EP4291688A1

EP4291688A1 - Cvd-reaktor mit einem in einer vorlaufzone ansteigenden prozesskammerboden

Info

Publication number: EP4291688A1
Application number: EP22709603.9A
Authority: EP
Inventors: Levin David Richard Johannes BEE
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2021-02-11
Filing date: 2022-02-04
Publication date: 2023-12-20
Also published as: TW202236477A; US20240102164A1; WO2022171529A1; CN116888299A; DE102021103245A1; KR20230141861A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen CVD-Reaktor mit einem eine Kühleinrichtung (12, 16, 17) aufweisenden Gaseinlassorgan (1), welches in eine Prozesskammer (2) mündende Gasaustrittsöffnungen (14) aufweist, wobei die Prozesskammer (2) eine unmittelbar an das Gaseinlassorgan (1) angrenzende Vorlaufzone (V) und eine sich daran in einer Strömungsrichtung (S) eines aus den Gasaustrittsöffnungen (14) in die Prozesskammer (2) eintretenden Prozessgases anschließende Prozesszone (P) aufweist, in welcher ein oder mehrere Lagerplätze (14) zur Lagerung von Substraten (6) angeordnet sind, wobei die Vorlaufzone (V) einen ersten Bodenabschnitt (10) aufweist, der unmittelbar an das Gaseinlassorgan (1) angrenzt und einen zweiten Bodenabschnitt (11) aufweist, der zwischen dem ersten Bodenabschnitt (10) und der Prozesszone (P) angeordnet ist. Um beim Abscheiden von beispielsweise Siliziumkarbid die Bildung von parasitären Belegungen zu Beginn der Vorlaufzone zu unterbinden, wird vorgeschlagen, dass der erste Bodenabschnitt (10) in Strömungsrichtung (S) ansteigt, sodass sich die Höhe der Prozesskammer ausgehend vom Gaseinlassorgan zunächst vermindert.

Description

Beschreibung

CVD-Reaktor mit einem in einer Vor lauf zone ansteigenden Prozesskammerboden

Gebiet der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft einen CVD-Reaktor mit einem eine Kühlein richtung aufweisenden Gaseinlassorgan, welches in eine Prozesskammer mün- dende Gasaustrittsöffnungen aufweist, wobei die Prozesskammer eine unmit telbar an das Gaseinlassorgan angrenzende Vorlaufzone und eine sich daran in einer Strömungsrichtung eines aus den Gasaustrittsöffnungen in die Prozess kammer eintretenden Prozessgases anschließende Prozesszone aufweist, in welcher ein oder mehrere Lagerplätze zur Lagerung von Substraten angeordnet sind, wobei die Vorlaufzone einen ersten Bodenabschnitt aufweist, der unmit telbar an das Gaseinlassorgan angrenzt und einen zweiten Bodenabschnitt auf weist, der zwischen dem ersten Bodenabschnitt und der Prozesszone angeord net ist.

[0002] Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen in einem CVD-Reaktor verwendbaren Ringkörper.

Stand der Technik

[0003] Einen CVD-Reaktor der gattungsgemäßen Art wird in der DE 102014104218 Al beschrieben. In einem nach außen gasdichten Gehäuse ist eine Prozesskammer angeordnet, die nach oben hin von der Unterseite einer Prozesskammerdecke und nach untenhin von einer Oberseite eines Suszeptors begrenzt ist. Mittels eines Gaseinlassorganes, welches im Zentrum der Prozess kammer angeordnet sein kann, werden Prozessgase in die Prozesskammer ein gespeist. Die Prozessgase sind bevorzugt Hydride und/ oder Chloride der IV. Hauptgruppe. Bei den Prozessgasen kann es sich aber auch um Hydride der

V. Hauptgruppe und metallorganische Verbindungen der III. Hauptgruppe oder um Elemente der II. und VI. Hauptgruppe handeln. Die Prozessgase wer den mittels eines Trägergases, beispielsweise Wasserstoff oder Stickstoff, oder einem Edelgas durch Gasaustrittsöffnungen des Gaseinlassorganes in die Pro zesskammer eingespeist. Das Gaseinlassorgan wird mittels eines Kühlmittels, insbesondere eines flüssigen Kühlmittels, gekühlt, um zu vermeiden, dass die Prozessgase sich innerhalb des Gaseinlassorganes zerlegen beziehungsweise miteinander reagieren. Hierzu kann vorgesehen sein, dass eine Gasauslasswand des Gaseinlassorganes Kühlkanäle aufweist, durch die ein Kühlmittel hin durchströmt. Ein unterer Abschnitt des Gaseinlassorganes kann eine Kühl mittel-Verteilerkammer aufweisen, mittels derer das Kühlmittel in die Kühl kanäle verteilt wird. Der untere Abschnitt des Gaseinlassorganes kann in einer Vertiefung des Suszeptors einliegen. Die Vertiefung kann auch von einem Ring umgeben sein oder von einem Ringteil gebildet sein. Der Ring oder das Ringteil bildet einen ersten Bodenabschnitt einer Vorlaufzone, an den sich ein zweiter Bodenabschnitt der Vorlaufzone in einer Strömungsrichtung des Prozessgases durch die Prozesskammer anschließt. Der zweite Bodenabschnitt grenzt an einen Prozessabschnitt an, in dem sich die zu beschichtenden Substrate befin den. Der Suszeptor, der aus Graphit oder einem anderen elektrisch leitenden und/ oder wärmeleitenden Material besteht, wird mittels einer Heizeinrichtung von unten beheizt. Mit der von der Heizeinrichtung zugeführten Wärme wer den die auf Substratträgern liegenden Substrate auf eine Prozesstemperatur auf geheizt. Es entwickeln sich ein erster Wärmefluss vom Suszeptor durch die Prozesskammer zur Prozesskammerdecke und ein zweiter Wärmefluss von der Prozesszone durch die Vorlaufzone hin zum gekühlten Gaseinlassorgan. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Vorlaufzonentemperatur mittels ge eigneter Maßnahmen zu beeinflussen, um zu vermeiden, dass sich dort parasi täre Belegungen von Reaktionsprodukten der Prozessgase bilden. Zusammenfassung der Erfindung

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen anzugeben, mit denen sich die Bildung parasitärer Belegungen im strömungsaufwärtigen Bereich der Vorlaufzone vermindern lässt.

