CN1849410A - 用于竖流型转盘式反应器的烷基挤出流 - Google Patents

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Abstract

在一个用于在基片(3)上生长外延层的转盘式反应器(1)中，在距离圆盘旋转轴不同径向距离的位置处流向基片的气体速度基本相同。流向远离轴的圆盘部分(10a)的气体中，反应气(4)的浓度高于流向靠近轴的圆盘部分(10d)，使得距离轴(14)不同距离的基片表面部分每单位面积所接收反应气(4)的量基本相同。在反应器内达到了所需的流动式样，同时能够在基片上均匀地沉积和生长外延膜。

Description

用于竖流型转盘式反应器的烷基挤出流
本发明技术领域
本发明涉及金属有机化学气相沉积反应器。更具体来说，本发明涉及转盘式反应器，在此反应器中将一种或多种气体注射到旋转基片的表面上，从而在其上生长外延层。
发明背景
通常将垂直高速转盘式反应器(在此反应器中将一种或多种气体向下注射到在反应器内旋转的基片表面上)用于金属有机化学气相沉积(MOCVD)。特别是已经发现可将垂直圆盘式CVD反应器用于许多种外延化合物，这些外延化合物包括半导体单膜和多层结构的各种组合，例如激光器和LED。在这些反应器中，位于基片支架上方的一个或多个注射器提供预先确定的气流，该气流一旦与基片接触，便会在基片表面上沉积外延材料层。
对于较大的晶片，转盘式反应器使用几个位于基片之上的注射器。注射器通常位于晶片上方，在沿相对于基片支架中轴的一个或多个晶片径向轴的各种位置上。通常对于不同的注射器，将源反应物材料注射入反应器的速率各自不同，使到达基片表面的反应物的摩尔量相同。因此，一些反应物注射器的气体速度可与其它注射器不同。贴切地说，这种反应物速度的变化是由注射器的相对位置造成的。由于固定着基片的反应器支架以预定的转速旋转，在任意特定的时间内，位于支架外部边缘附近的注射器所覆盖的支架上的表面区域要大于靠近支架中心的注射器所覆盖的区域。因此，外部注射器的反应物气体速度通常大于内部注射器，从而保持所需的均一性。例如，相邻注射器之间独立的注射器气体速度可能最多相差3-4倍。
尽管气体速度的不同能够帮助确保层厚度更加均匀，然后也可能由于注射器流速的不同在其之间造成湍流。同时，造成层厚不均匀、反应物浪费或反应物先期缩合之类负面影响的危险性也随之增加。
发明内容
本发明一个方面提供一种反应器。根据本发明该方面的反应器优选包括腔室和安装成用于在该腔室内移动、最优选绕轴转动的基片支架。所述基片支架适用于固定一个或多个基片，最优选使将要进行处理的基片基本与轴垂直地放置。根据本发明该方面的反应器需要包括气流发生器，用来在腔室内以基本均匀的速度朝向基片支架输送一种或多种气流。
最优选对气流发生器进行设置，使所述一种或多种气体包括载气和反应气，使得所述一种或多种气流的不同部分所含反应气的浓度不同。当使基片支架绕轴转动时，需要对气流发生器进行设置，从而在距离轴不同的径向距离处提供具有不同反应气浓度的所述一种或多种气流。在朝向基片支架靠近轴部分的气体中，载体浓度较大，反应气浓度较小，在朝向基片载体一部分的气体中，需要反应气有高浓度。
气流发生器可包括在距离轴不同的距离上与腔室相连的多个气体进口，还包括一个或多个与所述进口相连的反应气源以及一个或多个与至少一个进口相连的载气源。
本发明另一方面包括基片的处理方法。根据本发明该方面的方法需要包括使基片支架绕轴旋转，同时将要进行处理的一个或多个基片固定在该支架上，使基片与所述轴基本垂直地放置。该方法还包括向腔室内导入反应气和载气，使所述气体在所述腔室内以一股或多股气流的形式在距离所述轴不同轴向距离处，以基本均匀的速度流向所述表面。对一股或多股气流进行设置，使得基片表面距离轴不同径向距离处的不同部分在每单位时间每单位面积所接收反应气的量基本相同。最优选导入载气和反应气的步骤包括将至少一些反应气与载气混合，使得朝向基片表面径向靠外部分的气体中反应气的浓度，高于流向靠近轴的表面径向靠内部分的气体中的反应气浓度。
根据本发明上述方面，优选的反应气和方法能够在处理基片支架表面时，例如在转盘式基片支架的表面上提供均匀的反应气分布，同时避免由于不同的反应气速度造成的湍流。
附图简述
图1A显示根据本发明一实施方式的反应器的示意图。
图1B是图1A的实施方式中所用基片支架的俯视图。
图2显示根据本发明另一实施方式的反应器的部分截面图。
图3是沿图2线3-3的部分视图。
图4是根据本发明另一实施方式反应器所用板的部分仰视图。
图5A显示根据本发明又一实施方式的反应器的部分截面图。
图5B是沿图5A线5B-5B的截面图。
图6，7和8是与图4类似的视图，但是显示了根据本发明其它实施方式的反应器中所用板的部分。
本发明实施方式
