WO2002027078A1

WO2002027078A1 - Verfahren zum abscheiden von insbesondere kristallinen schichten, gaseinlassorgan sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens

Info

Publication number: WO2002027078A1
Application number: PCT/EP2001/010078
Authority: WO
Inventors: Gerd Strauch; Markus Reinhold
Original assignee: Aixtron Ag
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2002-04-04
Also published as: KR20030036760A; DE50106593D1; US20030180460A1; EP1325177B1; KR100827486B1; AU2002212189A1; US6786973B2; JP4897184B2; EP1325177A1; JP2004529834A; DE10064944A1; TW539761B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Abscheiden von insbesondere kristallinen Schichten auf insbesondere ebenfalls kristallinen Substraten, wobei zumindest zwei Prozessgase getrennt voneinander in eine Prozesskamer (1) eines Reaktors eingeleitet werden, wobei das erste Prozessgas durch eine zentrale Leitung (2) mit einer zentralen Austrittsöffnung (3) und das zweite Prozessgas durch eine dazu periphere Leitung mit peripherer Austrittsöffnung strömt, wobei das zweite Prozessgas durch ein oder mehrere Zuleitungen (5) in eine Mischkammer (4) und durch weitere, den Gasstrom beeinflussende Mittel zur Homogenisierung des Radialströmungsprofils des aus der peripheren Austrittsöffnung austretenden Prozessgases strömt. Zwecks Erzielung eines homogenen Radialströmungsprofils mit einfachen Mitteln schlägt die Erfindung vor, dass das zweite Prozessgas durch ein der Mischkammer (4) nachgeordnetes Strömungsbeeinflussungsorgan insbesondere in Form einer Ringdrossel (7) oder eines Drallerzeugers und durch eine diesem nachgeordnete ringförmige Vorkammer strömt und durch einen gasdurchlässigen Gasauslassring (6) austritt.