[0005] Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Er- findung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Lösung sind, sondern auch eigenständige Lösun gen der Aufgabe darstellen.

[0006] Bei dem eingangs genannten CVD-Reaktor des Standes der Technik ragt der eine Kühlmittelkammer aufweisende Abschnitt des Gaseinlassorgans in eine Verhefung, die einen stufenförmigen Rand ausbildet. Der Prozess kammerboden erstreckt sich von einem unmittelbar an das Gaseinlassorgan angrenzenden radial innersten Bereich bis in die Prozesszone auf einem einheit lichen Niveau, sodass die Höhe der Prozesskammer über die gesamte Prozess kammer einen einheitlichen Wert besitzt. [0007] Erfindungsgemäß soll der Boden der Prozesskammer in dem unmittel bar an das Gaseinlassorgan angrenzenden ersten Bodenabschnitt kein einheit liches Niveau besitzen, sondern in Strömungsrichtung ansteigen und insbeson dere von einem ersten Niveau auf ein zweites Niveau ansteigen, sodass sich in dem Bereich des ersten Abschnittes die Prozesskammerhöhe mit zunehmen- dem Abstand vom Gaseinlassorgan vermindert. Das erste Niveau kann durch den Vertiefungsboden oder durch eine Ebene der unteren Stirnseite des Gasein lassorgans oder durch die Höhe einer Stufe definiert sein. Das zweite Niveau kann durch das Niveau deßniert sein, in welchem sich die zur Prozesskammer weisende Oberfläche des Suszeptors oder Oberflächen von auf dem Suszeptor aufliegenden Abdeckplatten oder Oberflächen der zu beschichtenden Substrate erstrecken. Es ist insbesondere vorgesehen, dass sich die Vorlaufzone vom Gas einlassorgan hin bis zu Lagerplätzen zur Aufnahme der Substrate erstreckt. Die Länge der Vorlaufzone kann somit von dem Abstand zumindest eines Lager platzes zum Gaseinlassorgan definiert sein. Eine Erstreckungslänge des ersten Bodenabschnitts, welcher in Strömungsrichtung ansteigt kann durch den Ab stand des Beginns des zweiten Niveaus vom Gaseinlassorgan definiert sein. Der in Strömungsrichtung ansteigende erste Bodenabschnitt kann unter Ausbildung einer Übergangskante in den zweiten Bodenabschnitt übergehen. Er kann aber auch knickstellenfrei in den zweiten Bodenabschnitt übergehen. Der erste Bodenabschnitt kann hohl oder ballig verlaufen. Er kann aber auch treppen förmig ans teigen. Bevorzugt ist ein glatter, knickstellenfreier Verlauf des Bodenabschnittes, um Wirbelbildung des darüber strömenden Prozessgases zu vermeiden. Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Bodenabschnitt im Querschnitt geradlinig verläuft. Der erste Boden abschnitt kann vom Gaseinlassorgan hin bis zu einem Übergangsbereich, bei spielsweise einer Übergangskante, geradlinig ansteigen. Befindet sich das Gas einlassorgan im Zentrum einer Prozesskammer kann der erste Bodenabschnitt von einer konischen Fläche ausgebildet sein, die das Gaseinlassorgan umgibt. Bei einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der erste Bodenabschnitt über mindestens 10 %, mindestens 20 % oder 30 % +/- 5 % über die Länge der Vorlaufzone erstreckt. Als Folge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Vorlaufzone kann sich der unmittelbar an das Gaseinlass organ angrenzende Bereich des ersten Bodenabschnitts geringer abkühlen, als es bei einem stufenförmigen Übergang vom Boden der Prozesskammer hin zum Vertiefungsboden der Fall ist. Mit der erfindungsgemäßen Anschrägung des ersten Bodenabschnitts wird somit eine Verminderung der Belegung des ersten Bodenabschnittes mit Zerlegungsprodukten erreicht. Eine insbesondere auf einer Kreisbogenlinie verlaufenden Kante des Gaseinlassorgans, die von einer Ecke definiert wird, an der die bevorzugt zylindermantelförmige Gasaus- lasswand an eine nach unten weisende Stirnfläche des Gaseinlassorgans an grenzt, kann einen Abstand zum ersten, insbesondere schräg verlaufenden Bodenabschnitt besitzen. Die Kante kann von einer Kante einer Stufe räumlich beabstandet sein, die den Beginn des ersten Bodenabschnitts definiert. Dieser Abstand ist der Minimalabstand, den der erste Bodenabschnitt zum Gaseinlass organ besitzt. Der Punkt in einer Querschnittsdarstellung, an dem die Stufe in den ersten Bodenabschnitt übergeht, kann unterhalb eines Niveaus liegen, das von der nach unten weisenden Stirnfläche des Gaseinlassorgans definiert wird. Der erste Bodenabschnitt steigt mit zunehmender Entfernung vom Gaseinlass organ kontinuierlich an, bis er seine maximale Höhe erreicht hat. Dieser Höhe entspricht bevorzugt dem Niveau, auf dem sich die Lagerplätze für die Substra te befinden. Es liegt oberhalb der nach unten weisenden Stirnfläche des Gasein lassorgans. Der Winkel des geneigten ersten Bodenabschnitts gegenüber dem sich daran in Strömungsrichtung anschließenden zweiten Bodenabschnitt kann im Bereich zwischen 5 Grad und 20 Grad, bevorzugt in einem Bereich zwischen 10 und 25 Grad oder 15 und 20 Grad liegen.

