体分配元件24之间布置有径向内部的气体分配元件27，所述径向内部的气体分配元件同样具有环形的造型。两个气体分配元件24、27相对于中央的进气位置12同心地布置。输入管路38在进气位置26处通入，借助质量流控制器37由运载气体中稀释的处理气体通过该输入管路馈入。借助质量流控制器34、37能够调节处理气体的稀释程度，从而在气体分配容积11内调节形成径向的浓度梯度，所述径向的浓度梯度使得具有较高浓度的活性气体的处理气体通过布置在排气面6'的中心处的排气口16、而不是通过周边的排气口16馈入处理室8中。
在未示出的实施例中，可以在气体分配容积11内设置两个以上的环形区，在那里分别设置在该区的区域内延伸的气体分配元件。
气体分配元件24或者27的进气口25或者28可以分别沿着横向于供气体分配元件24、27在其中延伸的平面的方向延伸。进气口25或者28可以是侧向的开口。然而进气口25、27也可以朝向排气面6'的方向通入。进气口25或者28因此也可以是向下指向的开口。然而进气口25、28可以向上指向并且因此具有远离排气面6'指向的方向分量。
在图5和图6所示的实施例中，在中央的馈入位置12处设置有中央的气体入口，该馈入位置布置在具有圆形的基本轮廓的气体分配容积11的几何中心处。设置有多个馈入位置23，所述馈入位置以均匀的周向分布围绕几何中心布置。在馈入位置12和周边的馈入位置23处可以分别直接地将具有不同混合物的处理气体馈入气体分配容积中。
在图7和图8所示的实施例中，中央的气体分配元件43布置在气体分配容积11的几何中心处。所述中央的气体分配元件是弯成环的管子，所述管子具有布置在管壁上的进气口39，所述管子由未示出的输入管路供给，该输入管路在馈入位置12处通入气体分配元件29中。围绕中央的气体分配元件43地以均匀的周向分布方式布置有多个气体分配元件24，在所述实施例中，所述气体分配元件同样由弯曲成环的管子构成，该管子在管壁中具有开口25。相同的处理气体、即活性气体与运载气体的相同混合物可以被馈入多个外围的气体分配元件24中。然而也可以规定，在相应的馈入位置23处将活性气体与运载气体的不同混合物馈入彼此不同的气体分配元件24中。
由环形的管子构成的气体分配元件24布置在每个馈入位置23处。所述气体分配元件24是外围的气体分配元件24，其在外周区域中围绕具有进气口39的中央的气体分配元件43延伸。
在图9和图10所示的实施例中，进气机构10具有多个呈条状地布置的气体分配容积11。中间的气体分配容积11径向地延伸穿过圆形的进气机构10的中心。另外的气体分配容积11分别与狭长的气体分配容积11的两个纵向侧邻接。并排地存在多个在整个排气面6'上延伸的狭长的气体分配容积11。
每个气体分配容积11在其中心处具有第一馈入位置12，12'，在所述第一馈入位置处可以将处理气体馈入相应的气体分配容积中。除了外部的气体分配容积11之外，每个气体分配容积11在其位于排气面6'的边缘处的两个端部处还具有另外的馈入位置23，在所述另外的馈入位置处可以馈入具有不同混合物的处理气体。
中心的馈入位置12与用于馈入第一气流的进气口39相对应。馈入位置23分别与用于馈入第二气流的进气口25相对应。中部的馈入位置12、12'、12"可以由共同的输入管路供给。馈入位置23同样可以由共同的输入管路供给。
在前述的实施例中，基座3正在唯一的、大面积的基板4，然而在未示出的其它实施例中，在基座3上如图11所示地布置有多个基板4，除此之外该实施例与前述实施例相对应。
图11和12所示的实施例与前述实施例的区别主要在于气体分配元件24的形状，所述气体分配元件在此是马蹄铁状的。在此也可行的是，相对于气体分配容积11的几何中心同心地布置多个气体分配元件24。
在该实施例中，彼此不同的处理气体可以被馈入两个馈入位置12和23中。为此设置与附加的质量流控制器32'、33'，通过其产生由气体源30'提供的活性气体和由气体源31提供的运载气体的混合物。该处理气体混合物通过输入管路35'在馈入位置23处馈入气体分配元件24中。所述气体分配元件24具有多个均匀地布置进气口25，所述进气口既朝向侧面指向又朝向下方指向。
