DE102018130859A1 - CVD reactor with a gas inlet element covered by a screen plate arrangement - Google Patents

CVD reactor with a gas inlet element covered by a screen plate arrangement Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen CVD-Reaktor (1) mit einem von einer Heizeinrichtung (4) auf eine Prozesstemperatur aufheizbaren Suszeptor (2) zur Aufnahme von zu behandelnden Substraten (3), mit einem Gaseinlassorgan (5) zum Einleiten von Prozessgasen in eine zwischen einer eine Gasaustrittsfläche (9') des Gaseinlassorgans (5) abdeckenden, gasdurchlässigen Schirmplatte (10) und dem Suszeptor (2) angeordneten Prozesskammer (12). Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass ein Randbereich (19) der Schirmplatte (10) von einem Tragring (20) derart unterstützt wird, dass die Abstützflächen außerhalb einer Seitenwand (27) des Suszeptors (2) liegen.The invention relates to a CVD reactor (1) with a susceptor (2), which can be heated up to a process temperature by a heating device (4), for receiving substrates (3) to be treated, with a gas inlet element (5) for introducing process gases into one between a gas outlet surface (9 ') of the gas permeable screen plate (10) covering the gas inlet member (5) and the process chamber (12) arranged on the susceptor (2). According to the invention, an edge region (19) of the screen plate (10) is supported by a support ring (20) in such a way that the support surfaces lie outside a side wall (27) of the susceptor (2).

Description

Gebiet der TechnikTechnical field

Die Erfindung betrifft einen CVD-Reaktor mit einem von einer Heizeinrichtung auf eine Prozesstemperatur aufheizbaren Suszeptor zur Aufnahme von zu behandelnden Substraten, mit einem Gaseinlassorgan zum Einleiten von Prozessgasen in eine zwischen einer eine Gasaustrittsfläche des Gaseinlassorgans abdeckenden, gasdurchlässigen Schirmplatte und dem Suszeptor angeordneten Prozesskammer, mit einem eine Seitenwand des Suszeptors umgebenden, nach radial außen hin von einem rohrförmigen Gasleitkörper begrenzten Gasauslasskanal.The invention relates to a CVD reactor with a susceptor that can be heated from a heating device to a process temperature for receiving substrates to be treated, with a gas inlet element for introducing process gases into a process chamber arranged between a gas-permeable screen plate covering a gas outlet surface of the gas inlet element and the susceptor a gas outlet channel surrounding a side wall of the susceptor and delimited radially outwards by a tubular gas guide body.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Schirmplatten-Anordnung für einen CVD-Reaktor.The invention also relates to a screen plate arrangement for a CVD reactor.

Stand der TechnikState of the art

CVD-Reaktoren der zuvor beschriebenen Art sind bekannt, beispielsweise aus der US 9,587,312 und werden zum Abscheiden von Halbleiterschichten auf Substraten verwendet, wobei insbesondere in einem Materialsystem AlGaN bei Prozesstemperaturen von über 1.300°C gearbeitet wird. Die Gasaustrittsfläche des Gaseinlassorgans wird dabei mittels Kühlmitteln gekühlt, so dass die Oberflächentemperatur maximal 200°C erreicht. Die Gasaustrittsfläche des Gaseinlassorgans wird von einer Schirmplatte abgedeckt, die beispielsweise mittels Gasdurchtrittsöffnungen gasdurchlässig gemacht worden ist. Die Schirmplatte dient einerseits als Hitzeschutzschild und andererseits als Austauschkörper einer Reaktor-Innenbekleidung, an der sich parasitäre Belegungen abscheiden können.CVD reactors of the type described above are known, for example from US 9,587,312 and are used to deposit semiconductor layers on substrates, with AlGaN being used in particular in a material system at process temperatures of over 1,300 ° C. The gas outlet surface of the gas inlet member is cooled by coolants so that the surface temperature reaches a maximum of 200 ° C. The gas outlet surface of the gas inlet member is covered by a screen plate which has been made gas-permeable, for example, by means of gas passage openings. The shield plate serves on the one hand as a heat protection shield and on the other hand as an exchange body for a reactor inner lining, on which parasitic deposits can separate.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den CVD-Reaktor handhabungstechnisch zu verbessern.The object of the invention is to improve the handling of the CVD reactor.

Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung.The object is achieved by the invention specified in the claims.

Die Unteransprüche stellen nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der nebengeordneten Ansprüche, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe dar.The subclaims represent not only advantageous developments of the subordinate claims, but also independent solutions to the problem.

Zunächst und im Wesentlichen wird ein CVD-Reaktor vorgeschlagen, bei dem ein aus beispielsweise Graphit oder beschichtetem Graphit bestehender Suszeptor mittels einer Heizeinrichtung, die eine IR-Heizung oder RF-Heizung sein kann, auf eine Prozesstemperatur aufgeheizt wird, bei der sich in eine Prozesskammer eingespeistes Prozessgas pyrolytisch zerlegt. Die Einspeisung des Prozessgases erfolgt mit Hilfe eines Gaseinlassorgans, welches bevorzugt sich über die gesamte Querschnittsfläche der Prozesskammer erstreckt und Gasaustrittsöffnungen aufweist, die duschkopfartig angeordnet sind, durch welche das Prozessgas in die Prozesskammer eintritt. Die Gasaustrittsfläche des Gaseinlassorgans ist mit einer Schirmplatte abgedeckt, die gasdurchlässig ist. Wesentlich ist, dass die Schirmplatte einen Randbereich aufweist, der von Tragelementen unterstützt wird. Die Tragelemente können am Gaseinlassorgan oder an einer Prozesskammerdecke befestigt sein. Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Tragelemente von einem Tragring gebildet sind. Es ist ferner von Vorteil, wenn die die Schirmplatte untergreifenden Abschnitte eines oder mehrerer Tragelemente vertikal oberhalb eines Gasauslasskanals angeordnet sind, wobei der Gasauslasskanal radial außerhalb des Suszeptors angeordnet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Schirmplatte durch ein in ihrem Zentralbereich liegendes Befestigungsmittel zusätzlich am Gaseinlassorgan befestigt ist. Die randseitigen Tragelemente sind aber sämtlich so angeordnet, dass sie radial außerhalb des radial inneren Randes des Gasauslasskanales angeordnet sind und nur in diesem Bereich die Schirmplatte untergreifen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Gasauslasskanal von einer Seitenwand des Suszeptors und einer Wandung eines rohrförmigen Gasleitkörpers begrenzt wird, wobei der Gasleitkörper den Suszeptor mit einem radialen Abstand umgibt. Der Suszeptor kann einen Durchmesser von mindestens etwa 300 mm aufweisen und um eine Drehachse drehangetrieben werden. Die Unterseite der Schirmplatte kann von der Oberseite des Suszeptors um 9 bis 20 mm beabstandet sein. Die Materialstärke der Schirmplatte kann zwischen 3 und 10 mm betragen. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bilden die Tragelemente und insbesondere der Tragring radial einwärts ragende Zungen. Die Zungen können materialstärkeverminderte Abschnitte des Tragelementes beziehungsweise des Tragrings sein. Es können sechs in gleichmäßiger Umfangsverteilung angeordnete und vom Tragring nach radial einwärts ragende Zungen vorgesehen sein. Es ist vorgesehen, dass die Zungen in Nischen des Randbereiches der Schirmplatte eingreifen, wobei die Nischen von materialstärkeverminderten Ausnehmungen des Randbereichs der Schirmplatte gebildet sein können. Eine äußere Randkante der Schirmplatte, die beispielsweise von den Zungen untergriffen wird, erstreckt sich radial außerhalb der radial inneren Wandung des Gasauslasskanals, so dass der Suszeptor vollflächig von der Schirmplatte überdeckt wird, deren Rand somit bevorzugt radial außerhalb einer Randkante des Suszeptors verläuft. Die Schirmplatte kann berührend an der Gasaustrittsfläche einer Gasaustrittsplatte des Gaseinlassorgans anliegen. Die Schirmplatte kann aber auch einen geringen Spaltabstand von beispielsweise 0,1 bis 2 mm zur Gasaustrittsfläche besitzen. Gasdurchtrittsöffnungen der Schirmplatte fluchten bevorzugt mit Gasaustrittsöffnungen der Gasaustrittsfläche des Gaseinlassorgans. Die die Gasaustrittsfläche ausbildende Gasaustrittsplatte des Gaseinlassorgans kann mittels eines flüssigen Kühlmittels gekühlt werden, wobei innerhalb des Gaseinlassorgans Kühlmittelkammern vorgesehen sind. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung greifen die Zungen mit radialem Spiel von etwa 0,1 bis 1 mm in die Nischen des Randbereichs der Schirmplatte ein, so dass sich die Schirmplatte, die aus Graphit, beschichtetem Graphit oder Quarz bestehen kann, thermisch ausdehnen kann. Die Nischen erstrecken sich ebenfalls bevorzugt vertikal oberhalb des Gasauslasskanales beziehungsweise besitzen einen größeren Radialabstand zu einem Zentrum der Prozesskammer als der radial äußere Rand des Suszeptors und der Innenwand des Gasauslasskanals. Die bevorzugt aus Graphit bestehende Schirmplatte kann ebenso wie der bevorzugt aus Graphit bestehende Suszeptor mit SiC, BrN oder dergleichen beschichtet sein. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zur Gasaustrittsfläche weisende Breitseitenfläche der Schirmplatte im Randbereich geneigt verläuft. Im Randbereich vermindert sich die Materialstärke der Schirmplatte somit in Radialauswärtsrichtung. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der den Gasauslasskanal in Radialauswärtsrichtung begrenzende Gasleitkörper eine Oberseite aufweist, die einen Dichtring trägt. Die Oberseite kann eine Vertiefung aufweisen, in der der Dichtring einliegt. Der Dichtring kann aus Quarz bestehen. An dem Dichtring kann sich der Tragring abstützen. Befestigungselemente, mit denen der Tragring am Gaseinlassorgan oder einem Deckel des Reaktors befestigt ist, können sich radial außerhalb des Gasleitkörpers befinden. Die Befestigungselemente sind insbesondere Federelemente. Die Befestigungselemente können Vorsprünge aufweisen, die den Tragring untergreifen.First and foremost, a CVD reactor is proposed, in which a susceptor consisting of, for example, graphite or coated graphite is heated by means of a heating device, which can be an IR heater or an RF heater, to a process temperature at which a process chamber is located Process gas fed in is decomposed pyrolytically. The process gas is fed in with the aid of a gas inlet member, which preferably extends over the entire cross-sectional area of the process chamber and has gas outlet openings which are arranged like a shower head, through which the process gas enters the process chamber. The gas outlet surface of the gas inlet member is covered with a screen plate which is permeable to gas. It is essential that the screen plate has an edge area which is supported by supporting elements. The support elements can be attached to the gas inlet element or to a process chamber ceiling. It is particularly advantageous if the support elements are formed by a support ring. It is furthermore advantageous if the sections of one or more support elements which engage under the screen plate are arranged vertically above a gas outlet channel, the gas outlet channel being arranged radially outside the susceptor. It can also be provided that the shield plate is additionally fastened to the gas inlet element by means of a fastening means located in its central area. However, the edge-side support elements are all arranged in such a way that they are arranged radially outside the radially inner edge of the gas outlet channel and only engage under the screen plate in this area. In particular, it is provided that the gas outlet channel is delimited by a side wall of the susceptor and a wall of a tubular gas guide body, the gas guide body surrounding the susceptor with a radial distance. The susceptor can have a diameter of at least about 300 mm and can be driven in rotation about an axis of rotation. The underside of the screen plate can be spaced from the top of the susceptor by 9 to 20 mm. The material thickness of the screen plate can be between 3 and 10 mm. In a preferred embodiment of the invention, the support elements and in particular the support ring form radially inwardly projecting tongues. The tongues can be sections of the support element or of the support ring which are reduced in material thickness. Six tongues arranged in a uniform circumferential distribution and projecting radially inwards from the support ring can be provided. It is provided that the tongues engage in recesses in the edge region of the shield plate, the recesses being able to be formed by recesses in the edge region of the shield plate that are reduced in material thickness. An outer edge edge of the screen plate, which is for example gripped by the tongues, extends radially outside the radially inner wall of the gas outlet channel so that the susceptor is covered over the entire area by the screen plate, the edge of which thus preferably extends radially outside an edge edge of the susceptor. The screen plate can touch the gas outlet surface of a gas outlet plate of the gas inlet member. However, the screen