[0008] Die Unterseite der Prozesskammerdecke kann sich plan in einer Ebene erstrecken. Diese Ebene kann parallel und mit einem Abstand zum Boden der Prozesszone der Prozesskammer verlaufen. Die Unterseite der Prozesskammer decke kann auch parallel zu einem radial äußeren zweiten Bodenabschnitt der Vorlaufzone verlaufen. Der zweite Bodenabschnitt der Vorlaufzone kann auf demselben Niveau verlaufen, auf dem sich auch der Boden der Prozesskammer in der Prozesszone erstreckt. In diesen Abschnitten der Prozesskammer hat die Prozesskammer eine gleichbleibende Höhe. In einer Richtung hin zum Gasein lassorgan vergrößert sich die Höhe der Prozesskammer kontinuierlich oder stufenweise über den Bereich des ersten, insbesondere schräg verlaufenden Bodenabschnitts der Vorlaufzone. In Strömungsrichtung nimmt die Prozess kammerhöhe somit über die Erstreckungslänge des ersten Bodenabschnittes kontinuierlich oder gestuft ab. Das Gaseinlassorgan ist bevorzugt im Zentrum des Suszeptors angeordnet, der gegenüber dem Gaseinlassorgan gedreht werden kann. Der Vertiefungsboden kann einen Abstand zur Unterseite des Gaseinlassorgans aufweisen, sodass sich der Suszeptor frei gegenüber dem Gaseinlassorgan drehen kann. Der erste Bodenabschnitt kann eine sich um das Gaseinlassorgan erstreckende Ringfläche ausbilden, die konisch verläuft. Der erste Bodenabschnitt kann von einem Ringelement ausgebildet sein, das auf einem Grundkörper des Suszeptors aufliegt. Der Suszeptor kann von einem drehantreibbaren Schaft getragen werden. Der erste Bodenabschnitt kann auch von einem Zugteller ausgebildet sein, mit dem der Suszeptor am Schaft befes tigt ist. Dieser Zugteller kann eine kreisscheibenförmige Gestalt aufweisen. Der Zugteller kann eine zentrale Vertiefung ausbilden, in die das Gaseinlassorgan hineinragen kann. Der Rand der Vertiefung bildet den ersten Bodenabschnitt und kann in Radialrichtung nach außen schräg ansteigen. Der erste Bodenab- schnitt kann in einen zweiten Bodenabschnitt übergehen, der sich in einer

Ebene erstreckt. Das Ringelement oder ein scheibenförmiges zentrales Element kann von Abdeckelementen umgeben sein, die eine Fläche des Grundkörpers des Suszeptors abdecken, der sich zwischen dem radial äußeren Rand des Ringelementes beziehungsweise dem scheibenförmigen zenhalen Element und den Substrathaltern erstreckt. Die Substrathalter können in Taschen des Suszep tors beziehungsweise von Abdeckelementen angeordnet sein. In die Böden der Taschen können Gasaustrittsöffnungen münden, aus denen ein Spülgas aus treten kann, um die Substrathalter in einer Schwebe zu halten beziehungsweise um die Substrathalter um ihre Figurenachse drehanzutreiben. [0009] Das Gaseinlassorgan kann aus Metall, Keramik, Quarz oder einem an deren geeigneten Werkstoff bestehen. Es kann eine zylindermantelförmige Gas auslasswand ausbilden. Es können mehrere übereinander angeordnete Gasaus trittszonen vorgesehen sein, die jeweils mit Gasaustrittsöffnungen in der Gasauslasswand mit der das Gaseinlassorgan umgebenden Prozesskammer strömungsverbunden sind, sodass aus den verschiedenen Gasaustrittszonen unterschiedliche Prozessgase in unterschiedlichen Höhen in die Prozesskam mer eingespeist werden können. In der Gasauslasswand können Kühlmittel- kanäle verlaufen, um die Gasauslasswand zu kühlen. In einem unteren Bereich, der bevorzugt vollständig in der Vertiefung einliegt, kann sich eine Kühlmittel kammer befinden, mit der ein durch eine Zuleitung in die Kühlmittelkammer eingespeistes flüssiges Kühlmittel auf Kühlkanäle verteilt wird. Die Kühl mittelkammer kann eine parallel zu einem Boden des Gaseinlassorganes verlau- fende obere Wand besitzen, die die Kühlmittelkammer von einer unmittelbar darüber liegenden Gaseinlasszone trennt. Die die Kühlmittelkammer von der unmittelbar darüber liegenden Gaseinlasszone trennende Trennwand kann in demselben Niveau liegen, in dem sich auch das Niveau des zweiten Boden abschnittes beziehungsweise des Bodens der Prozesszone erstreckt. Die Unter- seite der Kühlmittelkammer beziehungsweise die untere Wand des Gaseinlass organes oder der Vertiefungsboden können ein weiteres Niveau definieren. Der Boden der Prozesskammer erstreckt sich im ersten Bodenabschnitt vom unters ten der beiden Niveaus ansteigend bis zum obersten der beiden Niveaus. Hierdurch vergrößert sich der Abstand zwischen dem unteren Bereich der Außenwand des Gaseinlassorgans, also insbesondere der Außenwand der Kühlmittelkammer von der zur Prozesskammer weisenden Oberfläche des ersten Bodenabschnitts.

