用于沉积半导体材料的包括旋转元件的反应室制造技术

反应室(100)被设计用于反应器(100)，反应器用于在基底上沉积半导体材料的层；反应室包括管(110)和注射器(20)以及保持器(30)，管(110)由石英制成并且具有圆柱形或棱柱形的形状并且围绕反应和沉积区；注射器(20)被布置成将前体气体注入反应和沉积区；保持器(30)被布置成在沉积过程期间支撑在反应和沉积区中的基底；石墨基座元件(10、40、50)位于管(110)的内部，用于加热反应和沉积区以及在反应和沉积区内的部件；感应器系统(60、70)位于管(110)外部，用于通过电磁感应向基座元件(10、40、50)提供能量；呈圆柱形管或棱柱形管的形式的旋转元件(80)位于反应和沉积区内部并且围绕注射器(20)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于沉积半导体材料的包括旋转元件的反应室专利
本专利技术涉及具有旋转元件(rotatingelement)的反应室和用于沉积半导体材料的反应器。技术现状众所周知，用于在基底(substrate)(有时被称为“晶种(seed)”)上沉积半导体材料的层的反应器的反应室配备有反应和沉积区。特别地，(参见例如图1——类似于WO2004111316A1的图2和图3以及JP2010280527A的图1)室通常(图1中的1)包括管(图1中的2)、注射器(图1中的3)和支撑件(图1中的4)；管围绕反应和沉积区(在图1中；该区可以被认为是与参考标记6或管状元件5内部的整个容积相关联的容积)，注射器被布置成将前体气体注射到反应和沉积区中，并且保持器被布置成在沉积过程期间支撑反应和沉积区中的基底。还已知的是，在沉积过程期间，材料不仅可以沉积在基底上，还可以沉积在其他地方，特别是注射器的外表面上(参见例如WO2006125777A1和JP2010280527A的注射器)。为了克服这个问题，可以以这样的方式尝试并且设计室，以便在沉积过程期间限制注射器的外表面上的寄生沉积(spuriousdeposition)。然而，完全避免这样的寄生沉积并非不可能；这对于某些类型的反应器尤其如此。本申请人已经特别地关注用于在非常高的温度(通常，高于2000℃，并且可以高达3000℃)诸如碳化硅的层在基底上的沉积(更具体地，用于碳化硅的“晶块(ingots)/晶体”在碳化硅的“晶种”上的“体单晶”生长(“bulk”growth))的反应器中的这个问题。事实上，在这样的反应器中，注射器通常全部或大部分位于反应和沉积区内(例如，参见图1)，并且因此，在注射器的外表面上的寄生沉积的问题是相关的。概述本专利技术的总体目的是提供一种反应室，其避免或至少减少与注射器的外表面上的寄生沉积相关的缺点。第一个可能的缺点与这样的事实有关，即寄生沉积物倾向于产生颗粒，例如因为它们很差地粘附到它们所存在的表面上。第二个可能的缺点与这样的事实有关，即寄生沉积物是沉积在基底上的材料的组成变化的(间接)来源；例如，我们在此回顾“自掺杂”现象。第三个可能的缺点与归因于寄生沉积物的可能的机械效应有关：拆除反应器的困难，与反应器的移动部件干涉。由于形成本说明书的组成部分的所附权利要求中所表达的内容，达到该总体目的。本专利技术背后的构思是使用在反应和沉积区内适当移动并且限制寄生沉积物的物体。特别地，一旦这些寄生沉积物倾向于超过预定的厚度和/或留下预定的空间，就将它们从该物体中移除。这个构思不仅适用于反应器注射器。附图列表根据待结合附图考虑的以下详细描述，本专利技术将变得更加明显，在附图中：图1以侧截面(sidesection)非常示意性地示出了根据现有技术的用于在非常高的温度沉积碳化硅的反应器的反应室，图2以侧截面示意性地示出了根据本专利技术的用于在非常高的温度沉积碳化硅的反应器的反应室的实例，以及图3示出了图2的室的(部分)细节。如可以容易地理解的，存在多种实际实施本专利技术的方式，本专利技术在其主要有利方面中在所附权利要求中被限定并且不限于以下的详细描述或所附权利要求。详细描述在图1的用于在基底上沉积半导体材料的层的反应器的反应室1中，为了简单起见，描绘了注射器3，如同它具有完美圆柱形的形状。为了理解图2的解决方案(基于圆柱形或旋转棱柱形的管)，应当主要考虑该圆柱体的侧表面，事实上寄生沉积尤其发生在该外表面上。在图2中，注射器与参考标记20相关联，并且类似于图1的注射器3。在图1的室中，材料在沉积过程期间持续缓慢地沉积在注射器3上。在图2的室中，由于可移动元件80(具有圆柱形或棱柱形的表面，该表面靠近注射器20的圆柱形或棱柱形的表面，例如以2mm-3mm的距离，但是在寄生沉积之前不与注射器20的圆柱形或棱柱形的表面接触)，沉积的材料的厚度受到限制，特别地受到在元件80的内表面和注射器20的外表面之间的距离的限制；一旦这些沉积物接近元件80的内表面(例如沉积物的特别突出的部分，诸如尖端)，就将沉积物从该元件本身中移除。通常，有利的是使用以下的物体：该物体在反应和沉积区内移动，并且具有至少一个表面，该至少一个表面移动成靠近经历寄生沉积的至少一个表面，但不与其接触(在寄生沉积之前)。下文将借助于图2和图3来描述根据本专利技术的反应室100的实施方案的实例。室100包括管110、注射器20和保持器30；管110由石英制成，并且具有圆柱形(或棱柱形)的形状，并且围绕反应和沉积区(特别地，该反应和沉积区基本上对应于管状元件10内部的整个容积)；注射器20被布置成将前体气体注入反应和沉积区中；保持器30被布置成在沉积过程期间支撑(在底部处)在反应和沉积区中的基底；图中的黑色矩形对应于其上已经沉积了相当厚的半导体材料的基底。存在石墨基座元件(graphitesusceptorelement)10、40和50，其位于管110的内部，用于加热反应和沉积区以及反应和沉积区内部的部件；这三个元件是圆柱形(或棱柱形)的管；处于外部并且具有较大直径的元件10被用于提供整体加热，而元件40和50被用于提供局部加热。存在由组件60和70组成的感应器系统(inductorsystem)，其位于管110的外部，用于通过电磁感应向基座元件10、40和50提供能量。最后，存在呈圆柱形(或棱柱形)的管的形式的旋转元件80，其位于反应和沉积区内部并且围绕注射器20。图2还示出了位于元件110和元件10之间的绝热材料的圆柱形(或棱柱形)的管120。应当注意，根据该实施方案，部件10、20、30、40、50、60、70、80、110和120具有圆柱对称性，并且它们的轴线重合(至少基本上重合)并且对应于轴线AA。元件80会限制半导体材料在注射器20的外表面上和/或底部基座元件50的内表面上的沉积。优选地，元件80由石墨制成。元件80位于注射器20和基座元件50之间。元件80的圆柱形的管可以轴向地分成在彼此之间机械地联接的管段(tubesection)，即环。第一圆柱形石墨基座元件40处于管110的第一(上)端部，并且可以在平行于轴线AA的方向上移动(移动装置未在图中示出)。第二圆柱形石墨基座元件50处于管110的第一(下)端部，并且可以在平行于轴线AA的方向上移动(移动装置未在图中示出)。第一感应器组件60处于管110的第一(上)端部，并且与第一基座元件40相关联；它可以在平行于轴线AA的方向上移动(移动装置未在图中示出)。第二感应器组件70处于管110的第二(下)端部，并且与第二基座元件50相关联；它可以在平行于轴线AA的方向上移动(移动装置未在图中示出)。在元件80的一个端部处，元件80机械地联接到基底装置82，特别是冠部(crown)，该基底装置82适于接收来自马达(在图中用框84示意性地示出)的旋转运动，并且将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于反应器的反应室(100)，所述反应器用于在基底上沉积半导体材料的层，所述反应室(100)包括管(110)和注射器(20)以及保持器(30)，其中所述管(110)由石英制成并且具有圆柱形或棱柱形的形状并且围绕反应和沉积区，其中所述注射器(20)被布置成将前体气体注入所述反应和沉积区，其中所述保持器(30)被布置成在沉积过程期间支撑在所述反应和沉积区中的基底，其中石墨基座元件(10、40、50)位于所述管(110)的内部，用于加热所述反应和沉积区以及在所述反应和沉积区内的部件，其中感应器系统(60、70)位于所述管(110)外部，用于通过电磁感应向所述基座元件(10、40、50)提供能量，其中呈圆柱形管或棱柱形管的形式的旋转元件(80)位于所述反应和沉积区内部并且围绕所述注射器(20)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190109 IT 1020190000002231.一种用于反应器的反应室(100)，所述反应器用于在基底上沉积半导体材料的层，所述反应室(100)包括管(110)和注射器(20)以及保持器(30)，其中所述管(110)由石英制成并且具有圆柱形或棱柱形的形状并且围绕反应和沉积区，其中所述注射器(20)被布置成将前体气体注入所述反应和沉积区，其中所述保持器(30)被布置成在沉积过程期间支撑在所述反应和沉积区中的基底，其中石墨基座元件(10、40、50)位于所述管(110)的内部，用于加热所述反应和沉积区以及在所述反应和沉积区内的部件，其中感应器系统(60、70)位于所述管(110)外部，用于通过电磁感应向所述基座元件(10、40、50)提供能量，其中呈圆柱形管或棱柱形管的形式的旋转元件(80)位于所述反应和沉积区内部并且围绕所述注射器(20)。