图中还示出了控制装置42，所述控制装置可以用于控制质量流控制器32、37、34，也可以用于控制气体源30、31或者加热装置5。通过控制装置42可以控制气流，使得在处理室中调节形成活性气体的在上文和下文中描述的浓度。
图13所示的实施例示出了变型的气体混合系统，其中，借助质量流控制器32、33产生活性气体和运载气体的混合物。混合物被馈入多次分支的输入管路中。输入管路首先分支到输入管路35中，该输入管路35在馈入位置12处通入第一CVD反应器1的气体分配容积11中，并且分支到输入管路35'中，该输入管路35'通入第二CVD反应器1'的气体体积11中。
设有两个质量流控制器34、37，通过所述质量流控制器分别提供运载气体，所述运载气体被馈入输入管路36或38中，以便在那里稀释处理气体。输入管路36或38分别在馈入位置23处通入气体分配容积11中。CVD反应器1、1'可以如图1至11所示地设计。
图14所示的实施例示出了另一变型的气体混合系统，其中，仅运载气体在周边的馈入位置23处馈入气体分配容积11中。
图15示出了一个实施例，该实施例与图1所示的实施例的区别主要在于，进气口25倾斜地朝向气体分配容积11的上壁44的方向指向。此外，图15示出了测量设备41、例如光学的测量设备，通过所述测量设备能够确定基板4的弯曲；测量设备可以将测量值提供给控制装置42。根据弯曲的程度4可以通过控制装置42改变流向各个单独的馈入位置12、23的气流中的活性气体和运载气体的混合比例。因此规定，在沉积过程中，气流的混合比例由控制装置42改变，其中，该变化可以取决于基板4的所测量的弯曲。然而混合比例也可以取决于相应的过程步骤的类型。弯曲可以达到0.5至1mm。
图16示出了另一种变型方案，其中，多个环形的气体分配元件24围绕中央的环形的气体分配元件43布置。第一气流可以通过中央的环形气体分配元件43的进气口39馈入气体分配容积11的上部区段中，并且一个或多个第二气流可以通过外围的气体分配元件24的进气口25馈入气体分配容积11的上部区段中。上部区段通过节流板40与下部区段分开。下部区段通过管子17与排气面6'流体连接。在图16所示的实施例中，所有气体分配元件24、43都位于上部区段中。活性气体与惰性气体的混合物通过每个气体分配元件24、43馈入，然而其中，混合比例不同。气体分配元件24、43可以位于共同的平面内。
在图17所示的实施例中，气体分配容积11被节流板40分成上部区段和下部区段。在上部区段中布置有气体分配元件43，通过所述气体分配元件将活性气体与惰性气体共同馈入上部区段中，在下部区段中布置有位于共同的平面中的多个环形的气体分配元件24。气体分配元件24在此位于与气体分配元件43不同的平面内。在所述实施例中，通过布置在下部区段中的气体分配元件24使得仅有运载气体可以作为稀释处理气体的手段被馈入气体分配容积11的下部区段中。
气体分配元件在所述实施例中示出为环形地闭合的管或马蹄铁状的管。然而，气体分配元件也可以具有不同的形状、例如由具有开口的壁包围的空腔，从而能够在更大的面上将处理气体馈入气体分配容积中。
前述实施方案用于阐述本申请在总体上包含的发明，所述发明至少通过以下特征组合分别独立地对现有技术进行扩展设计，其中，两个、多个或者所有这些特征组合也能够相结合，即：
一种方法，其特征在于，在至少一个第二个馈入位置23、26处将不同于处理气体的另外的气体馈入相同的气体分配容积中，使得在气体分配容积11内形成具有不同浓度的活性气体的区域。
一种设备，其特征在于，馈入位置23、26的连通部如此布置并且质量流控制器32、33、34、37如此连接，使得在气体分配容积11内形成具有不同浓度的活性气体的区域。
一种方法，其特征在于，所述两个气流在运载气体中含有不同的活性气体或者具备不同浓度的同一种活性气体。