Description

00001 Verfahren zum Abscheiden von insbesondere kristallinen

00002 Schichten, Gaseinlassorgan sowie Vorrichtung zur Durch-

00003 führung des Verfahrens 00004

00005

00006 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden von

00007 insbesondere kristallinen Schichten auf insbesondere

00008 ebenfalls kristallinen Substraten, wobei zumindest zwei

00009 Prozessgase getrennt voneinander in eine Prozesskammer

00010 eines Reaktors eingeleitet werden, wobei das erste

00011 Prozessgas durch eine zentrale Leitung mit einer zentra-

00012 len Austrittsöffnung und das zweite Prozessgas durch

00013 eine dazu periphere Leitung mit peripherer Austrittsöff-

00014 nung strömt, wobei das zweite Prozessgas durch mehrere

00015 Zuleitungen in eine Mischkammer und durch weitere, den

00016 Gasstrom beeinflussende Mittel zur Homogenisierung des

00017 Radialströmungsprofiles des aus der peripheren Aus-

00018 trittsöffnung austretenden Prozessgases strömt. 00019

00020 Die Erfindung betrifft ferner ein Gaseinlassorgan an

00021 einer Vorrichtung zum Abscheiden von insbesondere kri-

00022 stallinen Schichten auf insbesondere ebenfalls kristal-

00023 linen Substraten, mittels welchem zumindest zwei Pro-

00024 zessgase getrennt voneinander in eine Prozesskammer

00025 eines Reaktors einleitbar sind, mit einer zentralen

00026 Leitung mit zentraler Austrittsöffnung für das erste

00027 Prozessgas und mit einer dazu peripheren Leitung mit

00028 peripherer Austrittsöffnung für das zweite Prozessgas,

00029 welche periphere Leitung zwischen ein oder mehreren in

00030 eine Mischkammer mündenden Zuleitungen und der periphe-

00031 ren Austrittsöffnung den Gasstrom beeinflussende Mittel

00032 besitzt zur Homogenisierung des Radialströmungsprofil

00033 des aus der peripheren Austrittsöffnung austretenden

00034 Prozessgases. 00035 00036 Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der

00037 US 6,080,642 vorbekannt. Diese Schrift offenbart ein

00038 Gaseinlassorgan mit zwei GasZuleitungen für jeweils ein

00039 Prozessgas, die getrennt voneinander der Prozesskammer

00040 zugeführt werden. Arsin oder Phosphin werden dort durch

00041 eine zentrale Leitung durch das Gaseinlassorgan ge-

00042 führt. Die zentrale Leitung endet an der Stirnseite des

00043 im Wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebauten Gasein-

00044 lassorgans. Das zweite Prozessgas wird mittels einer

00045 einzigen Rohrleitung vom Gasmischsystem dem Gaseinlass-

00046 organ zugeführt. Im Bereich des Gaseinlassorganes ver-

00047 zweigt sich diese Zuleitung zunächst in zwei sekundäre

00048 Zuleitungen. Diese beiden sekundären Zuleitungen ver-

00049 zweigen sich sodann wieder in jeweils zwei tertiäre

00050 Zuleitungen, so dass insgesamt vier Leitungen symme-

00051 trisch in eine Mischkammer münden. Von dieser Mischkam-

00052 mer gehen Einzelkanäle aus, die sich zu einer periphe-

00053 ren Austrittsöffnung weiter verzweigen. Zufolge Fluktua-

00054 tionen im Rohrdurchmesser kann es bei dieser kaskadenar-

00055 tigen Aufspaltung zu inhomogenen Strömungsverhältnissen

00056 kommen. Darüber hinaus eignet sich diese Aufspaltung

00057 nicht für eine einseitige, unsymmetrische Zuführung

00058 zweier Gase getrennt voneinander. 00059

00060 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel anzuge-

00061 ben, mit denen auch eine asymmetrische Zuleitung des

00062 zweiten Prozessgases in die Mischkammer möglich ist und

00063 trotzdem auch bei verschiedenartigen Prozessparametern

00064 beziehungsweise Reaktorgeometrien ein homogenes Radial-

00065 Strömungsprofil des aus der Austrittsόffnung austreten-

00066 den zweiten Prozessgases ermöglichbar ist. 00067

00068 Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe' zugrunde, ein

00069 Verfahren anzugeben, mit welchem mit einfachen Mitteln

00070 ein homogenes Radialströmungsprofil erreichbar ist. 00071 Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen

00072 angegebene Erfindung. Das im Anspruch 1 vorgeschlagene

00073 Verfahren sieht vor, dass das zweite Prozessgas durch

00074 ein der Mischkammer nachgeordnetes Strömungs-Beeinflus-

00075 sungsorgan insbesondere- in Form einer Ringdrossel oder

00076 eines Drallerzeugers und durch eine diesem nachgeordne-

00077 te ringförmige Vorkammer strömt und durch einen gas-

00078 durchlässigen Gasauslassring austritt. 00079

00080 Die im Anspruch 2 angegebene Vorrichtung sieht ein der

00081 Mischkammer nachgeordnetes Strömungs-Beeinflussungsor-

00082 gan beispielsweise eine Ringdrossel oder ein Drallerzeu-

00083 ger und eine diesem nachgeordnete ringförmige Vorkammer

00084 vor, welche von einem gasdurchlässigen Gasauslass-

00085 ring umgeben ist. Die Verfahrensparameter beziehungswei-

00086 se die geometrischen Parameter sind dabei so gewählt,

00087 dass der Strömungswiderstand der Ringdrossel derart

00088 größer ist, als der Strömungswiderstand des Gasaus-

00089 lassringes, dass der Druckunterschied zwischen Vorkam-

00090 mer und Mischkammer größer ist, als der Druckunter-

00091 schied zwischen Vorkammer und Prozesskammer. In einer

00092 bevorzugten Ausgestaltung unterscheiden sich diese

00093 beiden Druckunterschiede um mindestens einen Faktor 10.

00094 Bevorzugt liegt der Unterschied aber höher. Es können

00095 mehrere, insbesondere zwei Zuleitungen asymmetrisch in

00096 die Mischkammer münden. Die Zuleitungen münden bevor-

00097 zugt schräg, insbesondere in Umfangsrichtung schräg in

00098 die Mischkammer. Die durch die Zuleitungen fließenden

00099 Gasströme können einzeln geregelt sein. Es ist insbeson-

00100 dere vorgesehen, dass durch die Zuleitungen unterschied-

00101 liehe Gase strömen. Beispielsweise kann durch eine

00102 Zuleitung Trimethylgallium oder Trimethylindium oder

00103 dergleichen fließen. Durch die andere, in die Mischkam-

00104 mer mündende Zuleitung kann ein metallorganischer Do-

00105 tierstoff fließen. Die Strömungsparameter sind dabei so 00106 eingestellt, dass die Leitungen bis zu den Austrittsöff-

00107 nungen auf einer Temperatur gehalten sind, bei denen

00108 ein Zerfall der Reaktionsgase innerhalb des Gaseinlass-

00109 organes weitestgehend vermieden wird, so dass insbeson-

00110 dere eine Deposition an- dem Gasauslassring vermieden

00111 ist. Die Ringdrossel kann aus einem gasundurchlässigen

00112 Werkstoff bestehen, der eine Vielzahl von Einzelkanälen

00113 aufweist. Insbesondere kann die Ringdrossel aus Quarz

00114 bestehen. Die Zahl der Einzelkanäle kann zu der Anzahl

00115 der Zuleitungen teilerfremd sein. Dies hat zur Folge,

00116 dass sich zwischen den Mündungen der Zuleitungen und

00117 der Einzelkanäle in Umfangsrichtung unterschiedliche

00118 Abstände bilden. Insbesondere sind weder die Mündungen

00119 der Zuleitungen noch die Einzelkanäle punktsymmetrisch

00120 zur Zentralachse des Gaseinlassorganes angeordnet. Auch

00121 dies trägt zur Homogenisierung des Radial-Strömungspro-

00122 fils bei. In einer Variante der Erfindung besteht die

00123 Drossel aus einem porösem Material, beispielsweise aus

00124 porösem Quarz. Sie ist insbesondere als Fritte gestal-

00125 tet. Sie kann aber auch aus Edelstahl, insbesondere

00126 einem Edelstahlschaum bestehen. Der Gasauslassring kann

00127 ebenfalls aus einem porösem Material, beispielsweise

00128 Quarz bestehen. In einer Variante besitzt der Gasaus-

00129 lassring eine Vielzahl, bevorzugt zu den Einzelkanälen .