[0010] Ein erfindungsgemäßer Ringkörper ist in einem zuvor beschriebenen CVD-Reaktor verwendbar. Der Innendurchmesser des Ringkörpers ist größer, als der Außendurchmesser eines Gaseinlassorganes. Der Außendurchmesser des Ringkörpers ist kleiner, als der Innendurchmesser eines ein- oder mehr teiligen Abdeckelementes, das den Ringkörper umgibt. Es ist bevorzugt vorge sehen, dass der Ringkörper auf einer ebenen Auflagefläche eines Grundkörpers auflegbar ist. An den radial inneren Rand des Ringkörpers grenzt eine Hohl kegelfläche an. Die Hohlkegelfläche entspringt bevorzugt einer radial inneren Wand, die sich auf einer Innenzylinderfläche erstreckt. Die Höhe dieser Wand ist bevorzugt geringer, als 50 % der Materialstärke des Ringkörpers. Zwischen dem radial inneren Rand und dem radial äußeren Rand des Ringkörpers geht die in einer Querschnittsdarstellung eine schräge Randkante der Querschnitts fläche darstellende Hohlkegelfläche unter Ausbildung eines Übergangs in eine ebene Fläche über, die bevorzugt parallel zur Unterseite des Ringkörpers ver läuft. [0011] Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Verwendung eines derarti gen Ringkörpers in einem CVD-Reaktor zur Verminderung parasitärer Bele gungen in der Vorlaufzone.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

[0012] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand bei gefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Schnitt durch die eine Prozesskammer 2 be grenzenden Elemente eines CVD-Reaktors eines ersten Ausfüh rungsbeispiels,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Finie II-II in Figur 1,

Fig. 3 vergrößert den Ausschnitt III in Figur 1,

Fig. 4 eine Darstellung ähnlich der Figur 3 eines zweiten Ausfüh rungsbeispiels. Beschreibung der Ausführungsformen

[0013] Der in den Zeichnungen dargestellte CVD-Reaktor entspricht im Wesentlichen einem CVD-Reaktor gemäß der in der DE 102014104218 Al oder gemäß der auf dem Deckblatt dieser Anmeldung zitierten Schriften offen barten CVD-Reaktor. Der Inhalt dieser Schriften wird deshalb vollinhaltlich mit in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung einbezogen, insbesondere um Merkmale der Beschreibungen mit in die Ansprüche dieser Anmeldung aufzu nehmen. Weitere, in den Zeichnungen nicht dar gestellte Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbei spielen durch andere Verhältnisse von Höhe zu Breite der Prozesskammer oder durch andere Verhältnisse von Länge der Vorlaufzone und Länge der Prozess zone.

[0014] Ein CVD-Reaktor der erfindungsgemäßen Art besitzt ein gasdichtes, insbesondere aus Edelstahl bestehendes Gehäuse, in den mehrere Gaszuleitun gen münden und der zumindest eine Gasableitung aufweist. Durch die in den Zeichnungen nicht dargestellten Gaszuleitungen können Prozessgase, bei spielsweise Hydride, Halide oder metallorganische Verbindungen der IV. Hauptgruppe eingespeist werden. Es können aber auch Hydride der Ele mente der III. Hauptgruppe und metallorganische Verbindungen von Elemen ten der V. Hauptgruppe in ein Gaseinlassorgan 1 eingespeist werden. Das Gas einlassorgan hat mehrere übereinander angeordnete Gaseinlasszonen 15, 15', 15", in die die Prozessgase jeweils zusammen mit einem Trägergas eingespeist werden können. Die Gaseinlasszonen 15, 15', 15" sind von einer Gasauslass wand 13 umgeben, die Gasaustrittsöffnungen 14 aufweist, durch die die Pro zessgase in die das Gaseinlassorgan umgebende Prozesskammer 2 einströmen können. Die Prozessgase durchströmen in einer Strömungsrichtung S die Pro zesskammer 2 bis zu einem nicht dargestellten Gasauslassorgan. [0015] Das Gaseinlassorgan 1 besitzt einen Kühlmittelkanal 16, der mit einer Kühlmittelkammer 12 im Bereich des untersten Abschnittes des Gaseinlass organs 1 verbunden ist. Eine untere Begrenzungswand 24 der Kühlmittelkam mer 12 bildet eine untere Stirnfläche des Gaseinlassorgans 1 aus. Die Kühlmit- telkammer 12 bildet einen Kühlmittelverteiler, um das Kühlmittel in Kühlmit telkanäle 17 der Gasauslasswand 13 zu verteilen. Mittels des durch die Kühlmittelkanäle 16, 17 und die Kühlmittelkammer 12 strömenden flüssigen Kühlmittels wird das Gaseinlassorgan 1 auf Temperaturen gekühlt, bei denen eine Vorzerlegung der Prozessgase vermieden wird. [0016] Unterhalb des Gaseinlassorgans 1 befindet sich eine Grundplatte 18 eines Suszeptors 3. Die Grundplatte 18 ist in den Figuren 1 und 3 einteilig dar gestellt. Sie kann aber auch mehrteilig sein und insbesondere radial ineinander geschachtelte Teile aufweisen. Der Suszeptor 3 erstreckt sich um ein Zentrum Z, wobei das Zentrum Z im Zentrum des Gaseinlassorgans 1 liegt. [0017] Der Suszeptor 3 ist um das Zentrum Z drehantreibbar. Hierzu kann der

Suszeptor 3 von einem Schaft getragen werden, der um seine Achse drehange- trieben werden kann.

[0018] Im Bereich des Zentrums Z besitzt der Suszeptor 3 beziehungsweise die ein oder mehrteilige Grundplatte 18 eine Vertiefung 9 mit einem Vertiefungs- boden 9'. Der Vertiefungsboden 9' ist von einer ebenen Unterseite des Gasein lassorgans 1 beziehungsweise der unteren Wand 24 um einen Abstand c beab- standet.