一种方法，其特征在于，所述第一和第二进气口39、25、28如此布置并且所述第一和第二气流被调节，使得从这些排气口16流出的气流相对于所述排气面6'的中心沿着方位角的方向在运载气体中具有保持不变的活性气体的浓度并且相对于所述中心沿径向在运载气体中具有不同浓度的活性气体。
一种方法，其特征在于，所述两个气流中的至少一个气流包含运载气体，通过所述运载气体稀释活性气体，或者至少两个气流中的每个气流都包含在运载气体中的浓度不同的活性气体。
一种方法，其特征在于，通过所述第二进气口25、28仅将运载气体馈入所述气体分配容积11中。
一种方法，其特征在于，所述活性气体具有第III主族的元素，并且将具有第V主族的元素的第二活性气体馈入所述第二气体分配容积13中，并且两种活性气体通过所述排气口16被馈入所述处理室8中。
一种方法，其特征在于，在运载气体中的不同浓度的活性气体的气流在至少三个、四个或者五个同心地围绕中心布置的区域中被馈入所述处理室8中。
一种方法，其特征在于，在至少一个层4的沉积过程中，多个气流中的至少一个气流中的活性气体的浓度发生改变。
一种方法，其特征在于，在沉积所述层时观察到所述基板4的弯曲，并且根据所述基板4的弯曲程度改变多个气流中的至少一个气流中的活性气体的浓度。
一种方法，其特征在于，所述气体分配容积11通过节流板40分为上部区段和下部区段，其中，所述第一气流被馈入所述上部区段中，并且所述第二气流被馈入所述下部区段中，或者两个气流都馈入所述上部区段中。
一种方法，其特征在于，由运载气体和活性气体组成的处理气流被均匀地分为一个或多个气流，并且将用于稀释的附加的运载气体馈入至少一个气流中。
一种方法，其特征在于，附加的运载气体最多为处理气流的2％或1％。
一种方法，其特征在于，使用气体分配元件24、27、29用于馈入第一和/或第二气流，所述气体分配元件具有多个进气口39、28，气流从这些进气口进入所述气体分配容积1中，所述气体分配容积具有与所述排气面6'的延伸平面平行的方向分量和/或具有远离所述排气面6'指向的方向分量。
一种设备，其特征在于，所述质量流控制器32、33、34、37布置为，使得通过两个输入管路35；36、38将运载气体中的两种不同的活性气体或者将运载气体中的浓度不同的同一种活性气体馈入所述气体分配容积11中。
一种设备，其特征在于，活性气体的气体源30既与所述第一输入管路35流体连接也与所述第二输入管路36、38流体连接，并且运载气体的气体源31与所述第一或第二输入管路35；36、38中的至少一个输入管路流体连接，或者活性气体的另外的气体源与所述第二输入管路36、38流体连接。
一种设备，其特征在于，与所述第二输入管路36、38流体连接的第二进气口25、28布置在围绕排气面6'的几何中心的同心的线上或者同心的区域中。
一种设备，其特征在于，一个或多个第二输入管路36、38连通所述气体分配元件24、27、29中，所述气体分配元件是布置在所述分配容积11中的容积，该容积构成所述第二进气口25、28，并且一个或多个气体分配元件24、27、29在同心地围绕排气面6'的几何中心延伸的区域中延伸。
一种设备，其特征在于，所述至少一个第一进气口39连通所述气体分配容积11的上部区段，并且所述第二输入管路36、38连通所述气体分配容积11的通过节流板40与所述上部区段分开的下部区段。
一种设备，其特征在于，所述气体分配容积11与所述气体源30相连，在所述气体源中存储有具有第III主族的元素的活性气体，并且与布置在所述排气面6'中的多个排气口16流体连接的第二气体分配容积13与气体源相连，在该气体源中存储有具有第V主族的元素的第二活性气体。
一种设备，其特征在于，所述第一进气口39配属中央的进气位置12，或者多个第一进气口39配属中央的气体分配元件29，并且所述第二进气口28由至少一个气体分配元件24、27、29构成，所述至少一个气体分配元件24、27、29以布置在所述气体分配容积11中的容积的形式向所述气体分配容积中分配第二气流，所述第二气流在至少一个进气位置23、26处被馈入所述气体分配元件24、27中。