00130 der Ringdrossel teilerfremde Anzahl von Austrittskanä-

00131 len. Die Austrittskanäle können von kammartigen, insbe-

00132 sondere schrägen Einschnitten gebildet sein. Der Durch-

00133 messer des Gasauslassringes kann größer sein, als der

00134 Durchmesser der Ringdrossel. In dem Raum vor der Ring-

00135 drossel, der Mischkammer bildet sich ein Gasdruck, der

00136 erheblich höher ist, als der Gasdruck hinter der Ring-

00137 drossel, so dass durch die Ringdrossel ein umfangssymme-

00138 trischer Gasstrom strömt. Dieser umfangssymmetrische

00139 Gasstrom mündet in die Vorkammer. Ebenso wie die Misch-

00140 kairaner ist die Vorkammer ringförmig um die zentrale 00141 Leitung angeordnet. Die Vorkammer ist vorzugsweise

00142 ununterteilt, so dass sich in der Vorkammer ein in

00143 Umfangsrichtung nahezu gleicher Druck einstellt, wel-

00144 eher geringfügig höher ist, als der Druck in der den

00145 Gasauslassring umgebenden Prozesskammer. Zufolge dieses

00146 geringfügigen Druckunterschiedes strömt das Gas vorzugs-

00147 weise laminar durch den Gasauslassring und zwar in

00148 Umfangsrichtung homogen. 00149

00150 In einer Weiterbildung der Erfindung kann der Mischkam-

00151 mer auch ein Drallerzeuger nachgeordnet werden. Das aus

00152 der Mischkammer weiter strömende Gas wird durch diesen

00153 Drallerzeuger in eine zentrale Ringstromkammer gelei-

00154 tet, wo es zur Folge der dort stattfindenden Verwir-

00155 belung vermischt. Diesem Drallerzeuger kann sich eine

00156 Ringdrossel anschließen. Gemäß einer erfindungsgemäßen

00157 Variante besitzt die Vorrichtung einen der Mischkammer

00158 nachgeordneten Drallerzeuger und eine diesem nachgeord-

00159 nete ringförmige Vorkammer, welche von einem gasdurch-

00160 lässigen Gasauslassring umgeben ist. Dieser Drallerzeu-

00161 ger erzeugt in der Ringstromkammer, die unmittelbar den

00162 Einzelkanälen des Drallerzeugers nachgeordnet ist, eine

00163 Ringströmung, so dass sich dort die Reaktionsgase vermi-

00164 sehen können. Bevorzugt münden die radial einwärts

00165 durchströmten Einzelkanäle des Drallerzeugers mit einer

00166 Neigung zur Achsquerebene in die Ringstromkammer. Die

00167 Ringstromkammer kann sich in Stromabwärtsrichtung ver-

00168 breitern. Sie kann nach radial auswärts von einem in

00169 Stromaufwärtsrichtung überströmbaren Umleitkragen be-

00170 grenzt werden. In den verbreiterten Fortsatz der Ring-

00171 stromkammer bildet sich zufolge der Strömungsumlenkung

00172 in die Gegenrichtung ein stationärer torusförmiger

00173 Wirbel aus. Auch dieser Wirbel bewirkt eine Ho ogeni-

00174 sierung der Gaszusammensetzung. Zusammen mit der die

00175 zentrale Zuleitung umströmenden UmfangsStrömung in der 00176 Ringstromkammer bewirkt dieser torusfδr ige Wirbel eine

00177 Verbesserung der Gasdurchmischung. Da das Volumen der

00178 Ringstromkammer inklusive der stromabwärts angeordneten

00179 Verbreitung im Bereich ein- oder mehrerer Milliliter

00180 liegt, haben die Wirbel nur eine vernachlässigbare

00181 Speicherfunktion. Dem Umleitkragen kann rückwärtig eine

00182 Ringdrossel zugeordnet sein. Diese Ringdrossel kann

00183 eine Vielzahl von Bohrungen besitzen, durch welche das

00184 Gas strömt. Die Bohrungen können auf eine Prallwand

00185 eines Umlenkkragens gerichtet sein. Dieser Umlenkkragen

00186 kann von einem radial einwärts gerichteten Vorsprung

00187 ausgebildet sein, welcher vom Gas umströmt wird. 00188

00189 Eine Variante des Verfahrens besteht darin, dass inde-

00190 stens zwei Zuleitungen in die Mischkammer münden. Durch 00191 ^' eine der Zuleitungen strömt erfindungsgemäß mehr als