图1所述的根据本发明一实施方式的设备包括反应室1和基片支架2。反应室包括顶壁16和排气口11。基片支架2安装在腔室1内，用于绕中轴14旋转，基片支架2与旋转驱动系统12相连，从而可以绕轴14旋转。基片支架2限定了处理面18，该处理面18通常是垂直于轴14、朝着顶壁16的平面圆盘。图1仅显示了处理面18的一部分。反应室1装有用于促进所需外延生长反应的其它常规元件(未显示)，例如用于将基片支架保持在高温下的加热系统，温度监测装置和压力监测装置。该设备的这些特征可以是美国新泽西州Somerset的Emcore有限公司销售的商标为TURBODISC的反应器中所用的种类。
该反应器具有多个通过顶壁16、与腔室内部相连的气流进口8a-8d。在图1的实施方式中，各进口是单独的口，这些口的方向与中轴14平行，向下朝向支架的处理面18，各进口的口径相同。气流进口8a-8d沿从中轴14径向延伸的同一平面排列。该同一平面是由轴14和径向线17所限定、沿垂直于轴14方向延伸的平面。气流进口8a-8d例如在径向上以均匀的隔距h互相隔开。每个进口8对准处理面18不同的环形区域。因此，最外面的即第一进口8a对准距离轴14最远的最外区域10a；进口8b对准下一区域10b；进口8c对准区域10c，进口8d对准距离轴14最近的最内部区域10d。尽管为了清楚说明起见，在图1中用虚线表示这些区的边缘，但是这些区域通常不会在基片支架上以可视的形式表示出来。
反应器包括多个反应气源6a-6d，每个气源都适于以预定的质量流速提供反应气。能够以预定流速提供反应气的装置均可使用。在所示结构中，各反应气源6a-6d是限流装置，所有的反应气源均与同一反应气供应源4(例如装有一定压力的该气体的容器)相连。各气源6a-6d中所结合的限流装置可包括任何常规的流量控制结构，例如固定节流孔、可手动调节的阀或与反馈控制系统(未显示)相连的自动控制阀或计量泵。当反应气是从液相蒸发制得的时候，每个反应气源可包括独立的蒸发器以控制蒸发速率，或者各气源可包括上述限流装置，所有这些均与同一蒸发器相连。
所述反应气可以是需要注入反应器、从而在反应器内参与基片沉积的任何气体、蒸气或材料。更具体来说，反应气可以是适于处理基片表面的任何气体。例如，当所需的处理是外延生长之类的半导体层生长时，反应气包含将要生长的半导体的一种或多种组分。例如，反应气可包含用于化合物半导体沉积的一种或多种金属烷基化合物。反应气可以是多种化学物质的混合物，可包含惰性的非活性组分。当所需反应包括基片表面蚀刻时，反应气可包含能够与基片表面材料反应的组分。
能应用本发明的材料体系的种类可包括例如GaAs、GaP、GaAs1-xPx、Ga1-yAlyAs、Ga1-yInyAs、AlAs、InAs、InP、InGaP、InSb、GaN、InGaN等之类III-V族半导体的外延生长。然而，本发明还可用于其它体系。这些体系包括II-VI族化合物，例如ZnSe、CdTe、HgCdTe、CdZnTe、CdSeTe等；IV-IV族化合物，例如SiC、金刚石、和SiGe；氧化物，例如YBCO、BaTiO、MgO2、ZrO、SiO2、ZnO和ZnSiO；和金属，例如Al、Cu和W。另外，制得的材料可用于许多种电子用途和光电用途，包括高亮度发光二极管(LED)、激光器、太阳能电池、光电阴极、HEMT和MESFET。
还提供了载气源7a-7d。载气源7a-7d可与反应气源的结构类似，可与同一载气供应源5相连。每个气流进口8a-8d与一个反应气源6a-6d和一个载气源7a-7d相连。例如，进口8a与反应气源6a和载气源7a相连，进口8d与反应气源6d和载气源7d相连。
载气可以是在具有将要施加到基片上的反应器的腔室内不会参与沉积反应的任何所需载气，例如反应中的惰性气体或非参与性气体，或者载气可以是例如反应气本身，作为反应中的非速率限制性参与试剂(participant)，该反应气可以任何所需的量供给，只要该反应气的量在所需温度、压力和反应条件下超过反应器中的速率限制量(rate limiting quantity)。
在根据本发明一方面的方法中，将平面薄圆盘形的基片3放置在基片支架2的处理面18上，使基片3覆盖处理面18，基片3要处理的面向上，朝向顶壁16。优选基片3的暴露面与周围的处理面共面或几乎共面。例如，放置于处理面18上的呈较薄晶片形式的基片3具有暴露的向上表面，该表面仅比处理面18的周围部分高出晶片3的厚度。基片支架2的处理面18可包括深度约等于晶片厚度的孔穴或凹陷(未显示)。