一种设备，其特征在于，所述第一或第二进气口25、28、39产生具有流动方向的气流，所述气流具有以下方向分量，所述方向分量横向于从气体分配容积11向排气面6'流动的气流的流动方向和/或所述方向分量远离所述排气面6'指向。
一种设备，其特征在于，所述气体分配元件24，27沿着围绕所述排气面6'的几何中心的同心的线延伸，并且所述气体分配元件具有多个进气口25，28，这些进气口连通围绕所述几何中心的环形区域。
一种设备，其特征在于，两个、三个、四个或五个气体分配元件29围绕中央的进气位置12或者围绕中央的进气机构同心地布置。
一种设备，其特征在于，设有测量装置41，通过所述测量装置能够测量所述基板4的弯曲，并且设有控制装置42，通过所述控制装置根据所述基板4的弯曲改变所述第一或第二气流中的活性气体的浓度。
一种设备，其特征在于，用于馈入所述第一气流的第一馈入位置12布置在所述气体分配容积11的中央，并且用于馈入所述第二气流的两个第二馈入位置23分别布置在所述气体分配容积11的端部处。
所有公开的特征(本身及其相互组合)都有发明意义或发明价值。在本申请的公开文件中，所属/附属的优先权文本(在先申请文件)的公开内容也被完全包括在内，为此也将该优先权文本中的特征纳入本申请的权利要求书中。从属权利要求的特征即使没有相应权利要求的技术特征也都是对于现有技术有独立发明意义或价值的改进设计，尤其可以这些从属权利要求为基础提出分案申请。在每个权利要求中提供的发明可以附加地具有一个或多个在前述说明中、尤其设有附图标记和/或在附图标记列表中提供的技术特征。本发明也涉及一些设计形式，其中，在前述说明书中提到的个别技术特征不能实现，尤其就此可被识别出对于各个应用目的是不必要的或者通过其它技术上可同样实现的器件可被替代。
附图标记列表
1 反应器壳体，CVD反应器
1' CVD反应器
2 壳体壁
3 基座
4 基板
5 加热装置
6 出气机构
6' 排气面
7 出气口
8 处理室
9 屏蔽板
10 进气机构
11 气体分配容积
12 中央的进气位置，馈入位置
13 气体分配容积
14 冷却剂腔室
15 排气板
16 排气口
17 管子
18 分隔板
19 排气口
20 管子
21 分隔板
23 外围的进气位置，馈入位置
24 气体分配元件
25 进气口
26 外围的进气位置，馈入位置
27 气体分配元件
28 进气口
29 气体分配元件
30 气体源，活性气体
30' 气体源，活性气体
31 气体源，运载气体/惰性气体
32 质量流控制器
32' 质量流控制器
33 质量流控制器
33' 质量流控制器
34 质量流控制器
35 输入管路
35' 输入管路
36 输入管路
37 质量流控制器
38 输入管路
39' 进气口
40 节流板，流动屏障
41 光学的测量设备
42 控制装置
43 气体分配元件
44 上壁

Claims (26)

1.一种在至少一个基板(4)上沉积至少一个层的方法，其中，包含至少一种活性气体的第一气流通过至少一个第一进气口(39)馈入进气机构(10)的至少一个气体分配容积(11)中，并且至少一个第二气流通过至少一个第二进气口(25、28)馈入进气机构(10)的至少一个气体分配容积(11)中，其中，所述进气机构(10)具有朝向处理室(8)的排气面(6')，所述排气面具有多个与所述气体分配容积(11)流体连接的排气口(16)，活性气体通过这些排气口进入所述处理室(8)中，并且所述基板(4)布置在所述处理室(8)中，使得进入处理室(8)中的活性气体的物理反应或化学反应的产物在所述基板(4)的表面上形成层，其中，提供所述两个气流并且馈入相同的气体分配容积(11)中，从而在所述气体分配容积(11)内形成活性气体的具有不同浓度的区域，其特征在于，所述两个气流在运载气体中含有不同的活性气体或者具备不同浓度的同一种活性气体。