00192 zehnmal so viel Gas, als durch die mindestens eine

00193 weitere Zuleitung. Durch diesen erheblichen Unterschied

00194 in den Volumenströmen findet eine bessere Durchmischung

00195 des Gases in der Mischkammer statt. Bei dieser Pro-

00196 zessführung kann sogar auf eine Ringdrossel oder ein

00197 Drallerzeuger verzichtet werden. Bevorzugt strömt durch

00198 die eine Zuleitung mehr als fünfzehnmal so viel Gas als

00199 durch die mindestens eine weitere beziehungsweise durch

00200 alle weiteren Zuleitungen zusammen. 00201

00202 Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung

00203 anhand von beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen: 00204

00205 Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung

00206 in einer Schnittdarstellung, wobei die wesent-

00207 liehen Bestandteile des in einem Reaktor einge-

00208 bauten Gaseinlassorganes schematisch darge-

00209 stellt sind, 00210 00211 Fig. 2 ein Schnitt gemäß der Linie II-II in Figur 1, 00212 00213 Fig. 3 ein Schnitt gemäß der Linie III-III in Figur 1, 00214 00215 Fig. 4 ein Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Figur 1, 00216 00217 Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung 00218 in einer Darstellung gemäß Fig. 1, 00219 00220 Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung 00221 in einer Darstellung gemäß Fig. 1, 00222 00223 Fig. 7 ein Schnitt der Linie VII-VII in Figur 6, 00224 00225 Fig. 8 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung 00226 in einer Darstellung gemäß Figur. 1, 00227 00228 Fig. 9 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung 00229 in einer Darstellung gemäß Figur 1, 00230 00231 Fig. 10 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung 00232 in einer Darstellung gemäß Figur 1, 00233 00234 Fig. 11 einen Schnitt gemäß der Linie XI-XI in Figur 00235 10, 00236 00237 Fig. 12 in schematischer Darstellung die Zuleitungen 00238 zum Gaseinlassorgan, 00239 00240 Fig. 13 ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung 00241 und 00242 00243 Fig. 14 einen Schnitt gemäß der Linie XIII-XIII in 00244 Figur 12. 00245 00246 Das Gaseinlassorgan findet Verwendung in einem Epitaxi-

00247 Reaktor, in welchem insbesondere aus metallorganischen

00248 Verbindungen und Hydriden Halbleiterschichten auf Halb-

00249 leitersubstraten abgeschieden werden. Eine derartige

00250 Vorrichtung zeigt beispielsweise das US-Patent

00251 6,080,642. Der Reaktor besitzt einen im Wesentlichen

00252 kreisscheibenförmigen Substrat-Träger, auf welchem

00253 planetenartig die auf drehangetriebenen Substrathaltern

00254 liegenden Substrate angeordnet sind. Das Gaseinlass-

00255 organ gemäß der Erfindung ist darüberhinaus auch für

00256 andere Vorrichtungen zum Abscheiden von insbesondere

00257 kristallinen Schichten auf insbesondere ebenfalls kri-

00258 stallinen Substraten geeignet. Insbesondere kann das

00259 erfindungsgemäße Gaseinlassorgan zufolge eines modu-

00260 len Aufbaus an unterschiedlichem Prozessparameter wie

00261 Trägergase (Wasserstoff, Stickstoff oder Edelgase) und

00262 Prozesstemperaturen angepasst werden. Das Gaseinlass-

00263 organ kann darüber an verschiedene Prozesstemperaturen

00264 durch Wahl geeigneter Komponeten angepasst werden. 00265

00266 Der Reaktor besitzt eine Prozesskammer 1, die einen

00267 Prozesskammerboden 1' und eine Prozesskammerdecke l"'

00268 besitzt. Im Zentrum der Prozesskammer 1 befindet sich

00269 das Gaseinlassorgan. Dieses ragt bereichsweise in den

00270 Zwischenraum zwischen Boden 1' und Decke 1' ^■ . Das Gas-

00271 einlassorgan besitzt eine zentrale Leitung 2, durch

00272 welche Arsin oder Phosphin in die Prozesskammer 1

00273 strömt. Dieses Hydrid tritt aus einer im Wesentlichen

00274 trichterförmigen zentralen Austrittsöffnung 3 an der

00275 Stirnseite des Gaseinlassorganes aus. An der peripheren

00276 Umfangsseite des Gaseinlassorganes befindet sich ein

00277 Gasauslassring 6, der sich auf einem Randabschnitt

00278 eines Gasauslassringträgers 14 abstützt, welcher auch

00279 die zentrale Leitung 2 ausbildet. Mit seiner oberen 00280 Stirnfläche liegt der Gasauslassring 6 gegen die Decke

