化学气相沉积装置和化学气相沉积方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于半导体膜及类似物的化学气相沉积装置和方法，其中在与所述基体基本上平行的方向上提供原料气体；以与所述基体垂直的方法来向其提供强制气体；且从强制气体引入部分向反应器提供的强制气体在强制气体引入部分的中部的单位面积的流速小于在其圆周部分的对应流速，或者，在原料气体通道中部的流速小于在所述通道两端部分的流速。通过所述装置和方法可保证，既使在进行大型基体的化学气相沉积或多个基体同时进行化学气相沉积、或在高温下进行化学气相沉积的情况下，都可得到高质量的晶体，而在与所述基体相对的管式反应器壁上不会产生分解产物或反应产物的沉积。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
1.专利
本专利技术涉及。更具体地说，涉及一种化学气相沉积装置，其中原料气体在水平管式反应器的气体引入部分引入，所述反应器的设置使得在所述水平管式反应器中要加入的原料气体的方向与基体基本平行，从而半导体膜均匀化学气相沉积在加热的基体上；且本专利技术还涉及使用上述装置进行的化学气相沉积方法。2.相关现有技术的叙述近年来对氮化镓化合物半导体的需求快速增长，所述氮化镓化合物半导体用作发光二极管、激光二极管等光通信领域。例如，作为制备氮化镓化合物半导体的方法，已公知一种方法，其中，通过使用有机金属气体如三甲基镓、三甲基铟和三甲基铝来作为III族金属源和使用氨作为氮源，将氮化镓化合物半导体膜化学气相沉积在预先设置在管式反应器中的蓝宝石等基体上，从而形成目标膜。另外，作为制备上述氮化镓化合物半导体的装置，目前已有一种化学气相沉积装置，所述装置包括水平管式反应器，所述反应器装有用于在其上安装基体的基座、用于加热所述基体的加热器、原料气体引入部分和反应气体排出部分，其中所述原料气体引入部分的设置使得加入到管式反应器中的所述原料气体的方向与所述基体平行。包括水平管式反应器的化学气相沉积装置的构造为，将基体置于所述管式反应器的基座上，对所述基体进行加热，之后在与所述基体平行的方向上提供含有原料气体的气体，从而实现化学气相沉积半导体膜来在所述基体上形成一层膜。然而，在这种水平管式反应器中，由于与所述基体相对的管式反应器壁被加热到高温，所引起的问题是，原料气体在其附近经历热分解反应，分解产物或反应产物沉积在所述管式反应器壁上，且沉积的固体掉落在所述基体上，从而明显破坏晶体的质量。因此，在进行每次化学气相沉积时必须清洁所述管式反应器内部。因而，包括水平管式反应器的化学气相沉积装置通常受产率不佳的困扰。为解决这一问题，近来开发了一种改进的用于进行化学气相沉积的装置和方法，其中将强制气体引入部分设置在与所述基体相对的管式反应器壁上，在管式反应器内部与基体垂直的方向上提供不影响载气(carrier gas)等反应的强制气体，从而防止在与所述基体相对的管式反应器壁附近发生原料气体的热分解反应。据说，改进的装置和方法使得可防止分解产物或反应产物沉积在管式反应器壁上，作为非必需采取的措施，通过按原料气体的种类和流速、加热基体的温度等对强制气体的流速进行适当控制，而对在所述基体上的半导体膜的化学气相沉积无不良影响。然而，关于上述的通过从与基体相对的管式反应器壁提供强制气体来防止分解产物或反应产物沉积的方法和装置，以正交的气流，即含有原料气体的气体与强制气体在基体上互相混合，因而更易于发生混乱，所以常常难于对所述物流进行控制。例如，在进行大尺寸基体的化学气相沉积或多个基体同时进行化学气相沉积的情况下，难于以均一的浓度在宽范围的基体上提供原料气体。