plate can also have a small gap distance of, for example, 0.1 to 2 mm from the gas outlet surface have. Gas passage openings of the screen plate are preferably aligned with gas outlet openings of the gas outlet surface of the gas inlet member. The gas outlet plate of the gas inlet member forming the gas outlet surface can be cooled by means of a liquid coolant, coolant chambers being provided within the gas inlet member. In a preferred embodiment of the invention, the tongues engage with radial clearance of approximately 0.1 to 1 mm in the niches of the edge region of the faceplate, so that the faceplate, which can consist of graphite, coated graphite or quartz, can thermally expand. The niches also preferably extend vertically above the gas outlet channel or have a greater radial distance from a center of the process chamber than the radially outer edge of the susceptor and the inner wall of the gas outlet channel. The screen plate which is preferably made of graphite, like the susceptor which is preferably made of graphite, can be coated with SiC, BrN or the like. In a further development of the invention it is provided that the broad side surface of the screen plate facing the gas outlet surface runs inclined in the edge region. In the edge area, the material thickness of the screen plate thus decreases in the radial outward direction. In a further development of the invention it is provided that the gas guide body delimiting the gas outlet channel in the radial outward direction has an upper side which carries a sealing ring. The upper side can have a recess in which the sealing ring lies. The sealing ring can consist of quartz. The support ring can be supported on the sealing ring. Fastening elements with which the support ring is fastened to the gas inlet element or a cover of the reactor can be located radially outside the gas guide body. The fastening elements are in particular spring elements. The fastening elements can have projections which engage under the support ring.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Schirmplatten-Anordnung zur Verwendung in einem CVD-Reaktor, wobei die Schirmplatten-Anordnung eine kreisscheibenförmige Schirmplatte mit Gasdurchtrittsöffnungen aufweist, die von einem am Gaseinlassorgan oder an einem Reaktordeckel befestigbaren Tragring umgeben ist. Der Tragring untergreift den Rand der Schirmplatte.The invention also relates to a screen plate arrangement for use in a CVD reactor, the screen plate arrangement having a circular disk-shaped screen plate with gas passage openings, which is surrounded by a support ring which can be fastened to the gas inlet element or to a reactor cover. The support ring engages under the edge of the screen plate.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus die Verwendung einer derartigen Schirmplatten-Anordnung in einem CVD-Reaktor beim Abscheiden von Halbleiterschichten auf Substraten, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der Suszeptor auf Temperaturen von mindestens 1.300°C aufgeheizt wird und die Gasaustrittsfläche des Gaseinlassorgans auf maximal 200°C gehalten wird, wozu insbesondere vorgesehen ist, dass in Kühlmittelkanäle des Gaseinlassorganes eine Kühlflüssigkeit eingespeist wird, die sich maximal auf 80°C erhitzt. Beim Abscheideverfahren werden zusammen mit einem Trägergas, beispielsweise Wasserstoff, NH3, eine metallorganische Gallium-Verbindung und eine metallorganische Aluminiumverbindung durch das Gaseinlassorgan in die Prozesskammer eingespeist, um auf den Substraten des insbesondere während des Abscheidens gedrehten Suszeptors AlGaN abzuscheiden.The invention also relates to the use of such a screen plate arrangement in a CVD reactor when depositing semiconductor layers on substrates, it being provided in particular that the susceptor is heated to temperatures of at least 1,300 ° C. and the gas outlet surface of the gas inlet member to a maximum of 200 ° C is held, for which purpose it is provided in particular that a coolant which heats up to a maximum of 80 ° C. is fed into coolant channels of the gas inlet element. In the deposition process, together with a carrier gas, for example hydrogen, NH 3 , an organometallic compound and an organometallic aluminum compound are fed into the process chamber through the gas inlet element in order to deposit AlGaN on the substrates of the susceptor, which was rotated in particular during the deposition.

