DE-102024132199-A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Einspeisen eines Gases in eine Prozesskammer eines CVD-Reaktors

Abstract

Die Erfindung betrifft einen CVD-Reaktor (1) mit einem Gehäuse und einem darin enthaltenen Gaseinlassorgan (21), das eine oberste Gaseinlasszone (Z1) und zumindest eine darunter angeordnete weitere Gaseinlasszone (Z2, Z3) aufweist, die jeweils eine Gasaustrittsfläche (6, 6', 6'') mit ersten Gasaustrittsöffnungen (15) zum Einspeisen jeweils eines Gases in eine Prozesskammer (19) besitzen, und mit einer in der Prozesskammer (19) angeordneten, zwischen der oberen Gaseinlasszone (Z1) und der darunter angeordneten weiteren Gaseinlasszone (Z2) unmittelbar an das Gaseinlassorgan (21) angrenzenden Verlängerungsplatte (4) zur räumlichen Trennung der durch die obere Gaseinlasszone (Z1) und durch die darunter angeordnete weitere Gaseinlasszone (Z2) strömenden Gase voneinander. Zur Vereinfachung der Montage der Verlängerungsplatte (4) wird vorgeschlagen, dass die Verlängerungsplatte (4) mit einem Verbindungselement (20) mit einer Halteeinrichtung (18) verbunden ist, die am Gehäuse (2) oder an einem gehäusefesten Bestandteil des CVD-Reaktors (1) befestigt ist.

Inventors

• Merim Mukinovic

Assignees

• AIXTRON SE

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241105

Claims (10)

1. CVD-Reaktor (1) mit einem Gehäuse und einem darin enthaltenen Gaseinlassorgan (21), das eine oberste Gaseinlasszone (Z1) und zumindest eine darunter angeordnete weitere Gaseinlasszone (Z2, Z3) aufweist, die jeweils eine Gasaustrittsfläche (6, 6', 6'') mit ersten Gasaustrittsöffnungen (15) zum Einspeisen jeweils eines Gases in eine Prozesskammer (19) besitzen, und mit einer in der Prozesskammer (19) angeordneten, zwischen der oberen Gaseinlasszone (Z1) und der darunter angeordneten weiteren Gaseinlasszone (Z2) unmittelbar an das Gaseinlassorgan (21) angrenzenden Verlängerungsplatte (4) zur räumlichen Trennung der durch die obere Gaseinlasszone (Z1) und durch die darunter angeordnete weitere Gaseinlasszone (Z2) strömenden Gase voneinander, dadurch gekennzeichnet , dass die Verlängerungsplatte (4) mit einem Verbindungselement (20) mit einer Halteeinrichtung (18) verbunden ist, die am Gehäuse (2) oder an einem gehäusefesten Bestandteil des CVD-Reaktors (1) befestigt ist.
2. CVD-Reaktor (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Halteeinrichtung (18) eine die Prozesskammer (19) nach oben begrenzende Prozesskammerdecke (3) trägt.
3. CVD-Reaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Verbindungselement (20) von ein oder mehreren, sich in vertikaler Richtung erstreckenden Stegen ausgebildet ist.
4. CVD-Reaktor (1) nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet , dass die Stege (20) in einer gemeinsamen Horizontalebene in einem festen Teilungswinkel zueinander angeordnet sind und oder dass die Länge der Stege (20) in Horizontalrichtung der Länge der Verlängerungsplatte (4) in Horizontalrichtung entspricht.
5. CVD-Reaktor (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5 , dadurch gekennzeichnet , dass jeder Steg (20) und/oder die Verlängerungsplatte (4) ein stromaufwärtiges Ende (24) und ein stromabwärtiges Ende (24') aufweist, wobei das stromaufwärtige Ende (24) der Gasaustrittswand (7) des Gaseinlassorgans (21) unmittelbar benachbart ist, wobei das stromabwärtige Ende (24') innerhalb einer sich zwischen der Gasaustrittswand (7) und einem stromaufwärtigen Rand eines stromabwärts des Gaseinlassorgans (21) angeordneten Lagerplatzes (25) erstreckenden Vorlaufzone (22) angeordnet ist und/oder dass zwei benachbarte Stege (20) einen Strömungskanal flankieren, der in einer zweiten Gasaustrittsöffnung (17) mündet, deren Öffnungsfläche größer ist als die Öffnungsfläche die von der Gasaustrittswand (7) des Gaseinlassorgans (21) ausgebildeten ersten Gasaustrittsöffnungen (15).
6. CVD-Reaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Halteeinrichtung (18) lösbar am Gehäuse (2) oder an dem gehäusefesten Bestandteil des CVD-Reaktors (1) befestigt ist.
7. CVD-Reaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Verlängerungsplatte (4), das Verbindungselement (20) und die Halteeinrichtung (18) von einem gemeinsamen rotationssymmetrisch um das Gaseinlassorgan (21) angeordneten ringförmigen Körper ausgebildet sind.
8. CVD-Reaktor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Verlängerungsplatte (4) und die Halteeinrichtung (18) eine zentrale Öffnung aufweisen, durch die das Gaseinlassorgan bei einer Montage hindurchsteckbar ist, wobei der Innendurchmesser der Verlängerungsplatte (4) und der Halteeinrichtung (18) größer ist als der Außendurchmesser des Gaseinlassorgans (21).
9. Verfahren zum Abscheiden einer Schicht auf einem Substrat in einer Prozesskammer eines CVD-Reaktors (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die oberste Gaseinlasszone (Z1) ein Inertgas, insbesondere Argon und durch die darunter angeordneten weiteren Gaseinlasszonen (Z2, Z3) ein Inertgas und ein reaktives Gas in die Prozesskammer (21) eingespeist werden.
10. CVD-Reaktor oder Verfahren, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.