再者，在通过使用前述的三甲基镓、三甲基铟或三甲基铝作为原料气体来进行化学气相沉积的情况下，必须采用的1000℃或更高的基体加热温度导致在基体上形成复杂的气流，因而难以对这种气流进行控制。一般，以含有原料气体的气体计为较少量的强制气体使得可防止分解产物或反应产物沉积，而按以上计为较大量的强制气体对在基体上半导体膜的化学气相沉积有极坏的影响。专利技术简述在这种状况下，本专利技术的目的之一是提供一种用于进行化学气相沉积的方法和装置，其能够保证使用水平管式反应器产生高质量的晶体，甚至在进行大型基体的化学气相沉积或多个基体同时进行化学气相沉积、或在高温下进行化学气相沉积的情况下，在与基体相对的管式反应器壁上也不产生分解产物或反应产物的沉积。从本说明书此后叙述的内容中可明显看出本专利技术的其它目的。在这种状况下，本专利技术人进行了广泛的研究和开发以解决在现有技术中存在的上述问题。结果，现已发现，关于使用水平管式反应器进行的化学气相沉积，其中以与基体平行的方向提供原料气体并在与基体垂直的方向上提供强制气体，通过采用如下的方法促进了对气体流动的控制，从而甚至在大型基体进行化学气相沉积或多个基体同时进行化学气相沉积、或在高温下进行化学气相沉积的情况下，可防止分解产物或反应产物在管式反应器壁上沉积，而对在所述基体上的半导体膜的化学气相沉积无极坏的影响，所采用的方法是，其中使在强制气体引入部分的中部的强制气体的流速低于强制气体引入部分圆周部分中的相应流速，或者采用另一替代方法，其中使在原料气体通道中部的强制气体的流速低于上述通道两端部分的对应流速。也就是说，本专利技术涉及用于半导体膜的化学气相沉积装置，所述装置包括水平管式反应器，所述反应器装有用于在其上安装基体的基座、用于加热所述基体的加热器、其设置使得在管式反应器中提供的原料气体的方向与所述基体基本上平行的原料气体引入部分、反应气体排出部分、和在与基体相对的管式反应器壁上的强制气体引入部分，其中使从强制气体引入部分向管式反应器提供的强制气体在强制气体引入部分的中部的单位面积的流速小于在强制气体引入部分的圆周部分的对应流速。另外，本专利技术涉及半导体膜的化学气相沉积装置，所述装置包括水平管式反应器，所述反应器装有用于在其上安装基体的基座、用于加热所述基体的加热器、其设置使得在管式反应器中提供的原料气体的方向与所述基体基本上平行的原料气体引入部分、反应气体排出部分、和在与基体相对的管式反应器壁上的强制气体引入部分，其中使从强制气体引入部分向管式反应器提供的强制气体在原料气体通道中部的单位面积的流速小于在所述通道两端的对应流速。再有，本专利技术涉及一种化学气相沉积方法，所述方法包括将基体安装在水平管式反应器的基座上，用加热器对所述基体进行加热，在与所述基体基本上平行的方向上提供含有原料气体的气体，由设置在与所述基体相对的管式反应器壁上的强制气体引入部分向所述基体提供强制气体，从而使半导体膜化学气相沉积在所述基体上，所述方法还包括使从强制气体引入部分向管式反应器提供的强制气体在强制气体引入部分的中部的单位面积的流速小于在强制气体引入部分的圆周部分的对应流速。再有，本专利技术还涉及一种化学气相沉积方法，所述方法包括将基体安装在水平管式反应器的基座上，用加热器对所述基体进行加热，在与所述基体基本上平行的方向上提供含有原料气体的气体，由设置在与所述基体相对的管式反应器壁上的强制气体引入部分提供强制气体，从而使半导体膜化学气相沉积在所述基体上，所述方法还包括使从强制气体引入部分向管式反应器提供的强制气体在原料气体通道中部的单位面积的流速小于在所述通道两端的对应流速。