[0019] Auf dem das Gaseinlassorgan umgebenden Bereich des Grundkörpers 18 liegen mehrere ineinandergeschachtelte Ringkörper 19, 20. Es ist aber auch möglich, dass das Gaseinlassorgan 1 lediglich von einem Ringkörper umgeben ist. Der mindestens eine Ringkörper 19, 20 erstreckt sich über einen Radial abstand b um das Gaseinlassorgan 1. Der Radialabstand b kann die in Strö mungsrichtung S gemessene Länge einer Vorlaufzone V sein. Die Vorlaufzone V erstreckt sich über den Abstand der Prozesskammer 2, der sich zwischen Gaseinlassorgan 1 und den ein oder mehreren Lagerplätzen 4 zur Lagerung von zu beschichtenden Substraten 6 erstreckt. Die Lagerplätze 4 können von Sub- strathaltern 5 ausgebildet sein, die in bekannter Weise auf Gaspolstern auflie gen können und von Gasströmen drehangetrieben werden können.

[0020] Während ein innerer Ringkörper 19 einstückig ausgebildet sein kann, kann ein äußerer Ringkörper 20 ein- oder mehrteilig aus gebildet sein. Der äuße re Ringkörper 20 kann eine sich auf einer Kreisbogenlinie verlaufende radial innere Begrenzungslinie aufweisen. Die radial äußere Begrenzungslinie kann von einer Kreisbogenform abweichen und beispielsweise die Taschen zur Auf nahme der Substrathalter 5 zumindest teilweise umfassen. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der innere Ringkörper 19 mehrstückig ausgebildet ist und insbesondere aus gleich gestalteten Elementen, die in Umfangsrichtung um das Gaseinlassorgan 1 angeordnet sind.

[0021] Ein Innenring 19 kann beispielsweise an ein oder mehrere Abdeck elemente 20 angrenzen, die wiederum an die Lagerplätze 4 oder an die Lager- plätze 4 bildenden Substratträger 5 angrenzen. Es sind mehrere sich auf einer Umfangslinie um das Zentrum angeordnete Substrathalter 5 vorgesehen.

[0022] Erfindungs gemäß besitzt die Prozesskammer 2 einen unmittelbar an das Gaseinlassorgan 1 angrenzenden Bereich 10, der einen ersten Bodenab schnitt ausbildet, der eine radiale Länge a besitzt, die zumindest 10 % der radia- len Länge b der Vorlaufzone V entspricht. Bevorzugt beträgt die radiale Länge a zumindest 20 % oder zumindest 30 % der radialen Länge der Vorlaufzone V. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt die ra diale Länge etwa 30 % der radialen Länge der Vorlaufzone V. Gegenüber einer Horizontalebene kann die Oberfläche des ersten Bodenabschnittes 10 um einen Winkel von 10 Grad bis 25 Grad geneigt sein. Es sind aber auch kleinere oder größere Neigungswinkel vorgesehen. Ein bevorzugter Neigungswinkel ist 17,5 Grad.

[0023] Der unmittelbar an das Gaseinlassorgan 1 angrenzende Bereich 10 un terscheidet sich von dem radial weiter äußeren Bereich 11 des Prozesskammer bodens 3' dadurch, dass der weiter äußere Bereich 11 in einer Ebene verläuft. Der an das Gaseinlassorgan 1 unmittelbar angrenzende Bereich 10 steigt in Richtung der Strömungsrichtung S an. Bei nicht dargestellten Ausführungsbei spielen kann der Bereich 10 treppenförmig, hohl gewölbt oder ballig gewölbt ansteigen. Beim Ausführungsbeispiel verläuft der Boden der Prozesskammer 2 im Bereich des Bodenabschnittes 10 in einer Querschnittsdarstellung entlang einer schräg zu einer Rotationsebene des Suszeptors 3 geneigten Linie, die bevorzugt eine Gerade ist. Als Folge des schräg verlaufenden Bereichs hat die Höhe der Prozesskammer 2 unmittelbar benachbart zum Gaseinlassorgan 1 eine erste Höhe Hl, die größer ist, als eine zweite Höhe H2, die die Prozess kammer 2 im Bereich eines sich an den ersten Bodenabschnitt 10 anschließen den zweiten Bodenabschnitt 11 aufweist.

[0024] Der Vertiefungsboden 9' kann ein erstes Niveau definieren, welches weiter von einem durch den Verlauf der Unterseite 7 der Prozesskammerdecke 7 definierten Vergleichsniveau entfernt ist, als ein zweites Niveau des Prozess kammerbodens, in welchem sich der radial äußere Bereich der Vorlaufzone V beziehungsweise die Prozesszone P erstreckt. Das zweite Niveau kann etwa auf der Höhe einer Trennwand 23 zwischen unterster Gaseinlasszone 15 und Kühlmittelkammer 12 verlaufen. Der Beginn des ansteigenden Bereichs des ersten Bodenabschnitts 10 kann von einer kleinen Stufe ausgebildet sein, mit der der Vertiefungsboden 9' in den ansteigenden Bodenabschnitt 10 übergeht. Der Winkel, den die geneigte Fläche des ersten Bodenabschnitts 10 gegenüber der den ersten Bodenabschnitt 10 umgebenden vom zweiten Bodenabschnitt 11 gebildeten Ebene ist so gewählt, dass sich an einer Übergangskante 22 zwischen dem ersten Bodenabschnitt 10 und dem zweiten Bodenabschnitt 11 keine Wir bel bilden. Der Bodenabschnitt 10 verläuft somit bevorzugt derart geneigt zum zweiten Bodenabschnitt 11, dass sich eine laminare Strömung über den Boden abschnitten 10 und 11 ausbildet. [0025] Bei dem in der Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel beginnt der