00281 l¹' der Prozesskammer 1. 00282

00283 Der Gasauslassring 6 ist dadurch gasdurchlässig, dass

00284 er entweder aus einem porösen Material gefertigt ist

00285 oder Öffnungen besitzt. Die Öffnungen können als Schlit-

00286 ze ausgebildet sein. Das in den ersten beiden Ausfüh-

00287 rungsbeispielen (Figuren 1 bis 5) dargestellte Ausfüh-

00288 rungsbeispiel besitzt einen Gasauslassring 6, der aus

00289 porösem Quarz gefertigt ist. Bei dem in den Figuren 6

00290 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der

00291 Gasauslassring 6 eine Vielzahl von Austrittskanälen 10,

00292 die als zum einen Rand des Gasauslassringes 6 offene

00293 Schlitze ausgebildet sind. Insgesamt hat dieser Gasaus-

00294 lassring 6 somit eine kammartige Struktur. 00295

00296 Wie aus der Figur 7 ersichtlich ist, können die einzel-

00297 nen Austrittskanäle 10 als schräg zum Zentrum verlaufen-

00298 de Einschnitte ausgebildet sein. 00299

00300 Rückwärtig des Gasauslassringes 6 befindet sich eine

00301 ringförmige Vorkammer 8. Die Rückwand 15 der Vorkammer

00302 8 ist abhängig von der Gestaltung des Gasauslassringes

00303 6 geformt. Ist der Gasauslassring 6 als poröser Körper

00304 geformt, so hat die Rückwand 15 bevorzugt eine kegel-

00305 stumpfförmige Gestalt, so dass der Gasauslassring 6

00306 auch in Achsrichtung gleichmäßig vom zweiten Prozessgas

00307 durchströmt wird. 00308

00309 Stromaufwärts der Vorkammer 8 befindet sich in dem

00310 Gasauslassorgan eine ringförmige Höhlung. In dieser

00311 ringförmigen Höhlung befindet sich eine ringförmige

00312 Drossel 7. Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungs-

00313 beispiel besteht die Ringdrossel 7 aus einer Quarz-

00314 Kreisscheibe mit fünf Einzelkanälen 9, die entweder 00315 parallel zur Achse des Gasauslassorganes ausgerichtet

00316 sind, oder schräg dazu. 00317

00318 Bei dem in der Figur 5 dargestellten Ausführungsbei-

00319 spiel ist die Ringdrossel 7 ähnlich gestaltet. Sie

00320 besitzt jedoch eine erheblich größere Dicke. Das

00321 heisst, bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbei-

00322 spiel sind die Einzelkanäle 9 länger, als bei dem in

00323 Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. 00324

00325 Bei dem Ausführungsbeispiel der Figuren 6 bis 10 hat

00326 die Vorkammerrückwand 15 eine glockenartige Struktur,

00327 so dass sich ein schmaler Eintrittsspalt 16 ausbildet,

00328 dem eine Prallwand 17 gegenüberliegt. Die Prallwand 17

00329 wird von einem Randabschnitt des Gasauslassringes

00330 gebildet, von welchem die kammartigen Zinken ausgehen.

00331 Stromaufwärts des Eintrittsspaltes 16 befindet sich

00332 auch dort die Ringdrossel 7, die einen kleineren Durch-

00333 messer besitzt, als der Gasauslassring 6. 00334

00335 Die Drossel kann auch aus einem porösen Material beste-

00336 hen, beispielsweise aus einem porösen Quarz. Es ist

00337 auch denkbar, die Drossel 7 aus einem Edelstahlschaum

00338 oder aus einem anderen, einen Strömungswiderstand ent-

00339 faltenden Material zu fertigen. Die Eigenschaften von

00340 Ringdrossel 7 und Gaseinlassring 6 sind so aufeinander

00341 abgestimmt, dass die Ringdrossel 7 dem Gasstrom einen

00342 größeren Strömungswiderstand entgegensetzt, als der

00343 Gasauslassring 6. Dies hat zur Folge, dass der Druckun-

00344 terschied zwischen der stromaufwärts der Ringdrossel 7

00345 angeordneten Mischkammer 4 und der Vorkammer 8 größer

00346 ist, als der Druckunterschied zwischen der Vorkammer 8

00347 und der Prozesskammer 1. Der Unterschied der beiden

00348 Druckdifferenzen beträgt mindestens den Faktor 10. Er

00349 kann aber auch einen Faktor 100 betragen. So kann sich 00350 an der Drossel beispielsweise ein Druckunterschied von

