(57)【要約】【課題】特に結晶層を堆積する方法を提供する。【解決手段】水冷壁部（２）を有する反応器ハウジングのプロセス室（１）における特に結晶性基体上に特に結晶層を堆積する方法と装置を提供する。プロセス室（１）の床部（３）が加熱される。プロセスガスとしての少なくとも一種の反応ガスとキャリアガスとしての水素がプロセス室に中央から導入され、プロセス室（１）を囲むガス排気リング（５）により抽出される。フラッシュガス（７）が反応器（６）のカバーとプロセス室（４）のカバーの間を流れる。このフラッシュガスおよび、反応器壁部（２）とガス排気リング（５）の間の領域（１２）を洗浄するフラッシュガス（８）が、反応器（４）のカバーとプロセス室（１）を装填するために降下出来るガス排気リング（５）の間のギャップ（９）を介してプロセス室（１）の外部領域（１’）に導入され、これによりガス排気リング（５４）の開口（１１）を通してプロセスガス（１０）と共に吸出される。反応器壁部（２）とガス排気リング（５）の間の領域（１２）を洗浄するガスは窒素あるいは水素と窒素との混合ガスである。【選択図】図１
2004522680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水冷壁（２）を有する反応器ハウジングのプロセス室（１）における特に結晶基体に特に結晶層を堆積する方法であって、プロセス室（１）の基部（３）が加熱され、一種以上の反応ガスがキャリアガスとしての水素と共に処理ガスとしてプロセス室（１）内に中央から導入され、そしてプロセス室（１）を囲むガス吐出口リング（５）を通して吐出され、パージガス（７）が反応器カバー（６）とプロセス室天井（４）の間を流れ、このパージガス（７）は、開口（１１）を通してプロセスガス（１０）と共にガス吐出口リング（５４）内に吸引されるために、プロセス室（１）の外部領域（１’）内に、反応器壁部（２）とプロセス室（１）の装填を許容するように降下させることが出来るガス吐出口リング（５）の間のスペース（１２）をパージするパージガス（８）と共に、反応器天井（４）とガス吐出口リング（５）の間のギャップ（９）を通して流され、反応器壁部（２）とガス吐出口リング（５）の間のスペース（１２）をパージするガスは窒素または水素と窒素の混合ガスである方法。
【請求項２】
水冷壁（２）を有する反応器ハウジングのプロセス室（１）内での特に結晶基体上に特に結晶層を堆積する装置であって、プロセス室（１）の基部（３）が加熱され、そして一種以上の反応ガスが、キャリアガスとしての水素と共にプロセスガスとしてプロセス室（１）に中央から導入されると共に、プロセス室（１）を囲むガス吐出口リング（５）を通して吐出され、反応器壁（２）とガス吐出口リング（５）の間のスペース（１２）をパージするパージガスと共に、ガス（７）をパージする反応器カバー（６）とプロセス室天井（４）の間を流れるパージガス（７）が、開口（１１）を通してプロセスガス（１０）と共にガス吐出口リング（５４）中に通過するために、プロセス室（１）の装填を許容するように降下され得る反応器天井（４）とガス吐出口リング（５）の間のギャップ（９）を通過させられ、反応器壁（２）とガス吐出口リング（５）の間のスペース（１２）をパージするガスは窒素あるいは水素と窒素の混合ガスである装置。
【請求項３】
反応器カバー（６）とプロセス室天井（４）の間のギャップ（１３）をパージするガス（７）は同様に窒素あるいは水素と窒素の混合ガスであることを特徴とする請求項１に記載の方法あるいは請求項２に記載の装置あるいは特にそれに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水冷壁を有する反応器ハウジングのプロセス室における特に結晶性基体に特に結晶層を堆積する方法であって、プロセス室の基部が加熱され、そして一種以上の反応ガスがキャリアガスとしての水素と共にプロセスガスとしてプロセス室内に中央から導入されると共にプロセス室を囲むガス吐出口リングを通して吐出され、パージガスが反応器カバーとプロセス室天井の間を流れ、このパージガスは、プロセスガスと共に開口を通してガス吐出口リング内へ逃げるために、プロセス室の装填を許容するように降下させることが出来る反応器カバーとガス吐出口リングの間のギャップを通してプロセス室の外部領域内に通過されてなる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第４，９７６，２１７号には、円筒対称形の反応器内でＩＩＩ−Ｖ族半導体層を堆積する方法および装置が開示されている。プロセス室は下部から高周波により加熱される基部を有する。プロセス室は環状中空体により囲まれ、この環状中空体は、半径方向内方に向く開口を有し、これらの開口を通して、プロセス室内に中央から導入されたプロセスガスが吐出される。このガス吐出口リング回りの半径方向外側のスペースが低温の反応器壁により囲まれる。反応器壁とガス吐出口リングの間のギャップはパージガスによりパージされる。