2.一种在至少一个基板(4)上沉积至少一个层的方法，其中，包含至少一种活性气体的第一气流通过至少一个第一进气口(39)馈入进气机构(10)的至少一个气体分配容积(11)中，并且至少一个第二气流通过至少一个第二进气口(25、28)馈入进气机构(10)的至少一个气体分配容积(11)中，其中，所述进气机构(10)具有朝向处理室(8)的排气面(6')，所述排气面具有多个与所述气体分配容积(11)流体连接的排气口(16)，活性气体连同运载气体通过这些排气口进入所述处理室(8)中，并且所述基板(4)布置在所述处理室(8)中，使得进入处理室(8)中的活性气体的物理反应或化学反应的产物在所述基板(4)的表面上形成层，其中，提供所述两个气流并且馈入相同的气体分配容积(11)中，从而在所述气体分配容积(11)内形成活性气体的具有不同浓度的区域，其特征在于，所述第一和第二进气口(39、25、28)如此布置并且所述第一和第二气流被调节，使得从这些排气口(16)流出的气流相对于所述排气面(6')的中心沿着方位角的方向在运载气体中具有保持不变的活性气体的浓度并且相对于所述中心沿径向在运载气体中具有不同浓度的活性气体。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两个气流中的至少一个气流包含运载气体，通过所述运载气体稀释活性气体，或者至少两个气流中的每个气流都包含在运载气体中的浓度不同的活性气体。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过所述第二进气口(25、28)仅将运载气体馈入所述气体分配容积(11)中。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述活性气体具有第III主族的元素，并且将具有第V主族的元素的第二活性气体馈入所述第二气体分配容积(13)中，并且两种活性气体通过所述排气口(16)被馈入所述处理室(8)中。
6.根据权利要求1、2、3或5之一所述的方法，其特征在于，在运载气体中的不同浓度的活性气体的气流在至少三个、四个或者五个同心地围绕中心布置的区域中被馈入所述处理室(8)中。
7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在至少一个层(4)的沉积过程中，多个气流中的至少一个气流中的活性气体的浓度发生改变。
8.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在沉积所述层时观察到所述基板(4)的弯曲，并且根据所述基板(4)的弯曲程度改变多个气流中的至少一个气流中的活性气体的浓度。
9.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述气体分配容积(11)通过节流板(40)分为上部区段和下部区段，其中，所述第一气流被馈入所述上部区段中，并且所述第二气流被馈入所述下部区段中，或者两个气流都馈入所述上部区段中。
10.根据权利要求1至3或5或9之一所述的方法，其特征在于，由运载气体和活性气体组成的处理气流被均匀地分为一个或多个气流，并且将用于稀释的附加的运载气体馈入至少一个气流中。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，附加的运载气体最多为处理气流的2％或1％。
12.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，使用气体分配元件(24、27、29)用于馈入第一和/或第二气流，所述气体分配元件具有多个进气口(39、28)，气流从这些进气口进入所述气体分配容积(1)中，所述气体分配容积具有与所述排气面(6')的延伸平面平行的方向分量和/或具有远离所述排气面(6')指向的方向分量。