附图简要说明附图说明图1为表示本专利技术由水平管式反应器构成的化学气相沉积装置一种在图1至图5中，所述符号具有如下名称1水平管式反应器，2基体，3基座4加热器，5原料气体引入部分，6反应气体排出部分，7强制气体引入部分，8多-微孔，9a密集多-微孔部分，9b稀疏多-微孔部分，9c具有较大孔径的多-微孔部分，9d具有较小孔径的多-微孔部分，9e多-微孔部分，10强制气体引入部分的中部，11强制气体引入部分的圆周部分，12原料气体通道的中部，13原料气体通道的端部，14原料气体通道，15隔板，16强制气体通道。优选实施方案的说明本专利技术的化学气相沉积装置和方法均应用于使用水平管式反应器的化学气相沉积，其中以与基体平行的方向来提供含有原料气体的气体，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体膜的化学气相沉积装置，所述装置包括水平管式反应器，所述反应器装有用于在其上安装基体的基座、用于加热所述基体的加热器、原料气体引入部分，其设置使得在管式反应器中提供的原料气体的方向与所述基体基本上平行、反应气体排出部分、和在与基体相对的管式反应器壁上的强制气体引入部分，其中使从强制气体引入部分向管式反应器提供的强制气体在强制气体引入部分的中部的单位面积的流速小于在强制气体引入部分的圆周部分的对应流速。

【技术特征摘要】
JP 2000-10-2 301644/20001.一种用于半导体膜的化学气相沉积装置，所述装置包括水平管式反应器，所述反应器装有用于在其上安装基体的基座、用于加热所述基体的加热器、原料气体引入部分，其设置使得在管式反应器中提供的原料气体的方向与所述基体基本上平行、反应气体排出部分、和在与基体相对的管式反应器壁上的强制气体引入部分，其中使从强制气体引入部分向管式反应器提供的强制气体在强制气体引入部分的中部的单位面积的流速小于在强制气体引入部分的圆周部分的对应流速。2.一种用于半导体膜的化学气相沉积装置，所述装置包括水平管式反应器，所述反应器装有用于在其上安装基体的基座、用于加热所述基体的加热器、原料气体引入部分，其设置使得在管式反应器中提供的原料气体的方向与所述基体基本上平行、反应气体排出部分、和在与基体相对的管式反应器壁上的强制气体引入部分，其中使从强制气体引入部分向管式反应器提供的强制气体在原料气体通道中部的单位面积的流速小于在所述通道两端的对应流速。3.根据权利要求1的化学气相沉积装置，其中所述强制气体引入部分包括一多-微孔部分，所述多-微孔部分具有在其中部的稀疏微孔和在其圆周部分的密集微孔。4.根据权利要求1的化学气相沉积装置，其中所述强制气体引入部分包括一多-微孔部分，所述多-微孔部分在其中部具有小孔径且在其圆周部分具有大孔径。5.根据权利要求1的化学气相沉积装置，其中所述强制气体引入部分包括仅位于其圆周部分上的多-微孔部分。6.根据权利要求2的化学气相沉积装置，其中所述强制气体引入部分包括一多-微孔部分，所述多-微孔部分具有在原料气体通道中部的稀疏微孔和在所述通道两端部分的密集微孔。7.根据权利要求2的化学气相沉积装置，其中所述强制气体引入部分包括一多-微孔部分，所述多-微孔部分在原料气体通道中部具有小孔径且在所述通道两端部分具有大孔径。8.根据权利要求2的化学气相沉积装置，其中所述强制气体引入部分包括仅位于原料气体通道两端部分的多-微孔部分。9.根据权利要求1的化学气相沉积装置，其中所述基座的结构使得在其...

【专利技术属性】
技术研发人员：酒井士郎，高松勇吉，森勇次，直井弘之，HX王，石滨义康，纲岛丰，
申请(专利权)人：日本派欧尼股份株式会社，德岛酸素工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]