Description

Gebiet der Technik Die Erfindung betrifft einen CVD-Reaktor mit einem Gehäuse und einem darin enthaltenen Gaseinlassorgan, das eine oberste Gaseinlasszone und zumindest eine darunter angeordnete weitere Gaseinlasszone aufweist, die jeweils eine Gasaustrittsfläche mit ersten Gasaustrittsöffnungen zum Einspeisen jeweils eines Gases in eine Prozesskammer besitzen, und mit einer in der Prozesskammer angeordneten, zwischen der oberen Gaseinlasszone und der darunter angeordneten weiteren Gaseinlasszone unmittelbar an das Gaseinlassorgan angrenzenden Verlängerungsplatte zur räumlichen Trennung der durch die obere Gaseinlasszone und durch die darunter angeordnete weitere Gaseinlasszone strömenden Gase voneinander. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Abscheiden einer Schicht in einem CVD-Reaktor, wobei durch die zuoberst angeordnete Gaseinlasszone des Gaseinlassorgans ein Inertgas eingespeist wird. Stand der Technik CVD-Reaktoren mit einem Gaseinlassorgan, das mehrere vertikal übereinander angeordnete Gaseinlasszonen aufweist, durch die jeweils unterschiedliche Prozessgase in eine in Horizontalrichtung durchströmte Prozesskammer eingeleitet werden können, sind unter anderem aus der DE 10 2011 002 145 B4, der DE 10 2008 055 582 A1, der DE 10 2014 104 218 A1 und der DE 10 2019 133 023 A1 bekannt. Die Prozesskammer ist nach oben durch eine Prozesskammerdecke und nach unten durch einen Substrate tragenden Suszeptor begrenzt. Die US 8,927,302 B2 beschreibt ebenfalls ein Gaseinlassorgan, das mehrere vertikal übereinander angeordnete Gaseinlasszonen aufweist. An der Außenwand des Gaseinlassorgans sind Verlängerungsplatten befestigt, die die aus den Gaseinlasszonen herausströmenden unterschiedlichen Prozessgase voneinander trennen. Die Verlängerungsplatten sind als ringförmige Platten ausgebildet, die in montiertem Zustand das Gaseinlassorgan umgeben. Der Durchmesser der Verlängerungsplatten nimmt in Vertikalrichtung vom Suszeptor bis zur Prozesskammerdecke zu. Bei dieser stufenförmigen Anordnung ragt lediglich ein stromabwärtiges Ende der zuunterst angeordneten Verlängerungsplatte in den Bereich zwischen der Gasaustrittsfläche des Gaseinlassorgans und dem stromaufwärtigen Rand des Lagerplatzes hinein. Das stromaufwärtige Ende der darüber angeordneten Verlängerungsplatten ist jeweils zwischen dem stromaufwärtigen Rand des Substratlagerplatzes und dem stromabwärtigen Rand des Substratlagerplatzes angeordnet. Dadurch werden die aus den unterschiedlichen Gasaustrittszonen strömenden unterschiedlichen Gase gezielt an jeweils verschiedenen Horizontalpositionen in die Prozesskammer eingespeist. Die aus den Gaseinlasszonen der zuvor beschriebenen Gaseinlassorgane in die Prozesskammer strömenden Prozessgase enthalten in der Regel ein Trägergas und reaktive Gase, die sich bei der Prozesstemperatur in der Prozesskammer beziehungsweise auf der Substratoberfläche zerlegen. Die Zerlegungsprodukte diffundieren quer zur horizontalen Strömungsrichtung in vertikaler Richtung und scheiden sich als einkristalline Schicht auf den Substraten, aber auch auf anderen aufgeheizten Oberflächen innerhalb der Prozesskammer, wie beispielsweise der Prozesskammerdecke ab. Diese parasitären Ablagerungen auf der Prozesskammerdecke machen einen häufigen Austausch der Prozesskammerdecke erforderlich. Die EP 2 253 734 B1 offenbart das Einspeisen eines Inertgas durch eine unmittelbar stromabwärts des Gaseinlassorgans in der Prozesskammerdecke angeordnete Gaseinlassöffnung. Der Inertgasfluss soll dort das parasitäre Wachstum an der Prozesskammerdecke unterdrücken. Auch aus der US 8,927,302 B2 ist es bekannt, Inertgasflüsse insbesondere an verschiedenen Positionen durch Gaseinlassöffnungen in der Prozesskammerdecke in die Prozesskammer eines CVD-Reaktors einzuspeisen, um parasitäres Wachstum an der Prozesskammerdecke zu verhindern. Zusammenfassung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, mit denen parasitäre Ablagerungen auf der Prozesskammerdecke einer Prozesskammer eines CVD-Reaktors unterdrückt werden können. Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene Vorrichtung beziehungsweise das beanspruchte Verfahren gelöst. Die Unteransprüche stellen nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der in den nebengeordneten Ansprüchen angegebenen technischen Lehren dar, sondern sind auch eigenständige Lösungen der Aufgabe. Zunächst und im Wesentlichen ist eine räumliche Trennung des aus der zuoberst angeordneten Gaseinlasszone des Gaseinlassorganes in die Prozesskammer strömenden Prozessgases von den durch die darunter angeordneten Gaseinlasszonen strömenden Prozessgase vorgesehen. Hierfür ist erfindungsgemäß eine sich an die Gasaustrittswand des Gaseinlassorganes anschließende Verlängerungsplatte vorgesehen, die im Bereich zwischen der obersten Gaseinlasszone und der darunter angeordneten Gaseinlasszone angeordnet ist. Die Verlängerungsplatte ist erfindungsgemäß mit einem Verbi