当基片支架2和基片3处于反应所需的温度，而且腔室1内位于进行特定反应所需的低于大气压的压力下，开启反应气源6a-6d和载气源7a-d，向进口8a-8d供气。向各进口供应的反应气4和载气5混合形成混合气流9a-9d，从各进口8a-8d流出。从进口流出的气流9a-9d沿平行于轴14的轴向向下流入腔室中，冲击在处理面和基片3的暴露表面上。来自不同进口8a-8d的气流9a-9d冲击处理面18的不同区域10a-10d。例如，来自进口8a的气流9a主要冲击在最内部的区域10a上，气流9b、9c和9d分别主要冲击在区域10b、10c和10d上。因此，尽管气流9a-9d互相融合形成流向基片支架的基本连续的径向伸展气流或气流帘，但是来自各进口8a-8d的独立气流通向处理表面18的不同区域10a-10d。换而言之，冲击在处理面18最内部区域10d上的气体主要由来自进口8d的气流8d的气体组成，冲击在区域10b上的气体主要由来自进口8b的气流9b的气体组成，等等。当基片支架2以预定的转速旋转时，支架2在绕轴14不同圆周位置的不同部分与气流9a-9d对齐，使得在所有圆周位置上处理面18在气流9a-9d中的暴露情况全部相同。
为了使暴露的基片3表面的不同区域具有相等的反应速率，在处理面18的所有区域10a-10d上，每单位面积处理面每单位时间应提供相等量的反应气4。然而，不同气体出口所提供的区域10a-10d具有不相等的面积。例如，与处理面边缘相邻的区域10a的表面积大于与轴相邻的区域10d。因此，对反应气源6a-6d的反应气流量进行选择，使来自不同进口8a-8d的气流9a-9d具有不同的反应气流量。除非另外说明，本讨论中所涉及的流量是摩尔流量。摩尔流量表示每单位时间气体的摩尔数(或单原子气体的原子数)。对反应气源6a进行设置，以较大的流量向进口8a流出的气流9a提供反应气，反应气源6d以较大的流量向进口8d流出的气流d提供反应气。反应气源6b和6c以中等流量提供反应气。换而言之，反应气流量相对于反应器1基片支架2的旋转中轴14和用来提供反应气的气体进口8a-8d之间的距离而增大。
将载气源7a-7d设计成以不同的流量向不同的进口8a-8d提供载气5。对载气流量进行选择，使各气流9a-9d的速度相等。对于给出相等的气流横截面积的相同结构的进口，从各进口8a-8d流出的气流9a-9d的体积流量应当相等。
进行一级近似，假设这些气体接近理想气体，则各气流中气体的体积流量与气流中的总摩尔流量(即反应器摩尔流量和载气摩尔流量之和)成比例。因此，为了使所提供的气流具有相同的总摩尔流量，从而具有相同的速度，载气源7d向进口8d提供的载气摩尔流量必须大于载气源7a向进口8a提供的载气摩尔流量。提供给进口8d并结合到气流9d中的较大的载气流量补偿了反应气源6d向进口8a提供的较小的反应气流量(相对于反应气源6a)。
换而言之，各气流具有相同的总体积流量，但是其中反应气的浓度不同。冲击到最大的区域10a上的气流9a具有最高的反应气流量和最低的载气流量，冲击在最小的区域10d上的气流9d具有最低的反应气浓度，因此具有最高的载气流量。
图1中用条13a-13d表示了这种设置。条13d的总长度C表示从进口8d流出的气流9d的总摩尔流量或体积流量。该条深色部分的长度表示气流中反应气的摩尔流量，条的白色部分表示同一气流9d中载气的摩尔流量。类似地，条13a、13b和13c分别表示气流9a、9b和9c的组成和流量。所有条13的总长度C是相等的，但是条13a、13b和13c表明了气流9c、9b和9a中逐渐增大的反应气摩尔流量vc、vb和va，以及逐渐降低的载气摩尔流量ic、ib、ia。通过提供反应气浓度不同但是总气体速度相同的各种气流9a-9d，该体系避免了湍流和其它由气流速度不同造成的流动不规则，向处理面的各区域每单位面积所提供反应气的摩尔流量基本相等。
因此，在处理面18所有部分上的晶片3的暴露表面每单位时间每单位面积接受到的反应气的量基本相同。因此，在所有暴露的晶片表面3上反应以基本均匀的速率进行。例如，当反应包括外延生长之类的层沉积时，沉积的层以基本均匀的速率在各暴露表面上生长。
该体系可进行改变，在每单位表面积每单位时间下输送不等量的反应气。例如，反应器内的气流模式可包括一些在处理面上或处理面附近沿径向向外方向、离开轴14的流。这种流可用于将一些未反应的反应气从最内测区域10d输送到最外侧区域10a。为了补偿这种影响，可对气源进行调节，向最内侧的区域输送略多的反应气，使最内侧气流9d中的反应气浓度增至高于达到每单位时间具有相等反应气流所需的浓度。在此情况下，反应气流和反应气浓度将不会完全与距离轴14的径向距离成比例。然而，该体系将使用具有不同浓度但是相同速度的多股气流提供向下的或轴向的流动气帘，该气帘在不同的径向位置具有基本均匀的速度，但是反应气浓度不同。
在另一变体中，来自最外侧进口8a的气流中的反应气浓度将为100％，因此冲击在最外区域上的向下流动的气体完全由反应气组成，不含载气。在此情况下，可省去与进口8a相连的载气源7a。同样，上述原理可用于导向更多或更少区域的更多或更少的气体进口。