13.一种用于在至少一个基板(4)上沉积至少一个层的设备，所述设备具有进气机构(10)，所述进气机构具有朝向所述处理室(8)的排气面(6')，所述排气面具有多个与所述进气机构(10)的气体分配容积(11)流体连接的排气口(16)，所述设备还具有具备朝向所述处理室(8)的承载侧的基座(3)，用于容纳待涂覆的基板(4)，并且所述设备还具有气体混合系统，所述气体混合系统具有质量流控制器(32、33、34、37)、至少一个用于活性气体的气体源(30)和至少一个用于运载气体的气体源(31)，通过所述气体混合系统能够提供包含活性气体的第一气流并且将所述第一气流馈入所述第一输入管路(35)中，所述第一输入管路通过至少一个第一进气口(39)通入所述气体分配容积(11)中，并且通过所述气体混合系统能够提供第二气流并且将所述第二气流馈入第二输入管路(36、38)中，所述第二输入管路通过第二进气口(25、28)通入相同的气体分配容积(11)中，其特征在于，所述质量流控制器(32、33、34、37)布置为，使得通过两个输入管路(35；36、38)将运载气体中的两种不同的活性气体或者将运载气体中的浓度不同的同一种活性气体馈入所述气体分配容积(11)中。
14.根据权利要求13所述的设备，其特征在于，活性气体的气体源(30)既与所述第一输入管路(35)流体连接也与所述第二输入管路(36、38)流体连接，并且运载气体的气体源(31)与所述第一或第二输入管路(35；36、38)中的至少一个输入管路流体连接，或者活性气体的另外的气体源与所述第二输入管路(36、38)流体连接。
15.根据权利要求13或14之一所述的设备，其特征在于，与所述第二输入管路(36、38)流体连接的第二进气口(25、28)布置在围绕排气面(6')的几何中心的同心的线上或者同心的区域中。
16.一种用于在至少一个基板(4)上沉积至少一个层的设备，所述设备具有进气机构(10)，所述进气机构具有朝向所述处理室(8)的排气面(6')，所述排气面具有多个与所述进气机构(10)的气体分配容积(11)流体连接的排气口(16)，所述设备还具有具备朝向所述处理室(8)的承载侧的基座(3)，用于容纳待涂覆的基板(4)，并且所述设备还具有气体混合系统，所述气体混合系统具有质量流控制器(32、33、34、37)、至少一个用于活性气体的气体源(30)和至少一个用于运载气体的气体源(31)，通过所述气体混合系统能够提供包含活性气体的第一气流并且将所述第一气流馈入所述第一输入管路(35)中，所述第一输入管路通过至少一个第一进气口(39)通入所述气体分配容积(11)中，并且通过所述气体混合系统能够提供第二气流并且将所述第二气流馈入第二输入管路(36、38)中，所述第二输入管路通过第二进气口(25、28)通入相同的气体分配容积(11)中，其特征在于，一个或多个第二输入管路(36、38)连通所述气体分配元件(24、27、29)中，所述气体分配元件是布置在所述分配容积(11)中的容积，该容积构成所述第二进气口(25、28)，并且一个或多个气体分配元件(24、27、29)在同心地围绕排气面(6')的几何中心延伸的区域中延伸。
17.一种用于在至少一个基板(4)上沉积至少一个层的设备，所述设备具有进气机构(10)，所述进气机构具有朝向所述处理室(8)的排气面(6')，所述排气面具有多个与所述进气机构(10)的气体分配容积(11)流体连接的排气口(16)，所述设备还具有具备朝向所述处理室(8)的承载侧的基座(3)，用于容纳待涂覆的基板(4)，并且所述设备还具有气体混合系统，所述气体混合系统具有质量流控制器(32、33、34、37)、至少一个用于活性气体的气体源(30)和至少一个用于运载气体的气体源(31)，通过所述气体混合系统能够提供包含活性气体的第一气流并且将所述第一气流馈入所述第一输入管路(35)中，所述第一输入管路通过至少一个第一进气口(39)通入所述气体分配容积(11)中，并且通过所述气体混合系统能够提供第二气流并且将所述第二气流馈入第二输入管路(36、38)中，所述第二输入管路通过第二进气口(25、28)通入相同的气体分配容积(11)中，其特征在于，所述至少一个第一进气口(39)连通所述气体分配容积(11)的上部区段，并且所述第二输入管路(36、38)连通所述气体分配容积(11)的通过节流板(40)与所述上部区段分开的下部区段。