00351 1 bis 100 mbar einstellen, während der Druckunterschied

00352 zwischen Vorkammer und Prozesskammer lediglich 0,1 mbar

00353 beträgt. 00354

00355 Wie insbesondere den Figuren 4, 11 und 12 zu entnehmen

00356 ist, liegen die Zuleitungen 5 des zweiten Prozessgases

00357 asymmetrisch zur zentralen Achse A, welche im Zentrum

00358 der zentralen Leitung 2 liegt. Die beiden Zuleitungen

00359 5, 5' münden an den mit den Bezugsziffern 13 beziehungs-

00360 weise 13' bezeichneten Stellen in die ringförmige Misch-

00361 kammer 4. Sie können dabei schräg zur Radialen in die

00362 Mischkammer 4 münden, so dass sich eine Rotationsbewe-

00363 gung des Gasstromes in der Mischkammer 4 einstellen

00364 kann. 00365

00366 Den zwei Zuleitungen 5, 5' beziehungsweise Mündungsöff-

00367 nungen 13, 13' sind im Ausführungsbeispiel fünf Einzel-

00368 kanäle 9 zugeordnet. Diesen fünf Einzelkanälen 9 sind

00369 sechzehn Austrittskanäle 10 des Gasauslassringes 6

00370 zugeordnet . 00371

00372 Wie aus der Figur 12 zu entnehmen ist, besitzt jede der

00373 beiden Zuleitungen 5, 5' einen einzelnen Massen-

00374 flussregler 12, 12' zur Regelung des Gaszuflusses.

00375 Einen derartigen Massenflussregler 12 ' ' ' besitzt auch

00376 die Zuleitung 11 zur zentralen Leitung 2. 00377-

00378 Das in den Figuren 9 und 10 dargestellte Ausführungsbei-

00379 spiel besitzt einen Gasauslassringträger 14, der eine

00380 vergrößerte Stirnfläche und einen vergrößerten Umfangs-

00381 kragen besitzt, auf dem ein Gasauslassring 6 mit einem

00382 großem Durchmesser sitzt. 00383 00384 Die Wahl von Durchmessern des Gasauslassringes 6 bezie-

00385 hungsweise von der Fläche der Austri-ttskanäle 10 und

00386 deren Abstimmung auf den Strömungswiderstand der Ring-

00387 drossel 7 erfolgt entsprechend der Viskosität und der

00388 Dichte des verwendeten Gases. 00389

00390 Es erfolgt bevorzugt eine derartige Wahl, das die

00391 Reynoldszahl in den Einzelkanälen 9 der Drossel größer

00392 ist, als die Reynoldszahl in den Austrittskanälen 10

00393 des Gasauslassringes. 00394

00395 Bei dem in den Figuren 13 und 14 dargestellten Ausfüh-

00396 rungsbeispiel ist hinter der Mischkammer 4 ein Draller-

00397 zeuger 19 angeordnet. Dieser Drallerzeuger 19 besitzt

00398 eine Vielzahl von schräg und geneigt zur Axialguerebene

00399 radial einwärts gerichtete Einzelkanäle 23, die tangen-

00400 tial in eine im Bereich der Ummantelung der zentralen

00401 Leitung 2 angeordneten Ringstromkammer 18 münden. Zufol-

00402 ge der tangentiälen Mündung der Einzelkanäle 23 in die

00403 Ringstromkammer 18 bildet sich dort ein um die zentrale

00404 Leitung 22 laufender Wirbel aus. 00405

00406 Die Ringstromkammer 18 setzt sich in Stromabwärtsrich-

00407 tung fort und vergrößert sich dabei in Radialrichtung.

00408 Radial auswärts wird die Ringstromkammer 18 in diesem

00409 vergrößerten Bereich von einem Umleitkragen 22 be-

00410 grenzt, der Stromaufwärtsrichtung vom Gas überströmt

00411 wird. In diesem vergrößerten Abschnitt, der der Ring-

00412 Stromkammer 18 nachgeordnet ist, bildet sich zufolge

00413 des Gegenstromes ein torusförmiger Wirbel aus. 00414

00415 Rückwärtig des Umleitkragens 22 sitzt eine Ringdrossel

00416 7. Diese Ringdrossel 7 besteht aus einer Vielzahl von

00417 Axialbohrungen. Die in den Zeichnungen nicht dargestell-

00418 ten Axialbohrungen münden in Richtung auf eine Prall- 00419 wand 21. Die Prallwand 21 wird von einem Umlenkkragen