在根据本发明另一实施方式的设备中，见图2和图3，气流进口并非像图1所示那样位于旋转轴一侧的径向平面上。在图2和图3的实施方式中，最外侧的气体进口108a位于基片支架102旋转轴114的一侧，距离轴有很远的径向距离，下一个气体进口108b位于轴114的相对侧，但是与轴的径向距离较短。进口108c和108d距离轴114的轴向距离较短，它们也位于轴两侧的同一直径219上(图3)。此处，不同的气流109a-109d冲击在处理面118具有不同面积的不同区域上。以上述相同的方式对从载气源107a-107d流出的载气以及从反应气源106a-106d流出的反应气进行选择，从而提供具有不同反应气浓度和流量、但速度相同的气流109a-109d。在另一变体中，气体进口可以是两个成套设备，中轴两侧各一套，每套设备包括用于将气体导向处理面所有区域上的气体进口的全部。可以提供两套以上的气体进口，例如位于两条直径上的四套进口。在另一变体中(图4)，不同的气体进口36a、36g可沿不同的半径17a-17g分布在距离中轴114不同径向距离的位置上。
在上述设备中，每股气流都是通过在将混合气体通入反应室之前，混合载气和反应气而形成的。然而并非必须如此。在图5A和5B的设备中，最内侧的气体进口208d包括两个通过反应器顶壁216的独立开口：反应气口230d和载气口232d。反应气口230d与反应气源206d相连，而载气口232d与载气源207d相连。口230d和232d的位置相邻，从而在气体进入反应室内201后，通过口232d导入的载气立即与通过口230d导入的反应气相混合，形成朝向下方处理面218相关区域的混合气流。每个其它进口208a-208c均由类似的一对口组成，以相同的方式操作。
图5A和5B所示设备还包括位于反应室210内顶壁216和处理面之间的多孔板215。根据美国专利第6,197,121号(其说明书参考结合入本文)较为详细的讨论，这种多孔板可包括例如由一组冷却剂导管支承的金属网筛。该多孔板具有朝向顶壁216的上游侧即进口侧，还具有朝向基片支架202(朝向图5A中图示的底部)的下游侧。多孔板215与顶壁隔开。一组隔离壁250在进口208a-208d附近的顶壁216和多孔壁215之间延伸。隔离壁250将多孔壁的上游空间细分为空间254a-254d。每个气体进口208a-208d在一个这样的空间中开口。另外的壁256将空间254a-254d与位于多孔板上游的其它空间258(图5B)分隔。
在操作中，通过各进口提供的载气和反应气在该进口相连的空间内混合，通过与该空间对齐的多孔板区域。例如，由进口208d提供的混合气体(该混合气体包括来自口230d的反应气体和来自口232d的载气)向下通过多孔板215区域，以气流209d的形式从注射板的下游侧到达处理面，该气流主要冲击在处理面218最内侧区域210d。来自进口208c、208b和208d的气体分别以相同的方式在空间254c、254b和254a内混合形成气流209c、209b和209a，这些气流冲击处理面的其它区域。尽管图5A为了清楚说明起见，分别描绘了独立的流，但是在实际中，在从多孔板215到处理面的图中气流会放射状地散开并互相融合。此处，要对各气源提供的载气和反应气的流量进行选择，使各气流209的总流量基本相等，从而各气流的速度基本相等，但是各气流中反应气的浓度不相等。在此结构中，也可在绕中轴214圆周隔开的其它位置上安装其它的载气和反应器进口208′组。每个这种组的排列方式与进口208a-208d相同。也可通过与其它空间258相连的其它进口(未显示)导入生长过程中所用的其它气体。这些其它气体可以与载气和反应气同时导入，也可在其它时间，在过程的其它步骤中导入。
可使用具有进口(例如上图1A和2所示的)的类似多孔板。
在根据另一实施方式的设备中(图6)，用构成进口的口来控制各气流中的气体量。在此实施方式中，最外侧的气体进口308a包括反应气口330a和载气口332a，各个其它的气体进口308b、308c和308d包括类似成对的口。构成各气体进口的口的位置相邻。这些口沿同一径向线317排列。所有的反应气口330a、330b、330c和330d与同一导管306相连，该导管与一反应气供应源相连，从而以基本相同的压力向所有的反应气口供应反应气。类似地，所有的载气口332a、332b、332c和332d与同一导管307相连，该导管与一载气供应源相连，从而以基本相同的压力向所有的载气口供应载气。这些口的尺寸不同，因此它们的流阻也不同。最外侧气体进口308a的反应气口330a较大，具有较低的流阻，最外侧气体进口的载气口332a较小，因此具有较高的流阻。因此，从这些口中、即从气体进口308a流出的气流将结合大比例的反应气和小比例的载气。相反地，最内侧气体进口308d的反应气口330d较小，具有高流阻，该进口的载气口332d较大，具有高流阻。从进口308d流出的气流将具有较大比例的载气。从图6可以看出，反应气口330的尺寸沿离开轴314的径向向外方向(即从处理表面最小区域到最大区域的方向)逐渐增大，从而反应气口的流阻沿此方向逐渐减小。相反地，载气口的流阻在此方向上逐渐增大。因此该设备将提供总流量(载气+反应气)基本相等、但反应气浓度不等的气流，该气流冲击在处理面的不同区域上。可如上所述沿多条径向线提供多组口，从而绕腔室的圆周提供多股这种流。