【０００３】
米国特許第５，０２７，７４６号には、同様に、ＩＩ−Ｖ族半導体層のエピタキシャル成長用装置が開示されている。この場合も、プロセスガスが、基部が加熱されたプロセス室に中央から供給される。このプロセスガスは、プロセス室を囲むガス吐出口リングを通して吐出される。この場合、特に、反応器カバーとプロセス室天井の間のスペースは水素とアルゴンの混合ガスによりパージされる。パージガスの熱伝導率、従ってプロセス室天井の冷却は、ガス組成を変えることにより変えることが出来る。
【０００４】
一般的なタイプの装置は、プロセス室が装填されるために降下されるガス吐出口リングを有し、この目的のため反応器カバーおよびこれに確保されるプロセス室の天井が上昇される。一般的なタイプの方法が実施される公知の装置においては、望ましくない粒子は、ガス吐出口リングが降下されるときに開放される。これらの粒子は、ガス吐出口リングのガス吐出口開口から特に開放され、またガス吐出口リングの内部の寄生占有により発生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、この粒子の形成が低減されるように上記方法を実施することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項に記載した本発明により実現される。
【０００７】
請求項は、反応器の壁部とガス吐出口リングの間のスペースをパージするガスが窒素あるいは水素と窒素の混合物であることを提案する。本発明による解決方法は、中空のガス吐出口リングの内側であり、ガス吐出口リングと領域内でガス吐出口にわたって係合するプロセス室天井のそのエッジ部分の間のギャップの領域内での望ましくない粒子の寄生成長が、非常に低い壁部温度の結果として、および／またはプロセスガスのギャップ中への拡散の結果として発生するという発見に基づくものである。
【０００８】
選択されたパージガスは、その熱伝導率を単に減らすのではなく、むしろ請求項１により提案された測度はパージガス内での拡散特性の変化に関係する。熱伝導率の低下のため、ガス吐出口リングの半径方向外方に面する壁部により冷却された反応器壁部に解放される。この結果、ガス吐出口リングの中空内部の後部壁は、公知の手順の場合より高温状態に維持される。更に、拡散の低下は、プロセス室の天井とガス吐出口リングの間のギャップ中へのプロセスガスの浸透を妨害する。
【０００９】
本発明による手順は、比較的大きな直径を持つ基体、例えばそれぞれ直径が６インチの７枚の基体がプロセス室内に惑星状に配置されるプロセスにおいて特に都合がよい。プロセス室は比較的大きな直径を持ち、ガス吐出口リングと標準反応器の水冷境界壁の間のギャップを非常に小さくする。本発明による手順は次に、ギャップ内に存在する対応して増加した温度勾配を与える。また、公知の方法で、プロセス室の天井と反応器カバーとの間のギャップスペースが同様に窒素または水素と窒素との混合ガスでパージされると都合がよい。
【００１０】
次に、このパージガス流は、プロセス室の天井のエッジとスペーサーリングとの間のギャップを通して、ガス吐出口リングの、プロセス室天井に面する、外部壁上に達する。この位置で、カバーギャップをパージするガスは境界ギャップをパージするガスと混合され、その結果プロセス室の周辺に流入するガスの容積流は増加することになる。プロセス室の周辺に流入するパージガスは、ガス吐出口リングのガス出口開口を通してプロセスガスと共に吸い出される。
【００１１】
本発明の実施例は、添付した図面を参照して以下に更に詳細に説明される。
図１は、円筒対称のプロセス室の周囲の断面を図式的に示した図である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