00420 20 gebildet, der sich radial einwärts erstreckt und den

00421 Eintrittsspalt 16 ausbildet. Anstelle der Axialbohrun-

00422 gen können auch schräg verlaufende Bohrungen vorgesehen

00423 sein. 00424

00425 Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfah-

00426 rens ist vorgesehen, dass in die Mischkammer 4 minde-

00427 stens zwei Zuleitungen 5 münden. Durch eine dieser

00428 Zuleitungen soll erfindungsgemäß mindestens zehnmal

00429 soviel Gas strömen, bevorzugt fünfzehnmal soviel Gas

00430 strömen, wie durch alle anderen in die Mischkammer

00431 mündenden Zuleitungen 5. Hierdurch bilden sich in der

00432 Mischkammer 4 Wirbel, so dass der stromabwärts gerichte-

00433 te Gasstrom in Umfangsrichtung eine nahezu homogene

00434 GasZusammensetzung erhält. 00435

00436 Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswe-

00437 sentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit

00438 auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten

00439 Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) voll-

00440 inhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale

00441 dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung

00442 mit aufzunehmen. 00443

Claims

00444

00445

00446 Ansprüche

00447

00448

00449 1. Verfahren zum Abscheiden von insbesondere kristalli-

00450 nen Schichten auf insbesondere ebenfalls kristallinen

00451 Substraten, wobei zumindest zwei Prozessgase getrennt

00452 voneinander in eine Prozesskammer (1) eines Reaktors

00453 eingeleitet werden, wobei das erste Prozessgas durch

00454 eine zentrale Leitung (2) mit einer zentralen Austritts-

00455 Öffnung (3) und das zweite Prozessgas durch eine dazu

00456 periphere Leitung (4) mit peripherer Austrittsöffnung

00457 strömt, wobei das zweite Prozessgas durch ein oder

00458 mehrere Zuleitungen (5) in eine Mischkammer (4) und

00459 durch weitere, den Gasstrom beeinflussende Mittel zur

00460 Homogenisierung des Radialströmungsprofils des aus der

00461 peripheren Austrittsöffnung austretenden Prozessgases

00462 strömt, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Pro-

00463 zessgas durch ein der Mischkammer (4) nachgeordnetes

00464 Strömungsbeeinflussungsorgan insbesondere in Form einer

00465 Ringdrossel (7) oder eines Drallerzeugers (19) und

00466 durch eine diesem nachgeordnete ringförmige Vorkammer

00467 strömt und durch einen gasdurchlässigen Gasauslassring

00468 (6) austritt. 00469

00470 2. Gaseinlassorgan an einer Vorrichtung zum Abscheiden

00471 von insbesondere kristallinen Schichten auf insbesonde-

00472 re ebenfalls kristallinen Substraten, mittels welchem

00473 zumindest zwei Prozessgase getrennt voneinander in eine

00474 Prozesskammer (1) eines Reaktors einleitbar sind, mit

00475 einer zentralen Leitung (2) mit zentraler Austrittsδff-

00476 nung (3) für das erste Prozessgas und mit einer dazu

00477 peripheren Leitung (4) mit peripherer Austrittsöffnung

00478 für das zweite Prozessgas, welche periphere Leitung 00479 zwischen ein oder mehreren in eine Mischkammer (4)

00480 mündenden Zuleitungen (5) und der peripheren Austritts-

00481 Öffnung angeordnete, den Gasstrom beeinflussende Mittel

00482 besitzt zur Homogenisierung des Radialströmungsprofils

00483 des aus der peripheren Austrittsöffnung austretenden

00484 Prozessgases, gekennzeichnet durch ein der Mischkammer

00485 (4) nachgeordnetes Strömungs-Beeinflussungsorgan insbe-

00486 sondere in Form einer Ringdrossel (7) oder eines Drall-

00487 erzeugers (19) und eine diesem nachgeordnete ringför i-

00488 ge Vorkammer (8) , welche von einem gasdurchlässigen

00489 Gasauslassring (9) umgeben ist. 00490

00491 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder insbesondere danach

00492 oder Gaseinlassorgan nach Anspruch 2 oder insbesondere

00493 danach, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere

00494 Zuleitungen (5) verzweigungsfrei in die Mischkammer (4)

00495 münden. 00496

00497 4. Verfahren oder Gaseinlassorgan nach einem oder mehre-

00498 ren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere

00499 danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungswider-

00500 stand der Ringdrossel (7) derart größer ist, als der

00501 Strδmungswiderstand des Gasauslassringes (6) , dass der

00502 Druckunterschied zwischen Vorkammer (8) und Mischkammer

00503 (4) größer ist, als der Druckunterschied zwischen Vor-

00504 kammer (8) und Prozesskammer (1) . 00505

00506 5. Verfahren oder Gaseinlassorgan nach einem oder mehre-

00507. ren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere

00508 danach, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Druckun-

00509 terschiede sich um mindestens einen Faktor zehn unter-

00510 scheiden. 00511

00512 6. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher-

00513 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00514 gekennzeichnet, dass die Zuleitungen (5) asymmetrisch

00515 in die Mischkammer (4) münden. 00516

00517 7. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher-

00518 gehenden Ansprüche oder^' insbesondere danach, dadurch

00519 gekennzeichnet, dass die Zuleitungen schräg, insbesonde-

00520 re in Umfangsrichtung schräg in die Mischkammer münden. 00521

00522 8. Verfahren oder Gaseinlassorgan nach einem oder mehre-

00523 ren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere

00524 danach, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die

00525 Zuleitungen (5, 5') fließenden Gasströme einzeln gere-

00526 gelt (12, 12') sind. 00527

00528 9. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher-

00529 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00530 gekennzeichnet, dass die Ringdrossel (7) eine Vielzahl