在另一变体中(图7)，独立的口被延伸通过顶板432的载气通道432和反应气通道430代替。在图7中可看到这些通道的下游端(这些通道在反应室内的开口端)。这些通道并排排列。载气通道432与载气导管407相连，反应气通道430与反应气导管406相连。导管407和406分别与载气和反应气供应源相连。载气通道432的宽度w432沿离开轴414的径向向外方向逐渐减小。因此，载气通道对载气沿通道下游方向(图7中垂直于纸面向外的方向)流动的流阻沿径向向外的方向逐渐增大。反应气通道的宽度沿径向向外的方向逐渐增大，因此反应气通道对反应气下游流动的流阻沿径向向外的方向逐渐减小。在操作中，较大量的反应气通过反应气通道430径向靠外的部分，较少量的载气通过载气通道432径向靠外的部分。相反地，少量的反应气和大量的载气通过通道径向靠内的部分。载气和反应气混合形成向下(图7中垂直于纸面向外的方向)流动的气流，该气流在每单位径向距离上具有基本恒定的总流量，在所有径向位置上具有基本恒定的速度，但是其中反应气浓度沿径向向外方向逐渐增大。
如图8所示，根据本发明另一实施方式的反应气具有与图7所示通道类似的反应气通道530和载气通道532。然而，在图8的反应器中，这些通道在其径向范围内的宽度恒定。反应气通道530中填有筛网或其它多孔结构531，这些筛网或其它多孔结构531的孔隙率沿离开轴514的径向向外方向逐渐增大。因此，通道530对反应气向下游流动的流阻沿径向向外方向逐渐减小。载气通道532中填有多孔结构533，该多孔结构533的孔隙率沿径向向外的方向逐渐减小，从而其流阻沿此方向逐渐增大。其实际效果与图7所述的效果相同。可以对通道的其它特征进行改变，使通道沿径向范围的流阻有类似的变化。例如，通道可在不同的径向位置具有挡板或局部阻碍。在另一变体中，各通道下游方向以及内边缘和外边缘的长度可以不同。例如，当通道延伸通过板时，板厚度可在径向方向改变，从而改变通道的长度，从而改变通道在径向上的流阻。
尽管本文已结合具体实施方式对本发明进行了描述，但是应当理解这些实施方式仅是用于说明本发明的原理和应用。因此应当理解可以在不背离所附权利要求书所限定的本发明精神和范围的基础上对列举的实施方式进行大量修改。
工业应用
本发明可用于电子制造工业以及需要通过在电子元件上的材料外延生长而大量制造电子元件的领域。本发明可用于例如在用作电子元件的硅芯片上外延生长材料的垂直圆盘反应器。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种用于处理基片的反应器，该反应器包括：
反应室；
安装在该反应室内的基片支架，从而可以将至少一个基片安装在基片支架上；
与所述反应室相连的多个气体进口；
一个或多个与所述进口相连的反应气源和一个或多个与至少一个所述进口相连的载气源，对所述气源和进口进行构建和设置，使得各进口向所述室内的基片支架导出气流，在这些被所述进口定向的气流中，所述反应气的浓度和质量流量不同，但是该气流的速度基本相同；对所述进口和所述气源进行设置，并使得各所述气流的反应气质量流量与所述处理面相关区域的面积成比例。
2.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述基片支架具有结合了多个面积不等的区域的处理面，对所述进口进行设置，使各股所述气流与所述区域中不同的区域相关，并冲击不同的区域。
3.如权利要求2所述的反应器，其特征在于，对所述进口和气源进行设置，使所述气流中的第一气流冲击在所述区域中具有第一面积的第一区域上，所述气流中的第二气流冲击在所述区域中具有大于所述第一面积的第二面积的第二区域上，使得所述气流中的第二气流的反应气质量流量大于所述第一气流的反应气质量流量。
4.如权利要求2所述的反应器，其特征在于，对所述进口和所述气源进行设置，使各气流的反应气质量流量与所述处理面相关区域的面积成正比，同时总气体速度保持恒定。
5.如权利要求2所述的反应器，其特征在于，所安装的基片支架能够绕轴旋转，所述处理面基本垂直于所述的轴，所述进口设置成使所述气流以基本平行于所述轴的方向流动。
6.如权利要求5所述的反应器，其特征在于，所述进口位于距所述轴不同径向距离的位置。
7.如权利要求6所述的反应器，其特征在于，所述进口设置成使所述气流定向于基本沿一共同的平面流动，所述共同的平面从所述轴基本径向延伸。
8.如权利要求1所述的反应器，还包括注射板，该注射板具有上游面和下游面，所述注射板至少是部分多孔的，所述注射板位于所述进口和所述基片支架之间的腔室内，该注射板的上游面朝向所述进口，使得从所述进口通向所述基片支架的气体通过所述注射板到达所述下游面，从所述下游面到达所述基片支架。