18.根据权利要求13至17之一所述的设备，其特征在于，所述气体分配容积(11)与所述气体源(30)相连，在所述气体源中存储有具有第III主族的元素的活性气体，并且与布置在所述排气面(6')中的多个排气口(16)流体连接的第二气体分配容积(13)与气体源相连，在该气体源中存储有具有第V主族的元素的第二活性气体。
19.根据权利要求13至18之一所述的设备，其特征在于，所述第一进气口(39)配属中央的进气位置(12)，或者多个第一进气口(39)配属中央的气体分配元件(29)，并且所述第二进气口(28)由至少一个气体分配元件(24、27、29)构成，所述至少一个气体分配元件(24、27、29)以布置在所述气体分配容积(11)中的容积的形式向所述气体分配容积中分配第二气流，所述第二气流在至少一个进气位置(23、26)处被馈入所述气体分配元件(24、27)中。
20.根据权利要求13至19之一所述的设备，其特征在于，所述第一或第二进气口(25、28、39)产生具有流动方向的气流，所述气流具有以下方向分量，所述方向分量横向于从气体分配容积(11)向排气面(6')流动的气流的流动方向和/或所述方向分量远离所述排气面(6')指向。
21.根据权利要求16至20之一所述的设备，其特征在于，所述气体分配元件(24，27)沿着围绕所述排气面(6')的几何中心的同心的线延伸，并且所述气体分配元件具有多个进气口(25，28)，这些进气口连通围绕所述几何中心的环形区域。
22.根据权利要求16至21之一所述的设备，其特征在于，两个、三个、四个或五个气体分配元件(29)围绕中央的进气位置(12)或者围绕中央的进气机构同心地布置。
23.根据权利要求16至22之一所述的设备，其特征在于，设有测量装置(41)，通过所述测量装置能够测量所述基板(4)的弯曲，并且设有控制装置(42)，通过所述控制装置根据所述基板(4)的弯曲改变所述第一或第二气流中的活性气体的浓度。
24.一种用于在至少一个基板(4)上沉积至少一个层的设备，所述设备具有进气机构(10)，所述进气机构具有朝向所述处理室(8)的排气面(6')，所述排气面具有与所述进气机构(10)的多个平行地并排地布置的气体分配容积(11)流体连接的多个排气口(16)，所述设备还具有具备朝向所述处理室(8)的承载侧的基座(3)，用于容纳待涂覆的基板(4)，并且所述设备还具有气体混合系统，所述气体混合系统具有质量流控制器(32、33、34、37)、至少一个用于活性气体的气体源(30)和至少一个用于运载气体的气体源(31)，通过所述气体混合系统能够提供包含活性气体的第一气流并且将所述第一气流馈入所述第一输入管路(35)中，所述第一输入管路通过至少一个第一进气口(39)通入所述气体分配容积(11)中，其特征在于，第二输入管路(36、38)通过第二进气口(25、28、29)通入多个气体分配容积(11)中的至少一些气体分配容积中，其中，所述质量流控制器(32、33、34、37)布置为，使得通过两个输入管路(35；36、38)将两种不同的活性气体或者将浓度不同的同一种活性气体馈入所述气体分配容积(11)中，或者通过所述第二管路(36、38)仅将稀释气体馈入所述气体分配容积(11)中。
25.根据权利要求24所述的设备，其特征在于，用于馈入所述第一气流的第一馈入位置(12)布置在所述气体分配容积(11)的中央，并且用于馈入所述第二气流的两个第二馈入位置(23)分别布置在所述气体分配容积(11)的端部处。
26.一种设备或方法，其特征在于上述权利要求中任一项所述的一个或多个技术特征。
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