プロセス室１は、プロセス室基部３の上方水平方向に延在し、この基部３は、高周波加熱手段１６により下方から加熱され、グラファイトにより構成される。プロセス室基部３には、多くの、特に７個の円筒状切欠部が設けられ、それらの各々にはデイスク状基体ホルダーがガスクッション２２上に回転自在に装着される。プロセスガス１０がプロセス室１を通してその中心から半径方向外方に流動する。プロセス室１はプロセス室天井４により頂部の範囲が定められる、この天井は、水晶あるいは同様にグラファイトにより形成してもよい。ステンレススチールで形成されるプロセス室天井４と反応器カバー６の間には、パージガス７により中心から外方にパージされるギャップ１３が設けられる。
【００１３】
プロセス室１の周囲境界はガス吐出口リング５により形成され、このリング５は中空体として形成される。プロセス室１に面するガス吐出口リング５の壁部５’’は多くの開口１１を有し、これらの開口を通してプロセスガス１０は、プロセス室１の周囲に流入するパージガスと共に、吸出される。吸出されたガスは、基部側壁部５’’’’に関わる一つ以上のガス出口開口１９を通してガス吐出口リング５の内部から流出する。この開口１９にはポンプを接続してもよい。
【００１４】
後部壁部５’と反応器壁部２の間でガス吐出口リング５の後部に向けて狭いスペース１２が設けてある。このスペースはパージガス８によりパージされる。パージングは底部から上方に実施され、これによりパージガス８は、ガス吐出口リング５の上部壁部５’’’にわたって流れるために、反応器のコーナーに配置され、セラン（Ｃｅｒａｎ）で形成してもよいスペーサーリング１８で流路が転換される。
【００１５】
プロセス室天井とスペーサーリング１８の間には環状ギャップ１７が設けられ、このギャップを通してパージガス７は、スペース１２用のパージガス８との混合のために、更に上部壁部５’’’とプロセス室天井のエッジ部分との間のギャップ９を通してプロセス室１の外部部分１’に流入するために、逃げることが可能であり、この外部部分でパージガス７は、他のパージガス流１５とプロセスガス１０と共に開口１１を通して吸出される。パージガス１５は、プロセス室基部３とガス吐出口リング５の内方に面する壁部５’’の間に配置されたギャップ１４をパージする。
【００１６】
本発明によると、壁部５’と反応器壁部１２との間で、パージ水路２０を有し、幅が２−３ｍｍの、窒素または水素と窒素の混合ガスによりパージされるスペース１２に対して提案される。この混合ガスは純粋な水素よりかなり低い熱伝導率を有し、その結果ガス吐出口リング５の壁部５’は、特にその内側で、フォスフィン、アルシン、および有機金属化合物であってよいプロセスガスの堆積温度より高い温度に維持される。この結果、ガス吐出口リングの中空内部にはいかなる堆積も生じないか、あるいはわずかに少量の堆積が生じることになる。従って、プロセス室１が基体を装填されるためにガス吐出口リング５が降下されるとき、何らかの粒子が開口１１を通してガス吐出口リング５の内部から外方に逃げることは不可能になる。
【００１７】
更に、水素／窒素ガス流もまた反応器天井４とガス吐出口リング５の間のギャップ９をパージするという事実は、プロセスガスがギャップ９中に拡散することを有効に防止し、この防止がなされないときはプロセスガスは低温部位で凝縮することになる。同様に水素と窒素の混合ガスからなるガス流７がこのガス流と混合されるときは、拡散特性は更に逓減される。
【００１８】
以上に開示した全ての特徴は本発明に（本来）適切なものである。関連する／添付した優先権書類（先行出願の写し）の開示内容は、これによりその全体が本出願の開示に取り込まれ、本出願の請求項に上記これらの書類の特徴が一部取り込まれる。
【国際公開パンフレット】
2004522680.tif 000003
2004522680.tif 000004
2004522680.tif 000005
2004522680.tif 000006
2004522680.tif 000007
2004522680.tif 000008
2004522680.tif 000009
2004522680.tif 000010
2004522680.tif 000011
2004522680.tif 000012
2004522680.tif 000013
2004522680.tif 000014
【国際調査報告】
2004522680.tif 000015
2004522680.tif 000016
2004522680.tif 000017
2004522680.tif 000018