9.如权利要求8所述的反应器，其特征在于，所述进口中的至少一个包括与所述一个或多个反应气源中的一个相连的反应气口，以及与所述一个或多个载气源中的一个相连的载气口，所述口向所述腔室敞开，使得通过所述反应气口导入的反应气与通过所述载气口导入的载气混合，形成混合气流，该混合气流从所述注射板的下游面流出。
10.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述进口中的至少一个包括公共口，该公共口向所述腔室敞开，与所述一个或多个反应气源中的一个相连，还与所述一个或多个载气源中的一个相连。
11.一种处理基片的反应器，该反应器包括：
腔室；
一个安装成用于在该腔室内移动的基片支架，所述基片支架适用于固定一个或多个基片；
用来输送气流的气流发生器，所述气流在气流内的不同位置上具有基本均匀的速度但具有不同的反应气浓度，所述气流发生器设置成使腔室内的气流朝向基片支架；
所述基片支架安装成用于绕轴作旋转运动，所述气流发生器适合提供所述气流，该气流在距所述轴不同径向距离的位置具有不同的反应气浓度。
12.如权利要求11所述的反应器，其特征在于，所述气流发生器适合提供所述气流，该气流中反应气的浓度与所述气流发生器距所述轴的径向距离成正比。
13.如权利要求11所述的反应器，其特征在于，所述气流发生器产生沿平行于所述轴的轴向向下流入所述腔室的气流。14.如权利要求11所述的反应器，其特征在于，所述气流发生器包括多个互相隔开的气流进口，以及与所述气流进口相连的不同气源，对所述气源进行设置，使得不同进口提供的气体具有不同的反应气浓度，同时总气体速度基本保持恒定。
15.如权利要求11所述的反应器，其特征在于，所述气流发生器包括限定出具有下游方向的载气通道和具有下游方向的反应气通道的结构，所述反应气通道靠近所述载气通道延伸；所述载气源通过所述载气通道与腔室内部相连，从而使进入腔室的载气能够沿下游方向通过该载气通道，所述反应气源通过所述反应气通道与所述腔室相连，从而使进入腔室的反应气能够沿下游方向通过该反应气通道，每条所述通道对沿下游方向流过通道的气体具有流阻，载气通道的流阻沿离开所述轴的径向向外方向逐渐增大，反应气通道的流阻沿径向向外的方向逐渐减小。
16.如权利要求15所述的反应器，还包括阻流结构，该阻流结构包括板，所述载气通道以载气缝隙的形式延伸通过该板，所述反应气通道以载气缝隙的形式延伸通过该板，所述各条缝隙具有与径向向外方向横切的宽度，载气缝隙的宽度沿向外的方向逐渐减小，反应气缝隙的宽度沿向内的方向逐渐减小。
17.一种在基片上生长外延层的反应器，该反应器包括：
反应室；
可移动地安装在该反应室内、用于绕轴旋转的基片支架，从而可将至少一个基片安装在该基片支架上；
以第一反应气流量提供第一反应气的第一反应气源；
以第一载气流量提供第一载气的第一载气源；
与所述腔室相连的所述第一气体进口和所述第一载气源，使第一反应气和第一载气以第一混合气流的形式进入腔室内，所述第一混合气流具有第一混合气流速度；
以第二反应气流量提供第二反应气的第二反应气源；
以第二载气流量提供第二载气的第二载气源；
与所述腔室相连的所述第二反应气源和所述第二载气源，使第二反应气和第二载气以第二混合气流的形式进入腔室内，所述第二混合气流具有与所述第一混合速度基本相等的第二混合速度；
所述反应气源和载气源与所述室相连，使得所述第一混合气流冲击在所述处理面的第一处理区上，所述第二混合气流冲击在所述处理面的第二处理区上，所述第二处理区的面积与所述第一处理区的面积不相等；
对所述第一反应气速度和第二反应气速度进行选择，使得所述第一反应气流量与所述第一处理区面积之比等于所述第二反应气流量与所述第二处理区面积之比。
18.如权利要求16所述的反应器，还包括第二气体进口，其中所述第二载气源与所述腔室相连，使得第二反应气与第二载气以第二混合气流的形式进入腔室内，所述第一气体进口和所述第二气体进口产生的所述第一混合气流和所述第二混合气流分别沿平行于所述轴的轴向向下进入所述腔室内。
19.一种处理基片的反应器，该反应器包括；
腔室；
可旋转地安装在所述腔室内用于绕轴旋转的基片支架，所述基片支架包括用来固定将要进行处理的一个或多个基片的处理面；
气体供应装置，该装置用来将反应气和载气导入所述腔室内，使所述气体在所述腔室内以一股或多股气流的形式流向所述处理面，所述一股或多股气流的速度基本均一，但是使得位于不同径向位置的处理面的不同部分每单位时间每单位面积所收到的所述反应气的量基本相同；
操作所述气体供应装置，从而混合至少一些所述反应气与所述载气，使得流向所述处理面径向向外部分的气体中反应气的浓度高于流向所述处理面径向向内部分的气体中反应气的浓度。
20.如权利要求19所述的反应器，其特征在于，所述气流发生器产生沿平行于所述轴的轴向向下流入所述腔室的气流。
21.一种处理基片的方法，该方法包括：
使基片支架绕轴旋转，同时将一个或多个基片固定在所述支架上，使基片将要进行处理的一个或多个表面与所述轴基本垂直地放置；