FigurenlisteFigure list

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

  • 1 schematisch einen CVD-Reaktor im Längsschnitt durch eine Prozesskammer 12,
  • 2 vergrößert den Ausschnitt II in 1,
  • 3 perspektivisch eine Draufsicht auf ein unterhalb eines Gaseinlassorganes 5 angeordnete Schirmplattenanordnung mit einer von einem Tragring 20 getragenen Schirmplatte,
  • 4 perspektivisch einen Schnitt durch das Gaseinlassorgan 5 und die darunter angeordnete Schirmplattenanordnung 10, 20,
  • 5 als Explosionsdarstellung die Schirmplatte 10 und den Tragring 20,
  • 6 eine Unteransicht des Tragrings 20 und
  • 7 eine Unteransicht der Schirmplatte 10.
An embodiment of the invention is explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 schematically shows a CVD reactor in longitudinal section through a process chamber 12 ,
  • 2nd enlarges section II in 1 ,
  • 3rd perspective a plan view of a below a gas inlet element 5 arranged screen plate arrangement with one of a support ring 20th worn screen plate,
  • 4th perspective a section through the gas inlet member 5 and the faceplate assembly located below 10th , 20th ,
  • 5 the shield plate as an exploded view 10th and the support ring 20th ,
  • 6 a bottom view of the support ring 20th and
  • 7 a bottom view of the screen plate 10th .

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

Der CVD-Reaktor 1 besitzt ein nach außen gasdichtes Gehäuse, innerhalb dessen sich ein aus beschichtetem Graphit bestehender Suszeptor 2 in einer Horizontalebene erstreckt. Die Oberseite des Suszeptors 2 besitzt eine Vielzahl von taschenartigen Vertiefungen, in denen jeweils ein Substrat 3 angeordnet ist. Der Suszeptor 3 ist mehrteilig. Er besitzt ein Deckelteil, dessen Rand sich auf einem rohrförmigen Abschnitt abstützt, der eine nach radial außen weisende Suszeptorseitenwand 27 ausbildet. Innerhalb der insgesamt topfförmigen Suszeptor-Anordnung befindet sich eine lediglich in den Zeichnungen angedeutete Heizeinrichtung 4, bei der es sich um eine RF-Spule oder um eine IR-Heizeinrichtung handeln kann, mit der der Suszeptor 2 auf Temperaturen von über 1.300°C aufgeheizt werden kann.The CVD reactor 1 has an externally gas-tight housing inside which there is a susceptor made of coated graphite 2nd extends in a horizontal plane. The top of the susceptor 2nd has a large number of pocket-like depressions, in each of which a substrate 3rd is arranged. The susceptor 3rd is in several parts. It has a cover part, the edge of which is supported on a tubular section which has a susceptor side wall pointing radially outwards 27 trains. Within the overall pot-shaped susceptor arrangement is a heating device, which is only indicated in the drawings 4th , which can be an RF coil or an IR heater with which the susceptor 2nd can be heated to temperatures above 1,300 ° C.

Oberhalb des Suszeptors 2 befindet sich die Prozesskammer 12, in die mittels eines Gaseinlassorganes 5 das Prozessgas eingespeist wird. Das Prozessgas kann aus einem Hydrid der V-Hauptgruppe und einer metallorganischen Verbindung eines Elementes der III-Hauptgruppe bestehen. Das Prozessgas wird mit einem Inertgas, beispielsweise Wasserstoff, zusammen in die Prozesskammer 12 eingespeist.Above the susceptor 2nd is the process chamber 12 , into which by means of a gas inlet element 5 the process gas is fed. The process gas can consist of a hydride of the V main group and an organometallic compound of an element of the III main group. The process gas is fed into the process chamber together with an inert gas, for example hydrogen 12 fed.

Das Gaseinlassorgan 5 kann ein oder mehrere Gasverteilkammern 6 besitzen, mit denen die beiden das Prozessgas bildenden Einzelgase getrennt voneinander in die Prozesskammer 12 eingespeist werden können. Der Übersicht halber ist lediglich ein Gaseinlass 25 und eine Gasverteilkammer 6 dargestellt, wobei die Gasverteilkammer 6 mittels Gasaustrittskanälen 7 mit einer Gasaustrittsfläche 9' einer Gasaustrittsplatte 9 des Gaseinlassorgans 5 verbunden sind. Oberhalb der Gasaustrittsplatte 9 befinden sich Kühlkanäle 8 zum Einleiten einer Kühlflüssigkeit, mit der die Gasaustrittsplatte 9 gekühlt werden kann. The gas inlet element 5 can have one or more gas distribution chambers 6 have, with which the two individual gases forming the process gas separate from each other into the process chamber 12 can be fed. For the sake of clarity, there is only one gas inlet 25th and a gas distribution chamber 6 shown, the gas distribution chamber 6 by means of gas outlet channels 7 with a gas outlet surface 9 ' a gas outlet plate 9 of the gas inlet member 5 are connected. Above the gas outlet plate 9 there are cooling channels 8th for introducing a cooling liquid with which the gas outlet plate 9 can be cooled.