Anstieg des ersten, geneigten Bodenabschnitts 10 auf dem Niveau der nach unten weisenden Stirnfläche des Gaseinlassorgans 1, also etwa im Bereich der unteren Wand 24. Der geneigte Bodenabschnitt 10 erstreckt sich bis zu einem höheren Niveau, welches unterhalb einer Trennwand 23, also im Bereich der Kühlmittelkammer 12, liegt. Dieses Niveau kann aber auch auf dem Niveau der Trennwand 23 liegen, die die Kühlmittelkammer 12 von der Gaseinlasszone 15" trennt. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Ring 19 materialeinheitlich von einem als Zugplatte 21 ausgebildeten Grundkörper 18 ausgebildet. Ein äu ßerer Abschnitt der Zugplatte 21 kann ein Abdeckelement 20 untergreifen, wie es die Figur 4 zeigt. Im Zentrum der Zugplatte 21 greift ein Zugelement an, mit dem die Zugplatte 21 nach unten in Richtung auf den Schaft kraftbeaufschlagt wird.

[0026] Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders zum Ab scheiden von SiC und insbesondere von dotiertem SiC. Bei diesem Prozess hat die Vorlaufzone V einen kritischen Einfluss auf den Dotierstoffeinbau. Durch den vergrößerten Abstand, insbesondere des ersten Bodenabschnittes 10 zum Gaseinlassorgan 1, wird eine Abscheidung von Zerlegungsprodukten der Prozessgase vor der Prozesszone wirksam vermindert. Obwohl man beim Reaktordesign in der Regel bemüht ist, der Prozesskammer eine über ihre ge samte Erstreckung gleichbleibende Höhe zu geben, hat sich überraschend ge zeigt, dass eine Höhenverminderung der Prozesskammer im unmittelbar an das Gaseinlassorgan 1 angrenzenden Bereich zu einer Verminderung der Ver armung der Gasphase durch Vordeposition führt.

[0027] Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zu mindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigen- ständig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombina tionen auch kombiniert sein können, nämlich:

[0028] Ein CVD-Reaktor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Bodenabschnitt 10 in Strömungsrichtung S ansteigt.

[0029] Ein CVD-Reaktor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Bodenabschnitt 10 von einem ersten Niveau, in welchem ein Vertiefungsboden 9' einer Vertiefung 9, in welche das Gaseinlassorgan 1 hineinragt, liegt, oder in welchem eine untere Wand 24 des Gaseinlassorgans 1 liegt, zu einem zweiten Niveau, in welchem der zweite Bodenabschnitt 11 liegt, über eine Erstreckungs länge a des ersten Bodenabschnitts 10 von mindestens 10 %, mindestens 20 % oder 30 % +/- 5 % der Länge b der Vorlaufzone V ansteigt und/ oder mit einem Winkel von 10 bis 25 Grad ansteigt.

[0030] Ein CVD-Reaktor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass eine plane Unterseite T einer Prozesskammerdecke 7 eine erste Abstandshöhe Hl zum in der Strömungsrichtung gesehen Beginn des ersten Bodenabschnitts 11 und eine zweite Abstandshöhe H2 zum Ende des ersten Bodenabschnitts beziehungs- weise zum Beginn des zweiten Bodenabschnitts 11 besitzt und/ oder parallel zu einer zur Prozesskammer 2 weisenden Oberseite von Substratträgern 5 verläuft, und/ oder dass der Abstand der Prozesskammerdecke 7 mit zunehmender Ent fernung vom Gaseinlassorgan 1 über eine Erstreckungslänge a des ersten Bodenabschnitts 10 kontinuierlich oder gestuft von einer ersten Abstandshöhe Hl bis zu einer zweiten Abstandshöhe H2 abnimmt.

[0031] Ein CVD-Reaktor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gasein lassorgan 1 im Zentrum Z der Prozesskammer 2 angeordnet ist, in der Prozess zone P mehrere Substratträger 5 ringförmig um das Gaseinlassorgan 1 ange- ordnet sind und der erste Bodenabschnitt 10 eine das Gaseinlassorgan 1 umgebende Ringfläche ausbildet.

[0032] Ein CVD-Reaktor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die zur Prozesskammer 2 weisende Oberfläche des ersten Bodenabschnitts 10 glatt und/ oder bis auf lediglich eine Übergangs kante 22 knickstellenfrei verläuft. [0033] Ein CVD-Reaktor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste

Bodenabschnitt 10 von einem um das Gaseinlassorgan 1 angeordneten Innen ring 19 ausgebildet ist, der auf einem Grundkörper 18 des Suszeptors 3 aufliegt und/ oder dass ein den ersten Bodenabschnitt 10 ausbildender Innenring 19 von ein oder mehreren Abdeckelementen 20 umgeben ist, welche Abdeckelemente 20 an Lagerplätze 4 angrenzen.

[0034] Ein CVD-Reaktor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der erste Bodenabschnitt 10 von einem scheibenförmigen Zentralelement 21 ausgebildet ist, welches materialeinheitlich eine Vertiefung 9 ausbildet, in welche das Gas einlassorgan 1 hineinragt. [0035] Ein CVD-Reaktor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gasein lassorgan 1 mehrere übereinander angeordnete Gaseinlasszonen 15, 15' auf weist, die jeweils auf einer Zylindermantelfläche angeordnete Gasaustritts öffnungen 14 aufweisen und/ oder dass die Gasaustrittsöffnungen 14 in einer ein oder mehrere Kühlmittelkanäle 17 aufweisenden Gasauslasswand 13 des Gaseinlassorganes 1 angeordnet sind und/ oder dass unterhalb ein oder mehre ren Gaseinlasszonen 15, 15', 15" des Gaseinlassorgans 1 eine Kühlmittelkammer 12 angeordnet ist, wobei der Abschnitt des Gaseinlassorgans 1, in dem die Kühlmittelkammer 12 liegt, vollständig oder zum größten Teil in der Vertiefung 9 angeordnet ist und/ oder dass die Differenz zwischen zweitem Niveau und erstem Niveau größer ist, als die in Achsrichtung bezogen auf das Zentrum Z der Prozesskammer 2 gemessene Höhe der Kühlmittelkammer 12 ist.