向所述腔室内导入反应气和载气，使所述气体在所述腔室内以一股或多股气流的形式在距所述轴不同轴向距离处，以基本均匀的速度流向所述一个或多个表面，使得所述一个或多个表面在距所述轴不同径向距离处的不同部分在每单位时间每单位面积所接收反应气的量基本相同；
将至少一些所述反应气与所述载气混合，使得流向所述一个或多个表面径向向外部分的气体中反应气的浓度高于流向所述一个或多个表面径向向内部分的气体中反应气的浓度。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述导入步骤包括通过位于距离所述轴不同径向距离处的多个进口向所述腔室内释放气体。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，进行混和步骤，从而在从至少一些所述进口释放气体之前混合载气与反应气，使得从不同进口释放的气流具有不同浓度的载气。
24.如权利要求21所述的方法，还包括以下步骤：保持所述腔室内的反应条件，使得所述反应气在所述基片上反应，从而在所述一个或多个表面上外延生长层，所述层包含源自所述反应气的组分。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述反应气包括金属烷基化合物。
26.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述载气包括氮气。

Claims (26)

1.一种用于处理基片的反应器，该反应器包括：
反应室；
可移动安装在该反应室内的基片支架，从而可以将至少一个基片安装在基片支架上；
与所述反应室相连的多个气体进口；
一个或多个与所述进口相连的反应气源和一个或多个与至少一个所述进口相连的载气源，对所述气源和进口进行构建和设置，使得各进口向所述室内的基片支架导出气流，在这些被所述进口定向的气流中，所述反应气的浓度和质量流量不同，但是该气流的速度基本相同。
2.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述基片支架具有结合了多个面积不等的区域的处理面，对所述进口进行设置，使各股所述气流与所述区域中不同的区域相关，并冲击不同的区域。
3.如权利要求2所述的反应器，其特征在于，对所述进口和气源进行设置，使所述气流中的第一气流冲击在所述区域中具有第一面积的第一区域上，所述气流中的第二气流冲击在所述区域中具有大于所述第一面积的第二面积的第二区域上，使得所述气流中的第二气流的反应气质量流量大于所述第一气流的反应气质量流量。
4.如权利要求2所述的反应器，其特征在于，对所述进口和所述气源进行设置，使各气流的反应气质量流量与所述处理面相关区域的面积成比例。
5.如权利要求2所述的反应器，其特征在于，所安装的基片支架能够绕轴旋转，所述处理面基本垂直于所述的轴，所述进口设置成使所述气流以基本平行于所述轴的方向流动。
6.如权利要求5所述的反应器，其特征在于，所述进口位于距所述轴不同径向距离的位置。
7.如权利要求6所述的反应器，其特征在于，所述进口设置成使所述气流定向于基本沿一共同的平面流动，所述共同的平面从所述轴基本径向延伸。
8.如权利要求1所述的反应器，还包括注射板，该注射板具有上游面和下游面，所述注射板至少是部分多孔的，所述注射板位于所述进口和所述基片支架之间的腔室内，该注射板的上游面朝向所述进口，使得从所述进口通向所述基片支架的气体通过所述注射板到达所述下游面，从所述下游面到达所述基片支架。
9.如权利要求8所述的反应器，其特征在于，所述进口中的至少一个包括与所述一个或多个反应气源中的一个相连的反应气口，以及与所述一个或多个载气源中的一个相连的载气口，所述口向所述腔室敞开，使得通过所述反应气口导入的反应气与通过所述载气口导入的载气混合，形成混合气流，该混合气流从所述注射板的下游面流出。
10.如权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述进口中的至少一个包括公共口，该公共口向所述腔室敞开，与所述一个或多个反应气源中的一个相连，还与所述一个或多个载气源中的一个相连。
11.一种处理基片的反应器，该反应器包括：
腔室；
一个安装成用于在该腔室内移动的基片支架，所述基片支架适用于固定一个或多个基片；
用来输送气流的气流发生器，所述气流在气流内的不同位置上具有基本均匀的速度但具有不同的反应气浓度，所述气流发生器设置成使腔室内的气流朝向基片支架。
12.如权利要求11所述的反应器，其特征在于，所述基片支架安装成用于绕轴作旋转运动，所述气流发生器适合提供所述气流，该气流在距所述轴不同径向距离的位置具有不同的反应气浓度。
13.如权利要求12所述的反应器，其特征在于，所述气流发生器包括多个互相隔开的气流进口，以及与所述气流进口相连的不同气源，对所述气源进行设置，使得不同进口提供的气体具有不同的反应气浓度。