2.根据权利要求1所述的反应室(100)，其中，所述旋转元件(80)被布置成使得防止半导体材料沉积在所述注射器(20)的外表面上和/或底部基座元件(50)的内表面上。


3.根据权利要求1或2所述的反应室(100)，其中，第一圆柱形或棱柱形石墨基座元件(40)处于所述管(110)的第一端部处并且能够在平行于所述管(110)的轴线(AA)的方向上移动，并且第二圆柱形或棱柱形石墨基座元件(50)处于所述管(110)的第二端部处并且能够在平行于所述管(110)的所述轴线(AA)的方向上移动。


4.根据权利要求3所述的反应室(100)，其中，第一感应器组件(60)处于所述管(110)的第一端部处并且与所述第一基座元件(40)相关联，并且第二感应器组件(70)处于所述管(110)的第二端部处并且与所述第二基座元件(50)相关联。


5.根据前述权利要求中任一项所述的反应室(100)，其中，所述旋转元件(80)由石墨制成。


6.根据前述权利要求中任一项所述的反应室(100)，其中，所述旋转元件(80)位于所述注射器(20)和石墨基座元件(50)之间。


7.根据前述权利要求中任一项所述的反应室(100)，其中，所述旋转元件(80)的所述圆柱形或棱柱形的管被轴向地(AA)分成彼此机械地联接的管段。


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【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗西斯科·科里亚，D·克里帕，毛里利奥·梅斯基亚，徳田雄一郎，
申请(专利权)人：洛佩诗公司，株式会社电装，
类型：发明
国别省市：意大利;IT