[0036] Ein CVD-Reaktor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Suszeptor 3 um das Zentrum Z drehantreibbar ist und/ oder dass die kreisscheibenförmigen Substratträger 5 um ihre jeweiligen Zentren Z drehantreibbar sind.

[0037] Ein Ringkörper, der dadurch gekennzeichnet ist, dass an den radial inneren Rand des Ringkörpers 19 ein auf einer Hohlkegelfläche verlaufender Flächenabschnitt 10 angrenzt, der unter Ausbildung eines Übergangs 22 in eine sich bis zum radial äußeren Rand des Ringkörpers 19 erstreckende ebene Fläche 11 übergeht.

[0038] Ein Ringkörper, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Übergang 22 eine Übergangskante ist, die einen Abstand zum radial inneren Rand des Ring körpers 19 besitzt, der 40 % bis 60 % der Breite des Ringkörpers 19 entspricht und/ oder dass der Ringkörper 19 eine sich auf einer Innenzylinderfläche er- streckende radial innere Wand 25 aufweist, die eine Höhe besitzt, die geringer ist, als 50 % des Abstandes der ebenen Fläche 11 von einer ebenen Unterseite 26 des Ringkörpers 19.

[0039] Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in KombinaÜon untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/ beigefügten Prioritäts unterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender An meldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbe sondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/ oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Erfindung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vor stehenden Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbe sondere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehr lich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden können.

Liste der Bezugszeichen

1 Gaseinlassorgan 23 Trennwand

2 Prozesskammer 24 untere Wand

3 Suszeptor 25 Wand

3' Prozesskammerboden 26 Unterseite

4 Lagerplatz

5 Substratträger

6 Substrat

7 Prozesskammerdecke 7' Unterseite

8 Heizeinrichtung Hl Höhe der Prozesskammer

9 Vertiefung H2 Höhe der Prozesskammer

9' Vertiefungsboden P Prozesszone

10 erster Bodenabschnitt V Vorlaufzone

11 zweiter Bodenabschnitt S Strömungsrichtung

12 Kühlmittelkammer Z Zentrum

13 Gasauslasswand

14 Gasaustrittsöffnung a Erstreckungslänge des ersten

15 Gaseinlasszone Bodenabschnitt 15' Gaseinlasszone b Erstreckungslänge der Vor 15" Gaseinlasszone laufzone

16 Kühlmittelkanal c Abstand zwischen Vertie

17 Kühlmittelkanal fungsboden und Unterseite

18 Grundkörper des Gaseinlassorgans

19 Innenring

20 Abdeckelement

21 Zentralelement

22 Übergangskante

Claims

Ansprüche

CVD-Reaktor mit einem eine Kühleinrichtung (12, 16, 17) aufweisenden Gaseinlassorgan (1), welches in eine Prozesskammer (2) mündende Gasaustrittsöffnungen (14) aufweist, wobei die Prozesskammer (2) eine unmittelbar an das Gaseinlassorgan (1) angrenzende Vorlaufzone (V) und eine sich daran in einer Strömungsrich tung (S) eines aus den Gasaustrittsöffnungen (14) in die Prozesskammer

(2) eintretenden Prozessgases anschließende Prozesszone (P) aufweist, in welcher ein oder mehrere Lagerplätze (14) zur Lagerung von Substraten (6) angeordnet sind, wobei die Vorlaufzone (V) einen ersten Bodenabschnitt (10) aufweist, der unmittelbar an das Gaseinlassorgan (1) angrenzt und einen zweiten Bo denabschnitt (11) aufweist, der zwischen dem ersten Bodenabschnitt (10) und der Prozesszone (P) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bodenabschnitt (10) in Strö mungsrichtung (S) ansteigt.

CVD-Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bodenabschnitt (10) von einem ersten Niveau, in welchem ein Vertie fungsboden (9) einer Verhefung (9), in welche das Gaseinlassorgan (1) hineinragt, liegt, oder in welchem eine untere Wand (24) des Gaseinlass organs (1) liegt, zu einem zweiten Niveau, in welchem der zweite Boden abschnitt (11) liegt, über eine Erstreckungslänge (a) des ersten Bodenab schnitts (10) von mindestens 10 %, mindestens 20 % oder 30 % +/-5 % der Länge (b) der Vorlaufzone (V) ansteigt und/ oder mit einem Winkel von 10 bis 25 Grad ansteigt.

3. CVD-Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass eine plane Unterseite (7') einer Prozesskammerdecke (7) eine erste Abstandshöhe (Hl) zum in der Strömungsrichtung gesehen Beginn des ersten Bodenabschnitts (11) und eine zweite Abstandshöhe (H2) zum Ende des ersten Bodenabschnitts beziehungsweise zum Beginn des zweiten Bodenabschnitts (11) besitzt.

4. CVD-Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass eine plane Unterseite (7') einer Prozesskammerdecke (7) parallel zu einer zur Prozesskammer (2) weisenden Oberseite von Sub- stratträgern (5) verläuft.