14.如权利要求12所述的反应器，其特征在于，所述气流发生器包括限定出具有下游方向的载气通道和具有下游方向的反应气通道的结构，所述反应气通道靠近所述载气通道延伸；所述载气源通过所述载气通道与腔室内部相连，从而使进入腔室的载气能够沿下游方向通过该载气通道，所述反应气源通过所述反应气通道与所述腔室相连，从而使进入腔室的反应气能够沿下游方向通过该反应气通道，每条所述通道对沿下游方向流过通道的气体具有流阻，载气通道的流阻沿离开所述轴的径向向外方向逐渐增大，反应气通道的流阻沿径向向外的方向逐渐减小。
15.如权利要求14所述的反应器，其特征在于，所述阻流结构包括板，所述载气通道以载气缝隙的形式延伸通过该板，所述反应气通道以载气缝隙的形式延伸通过该板，所述各条缝隙具有与径向向外方向横切的宽度，载气缝隙的宽度沿向外的方向逐渐减小，反应气缝隙的宽度沿向内的方向逐渐减小。
16.一种在基片上生长外延层的反应器，该反应器包括：
反应室；
可移动地安装在该反应室内的基片支架，从而可将至少一个基片安装在该基片支架上；
以第一反应气流量提供第一反应气的第一反应气源；
以第一载气流量提供第一载气的第一载气源；
与所述腔室相连的所述第一气体进口和所述第一载气源，使第一反应气和第一载气以第一混合气流的形式进入腔室内，所述第一混合气流具有第一混合气流速度；
以第二反应气流量提供第二反应气的第二反应气源；
以第二载气流量提供第二载气的第二载气源；
与所述腔室相连的所述第二反应气源和所述第二载气源，使第二反应气和第二载气以第二混合气流的形式进入腔室内，所述第二混合气流具有与所述第一混合速度基本相等的第二混合速度。
17.如权利要求16所述的反应器，其特征在于，所述基片支架限定了适合将所述一个或多个基片固定在其上的处理面，
所述反应气源和载气源与所述腔室相连，使得所述第一混合气流冲击在所述处理面的第一处理区上，所述第二混合气流冲击在所述处理面的第二处理区上，所述第二处理区的面积与所述第一处理区的面积相等；
对所述第一反应气速度和第二反应气速度进行选择，使得所述第一反应气流量与所述第一处理区之比等于所述第二反应气流量与所述第二处理区之比。
18.一种处理基片的反应器，该反应器包括：
腔室；
可旋转地安装在所述腔室内用于绕轴旋转的基片支架，所述基片支架包括用来固定将要进行处理的一个或多个基片的处理面；
气体供应装置，该装置用来将反应气和载气导入所述腔室内，使所述气体在所述腔室内以一股或多股气流的形式流向所述处理面，所述一股或多股气流的速度基本均一，但是使得位于不同径向位置的处理面的不同部分每单位时间每单位面积所收到的所述反应气的量基本相同。
19.如权利要求18所述的设备，其特征在于，操作所述气体供应装置，从而混合至少一些所述反应气与所述载气混合，使得流向所述处理面径向向外部分的气体中反应气的浓度高于流向所述处理面径向向内部分的气体中反应气的浓度。
20.一种处理基片的方法，该方法包括：
使基片支架绕轴旋转，同时将一个或多个基片固定在所述支架上，使基片将要进行处理的一个或多个表面与所述轴基本垂直地放置；
向所述腔室内导入反应气和载气，使所述气体在所述腔室内以一股或多股气流的形式在距所述轴不同轴向距离处，以基本均匀的速度流向所述一个或多个表面，使得所述一个或多个表面在距所述轴不同径向距离处的不同部分在每单位时间每单位面积所接收反应气的量基本相同。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述导入步骤包括将至少一些所述反应气与所述载气混合，使得流向所述一个或多个表面径向向外部分的气体中反应气的浓度高于流向所述一个或多个表面径向向内部分的气体中反应气的浓度。
22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述导入步骤包括通过位于距离所述不同径向距离处的多个进口向所述腔室内释放气体。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，进行混和步骤，从而在从至少一些所述进口释放气体之前混合载气与反应气，使得从不同进口释放的气流具有不同浓度的载气。
24.如权利要求20所述的方法，还包括以下步骤：保持所述腔室内的反应条件，使得所述反应气在所述基片上反应，从而在所述一个或多个表面上外延生长层，所述层包含源自所述反应气的组分。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述反应气包括金属烷基化合物。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述载气包括氮气。
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