Unterhalb der Gasaustrittsfläche 9', entweder in berührender Anlage an der Gasaustrittsfläche 9' oder mit einem Spaltabstand erstreckt sich eine aus insbesondere beschichtetem Graphit bestehende Schirmplatte 10, die eine kreisscheibenförmige Gestalt besitzt. Die Schirmplatte 10 besitzt Gasdurchtrittsöffnungen 11, die mit den Gasaustrittskanälen 7 fluchten, so dass das Prozessgas und das Trägergas von der Gasverteilkammer 6 durch die Gasaustrittskanäle 7 und die Gasdurchtrittskanäle 11 in die Prozesskammer 12 einströmen können.Below the gas outlet area 9 ' , either in contact with the gas outlet surface 9 ' or a screen plate consisting of coated graphite extends with a gap distance 10th , which has a circular disc shape. The faceplate 10th has gas passage openings 11 that with the gas outlet channels 7 aligned so that the process gas and the carrier gas from the gas distribution chamber 6 through the gas outlet channels 7 and the gas passage channels 11 into the process chamber 12 can flow in.

Der Durchmesser des Suszeptors 2 beträgt mindestens etwa 300 mm. Der Durchmesser der kreisscheibenförmigen Schirmplatte 10 ist größer als der Durchmesser des Suszeptors 2. Der Rand der Schirmplatte 10 erstreckt sich somit vertikal oberhalb eines Gasauslasskanales 13, der nach radial innen hin von der Suszeptorseitenwand 27 und nach radial außen hin von einem rohrförmigen Gasleitkörper 14 begrenzt wird.The diameter of the susceptor 2nd is at least about 300 mm. The diameter of the circular disk-shaped screen plate 10th is larger than the diameter of the susceptor 2nd . The edge of the faceplate 10th thus extends vertically above a gas outlet channel 13 that radially inwards from the susceptor side wall 27 and radially outward from a tubular gas guide body 14 is limited.

Der Gasleitkörper 14 besitzt eine Oberseite, die von einem radial einwärts gekröpften Kopfabschnitt des Gasleitkörpers 14 gebildet ist. Die Oberseite des Gasleitkörpers 14 besitzt eine Vertiefung 18, in der ein aus Quarz bestehender Dichtring 17 einliegt.The gas guide 14 has an upper side which is formed by a radially inwardly bent head section of the gas guide body 14 is formed. The top of the gas guide 14 has a recess 18th , in which a sealing ring made of quartz 17th lies in.

Oberhalb des Dichtrings 17 erstreckt sich ein ringförmiges Tragelement, welches einen Tragring 20 ausbildet.Above the sealing ring 17th extends an annular support member which is a support ring 20th trains.

Der Tragring 20 umgibt die Schirmplatte 10 und besitzt mehrere, beim Ausführungsbeispiel sechs in gleichmäßiger Umfangsverteilung angeordnete, vom Grundkörper des Tragrings 20 nach radial einwärts ragende Zungen 21. Die Zungen 21 besitzen eine verminderte Materialstärke und greifen in Nischen 16 des Randbereichs 19 der Schirmplatte 10 ein. Die Nischen 16 bilden materialstärkereduzierte Ausnehmungen, in denen die Zungen 21 mit Bewegungsspiel radial eingreifen. Der von den Zungen 21 untergriffene Randbereich 19 besitzt eine zur Gasaustrittsfläche 9' weisende Oberfläche, die am Rand geneigt verläuft, so dass sich die Materialstärke der Schirmplatte 10 im Randbereich 19 in Radialauswärtsrichtung stetig vermindert.The support ring 20th surrounds the screen plate 10th and has several, in the embodiment six arranged in a uniform circumferential distribution, of the base body of the support ring 20th tongues projecting radially inwards 21st . The tongues 21st have a reduced material thickness and reach into niches 16 the edge area 19th the faceplate 10th a. The niches 16 form material-reduced recesses in which the tongues 21st engage radially with play. The one from the tongues 21st undergrown edge area 19th has one to the gas outlet surface 9 ' pointing surface, which runs inclined at the edge, so that the material thickness of the screen plate 10th at the edge 19th steadily decreased in the radial outward direction.