00531 von achsparallelen oder schräg zur Achse (A) verlaufen-

00532 de Einzelkanäle (9) aufweist, wobei insbesondere deren

00533 Zahl zur Anzahl der Zuleitungen (5, 5') teilerfremd ist. 00534

00535 10. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher-

00536 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00537 gekennzeichnet, dass die Mündungen (13, 13') der Zulei-

00538 tungen (5, 5') und/oder die Einzelkanäle (9) nicht

00539 punktsymmetrisch zur Zentral-Achse (A) des Gaseinlass-

00540 organes angeordnet sind. 00541

00542 11. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher-

00543 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00544 gekennzeichnet, dass die Ringdrossel (7) aus einem

00545 porösen Material, insbesondere aus Quarz oder Edelstahl

00546 besteht . 00547

00548 12. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher-

00549 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00550 gekennzeichnet, dass der Gasauslassring (6) eine Niel-

00551 zahl, bevorzugt zu den Einzelkanälen (9) der Ringdros-

00552 sei (7) teilerfremde Anzahl von Austrittskanälen (10)

00553 besitzt. 00554

00555 13. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher-

00556 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00557 gekennzeichnet, dass die Austrittskanäle (10) von kamm-

00558 artigen, insbesondere schrägen Einschnitten gebildet

00559 sind. 00560

00561 14. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher-

00562 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00563 gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Gasaustritts-

00564 ringes (6) größer ist, als der Durchmesser der Ringdros-

00565 sei (7) . 00566

00567 15. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher-

00568 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00569 gekennzeichnet, dass der Gasaustrittsring (6) von einem

00570 Randkragen eines Gasauslassringträgers (14) getragen

00571 wird, dessen kegelstumpf- oder glockenförmige Außenwand

00572 die Vorkammerückwand (15) bildet, und in dessen Stirn-

00573 fläche die zentrale Austrittsöffnung (3) angeordnet ist. 00574

00575 16. Vorrichtung zum Abscheiden von insbesondere kristal-

00576 linen Schichten auf insbesondere ebenfalls kristallinen

00577 Substraten mit einem Gaseinlassorgan gemäß einem oder

00578 mehreren der vorhergehenden Ansprüche. 00579

00580 17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16 oder insbesondere

00581 danach dadurch gekennzeichnet, dass die förmige Stirn- 00582 wand des Gasauslassringes (6) an die Decke (l¹¹) einer

00583 Prozesskammer (1) angrenzt. 00584

00585 18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherge-

00586 henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00587 gekennzeichnet, dass der Mischkammer ein Drallerzeuger

00588 (19) nachgeordnet ist. 00589

00590 19. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher-

00591 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00592 gekennzeichnet, dass die radial einwärts durchströmten

00593 Einzelkanäle (23) des Drallerzeugers (19) mit einer

00594 Neigung zur Achsquerebene in eine Ringstromkammer (18)

00595 münden. 00596

00597 20. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher-

00598 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00599 gekennzeichnet, dass sich die Ringstromkammer (18) in

00600 Stromabwärtsrichtung verbreitert und radial auswärts

00601 von einem in Stromaufwärtsrichtung überströmbaren Um-

00602 leitkragen (22) begrenzt wird. 00603

00604 21. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher-

00605 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekenn-

00606 zeichnet durch eine radial auswärts des Umleitkragens

00607 (22) angeordnete Ringdrossel (7) . 00608

00609 22. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher-

00610 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00611 gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von die Ringdrossel

00612 (7) bildende Bohrungen auf eine Prallwand (21) eines

00613 Umlenkkragens (20) gerichtet sind. 00614

00615 23. Verfahren zum Abscheiden von insbesondere kristalli-

00616 nen Schichten auf insbesondere ebenfalls kristallinen 00617 Substraten, wobei zumindest zwei Prozessgase getrennt

00618 voneinander in eine Prozesskammer (1) eines Reaktors

00619 eingeleitet werden, wobei das erste Prozessgas durch

00620 eine zentrale Leitung (2) mit einer zentralen Austritts-

00621 Öffnung (3) und das zweite Prozessgas durch eine dazu

00622 periphere Leitung (4) mit peripherer Austrittsöffnung

00623 strömt, wobei das zweite Prozessgas durch mindestens

00624 zwei Zuleitungen (5) in eine Mischkammer (4) und durch

00625 weitere, den Gasstrom beeinflussende Mittel zur Homoge-

00626 nisierung des Radialströmungsprofils des aus der peri-

00627 pheren Austrittsόffnung austretenden Prozessgases

00628 strömt, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine der in

00629 die Mischkammer (4) mündenden Zuleitungen (5) mehr als

00630 zehnmal soviel Gas strömt als durch die mindestens eine

00631 weitere Zuleitung (5) . 00632

00633 24. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen-

00634 den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn-

00635 zeichnet, dass durch die eine Zuleitung (5) mehr als

00636 fünfzehnmal soviel Gas strömt als durch die mindestens

00637 eine weitere Zuleitung.