5. CVD-Reaktor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Prozesskammerdecke (7) mit zunehmender Entfernung vom Gaseinlassorgan (1) über eine Erstreckungslänge (a) des ersten Bodenab schnitts (10) kontinuierlich oder gestuft von dieser ersten Abstandshöhe (Hl) bis zur zweiten Abstandshöhe (H2) abnimmt.

6. CVD-Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Gaseinlassorgan (1) in einem Zentrum (Z) der Pro zesskammer (2) angeordnet ist, in der Prozesszone (P) mehrere Substrat träger (5) ringförmig um das Gaseinlassorgan (1) angeordnet sind und der erste Bodenabschnitt (10) eine das Gaseinlassorgan (1) umgebende Ring fläche ausbildet.

7. CVD-Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die zur Prozesskammer (2) weisende Oberfläche des ersten Bodenabschnitts (10) glatt und/ oder bis auf lediglich eine Über- gangskante (22) knickstellenfrei verläuft.

8. CVD-Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der erste Bodenabschnitt (10) von einem um das Ga seinlassorgan (1) angeordneten Innenring (19) ausgebildet ist, der auf ei nem Grundkörper (18) des Suszeptors (3) aufliegt.

9. CVD-Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass ein den ersten Bodenabschnitt (10) ausbildender In nenring (19) von ein oder mehreren Abdeckelementen (20) umgeben ist, welche Abdeckelemente (20) an Lagerplätze (4) angrenzen.

10. CVD-Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der erste Bodenabschnitt (10) von einem scheibenför migen Zentralelement (21) ausgebildet ist, welches materialeinheitlich eine Vertiefung (9) ausbildet, in welche das Gaseinlassorgan (1) hineinragt.

11. CVD-Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Gaseinlassorgan (1) mehrere übereinander ange- ordnete Gaseinlasszonen (15, 15') aufweist, die jeweils auf einer Zylin dermantelfläche angeordnete Gasaustrittsöffnungen (14) aufweisen und/ oder dass die Gasaustrittsöffnungen (14) in einer ein oder mehrere Kühlmittelkanäle (17) aufweisenden Gasauslasswand (13) des Gaseinlass organes (1) angeordnet sind und/ oder dass unterhalb ein oder mehreren Gaseinlasszonen (15, 15', 15") des Gaseinlassorgans (1) eine Kühlmittel kammer (12) angeordnet ist, wobei der Abschnitt des Gaseinlassorgans (1), in dem die Kühlmittelkammer (12) liegt, vollständig oder zum größten Teil in der Vertiefung (9) angeordnet ist und/ oder dass die Differenz zwi schen zweitem Niveau und erstem Niveau größer ist, als die in Achsrich- hmg bezogen auf das Zentrum (Z) der Prozesskammer (2) gemessene

Höhe der Kühlmittelkammer (12) ist.

12. CVD-Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Suszeptor (3) um das Zentrum (Z) drehantreibbar ist und/ oder dass die kreis scheibenförmigen Substratträger (5) um ihre jeweiligen Zentren (Z) drehantreibbar sind.

13. In einem CVD-Reaktor verwendbarer Ringkörper (19), dessen Innen durchmesser größer ist, als der Außendurchmesser eines Gaseinlassorgans (1) und dessen Außendurchmesser kleiner ist, als der Innendurchmesser eines ein- oder mehrteiligen Abdeckelementes (20), und der auf einen das Gaseinlassorgan (1) umgebenden Abschnitt eines Grundkörpers (18) auf- legbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an den radial inneren Rand des

Ringkörpers (19) ein auf einer Hohlkegelfläche verlaufender Flächenab schnitt (10) angrenzt, der unter Ausbildung eines Übergangs (22) in eine sich bis zum radial äußeren Rand des Ringkörpers (19) erstreckende ebene Fläche (11) übergeht.

14. Ringkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Über gang (22) eine Übergangskante ist, die einen Abstand zum radial inneren Rand des Ringkörpers (19) besitzt, der 40 % bis 60 % der Breite des Ring körpers (19) entspricht.

15. Ringkörper nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringkörper (19) eine sich auf einer Innenzylinderfläche erstreckende radi al innere Wand (25) aufweist, die eine Höhe besitzt, die geringer ist, als 50 % des Abstandes der ebenen Fläche (11) von einer ebenen Unterseite (26) des Ringkörpers (19).

16. CVD-Reaktor, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeich nenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche. Zusammenfassung

Die Erfindung betrifft einen CVD-Reaktor mit einem eine Kühleinrichtung (12, 16, 17) aufweisenden Gaseinlassorgan (1), welches in eine Prozesskammer (2) mündende Gasaustrittsöffnungen (14) aufweist, wobei die Prozesskammer (2) eine unmittelbar an das Gaseinlassorgan (1) angrenzende Vorlaufzone (V) und eine sich daran in einer Strömungsrichtung (S) eines aus den Gasaustrittsöff nungen (14) in die Prozesskammer (2) eintretenden Prozessgases anschließende Prozesszone (P) aufweist, in welcher ein oder mehrere Lagerplätze (14) zur La gerung von Substraten (6) angeordnet sind, wobei die Vorlaufzone (V) einen ersten Bodenabschnitt (10) aufweist, der unmittelbar an das Gaseinlassorgan (1) angrenzt und einen zweiten Bodenabschnitt (11) aufweist, der zwischen dem ersten Bodenabschnitt (10) und der Prozesszone (P) angeordnet ist. Um beim Abscheiden von beispielsweise Siliziumkarbid die Bildung von parasitären Be legungen zu Beginn der Vorlaufzone zu unterbinden, wird vorgeschlagen, dass der erste Bodenabschnitt (10) in Strömungsrichtung (S) ansteigt, sodass sich die Höhe der Prozesskammer ausgehend vom Gaseinlassorgan zunächst vermin dert.

Leitfigur 3