Der Tragring 20 ist mittels Befestigungselementen 22 am Gaseinlassorgan 5 befestigt. Der Tragring 20 kann aber auch am Reaktordeckel befestigt sein. Beim Ausführungsbeispiel sind die Befestigungselemente 22 Federelemente, die einen Tragvorsprung 23 aufweisen, die den Tragring 20 untergreifen. Der Tragring 20 besitzt Aussparungen 24, die sich im Bereich des äußeren Randes des Tragrings 20 befinden und in denen die im Ausführungsbeispiel sechs Befestigungselemente 22 in gleichmäßiger Winkelverteilung angeordnet sind. Die Befestigungselemente 22 und die Zungen 21 befinden sich beim Ausführungsbeispiel an denselben Umfangspositionen.The support ring 20th is by means of fasteners 22 at the gas inlet element 5 attached. The support ring 20th can also be attached to the reactor cover. In the embodiment, the fasteners 22 Spring elements that have a supporting projection 23 have the support ring 20th reach under. The support ring 20th has cutouts 24th that are in the area of the outer edge of the support ring 20th are located and in which the six fasteners in the embodiment 22 are arranged in a uniform angular distribution. The fasteners 22 and the tongues 21st are in the embodiment at the same circumferential positions.

Die Randkante der Schirmplatte 10 erstreckt sich auf ihrer gesamten Umfangslänge um ein Zentrum der Schirmplatte 10 vertikal oberhalb über den Gasauslasskanal 13. Mit anderen Worten: Es gibt bevorzugt keinen Abschnitt des Randes der Schirmplatte 10, der nicht radial außerhalb der Suszeptorseitenwand 27 liegt. Auch die Tragelemente 20 ragen nicht in Radialeinwärtsrichtung über die Suszeptorseitenwand 27, sondern erstrecken sich vertikal oberhalb des Gasauslasskanales 13, so dass sämtliche Abstützflächen, mit denen sich der radial äußere Randbereich der Schirmplatte 10 abstützt, in einer Zone angeordnet sind, die vertikal oberhalb des Gasauslasskanals 13 liegen.The edge of the faceplate 10th extends over its entire circumferential length around a center of the screen plate 10th vertically above via the gas outlet duct 13 . In other words: there is preferably no section of the edge of the faceplate 10th that is not radially outside the susceptor sidewall 27 lies. Even the support elements 20th do not protrude radially inward over the susceptor sidewall 27 , but extend vertically above the gas outlet channel 13 , so that all the support surfaces with which the radially outer edge region of the screen plate 10th supports, are arranged in a zone that is vertically above the gas outlet channel 13 lie.

Es kann allerdings ein zusätzliches Befestigungselement vorgesehen sein, mit dem das Zentrum der Schirmplatte 10 mit dem Gaseinlassorgan verbunden ist.However, an additional fastening element can be provided with which the center of the screen plate 10th is connected to the gas inlet member.

Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenständig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinationen auch kombiniert sein können, nämlich:The above statements serve to explain the inventions covered by the application as a whole, which also independently further develop the state of the art at least through the following combinations of features, it being possible for two, more or all of these combinations of features to also be combined, namely:

Ein CVD-Reaktor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Randbereich 19 der Schirmplatte 10 von einem Tragring 20 unterstützt wird.A CVD reactor, which is characterized by an edge area 19th the faceplate 10th from a support ring 20th is supported.

Ein CVD-Reaktor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der äußere Rand der Schirmplatte 10 von Abschnitten 21 eines Tragelementes 20 getragen ist, auf denen sich unter Ausbildung von Abstützflächen der Rand der Schirmplatte 10 abstützt, wobei sämtliche randseitigen Abstützflächen radial außerhalb der Seitenwand 27 des Suszeptors 2 und insbesondere vertikal oberhalb des Gasauslasskanals 13 angeordnet sind.A CVD reactor, which is characterized in that the outer edge of the screen plate 10th of sections 21st a support element 20th is worn on which the edge of the screen plate is formed with the formation of support surfaces 10th supports, with all edge-side support surfaces radially outside the side wall 27 of the susceptor 2nd and in particular vertically above the gas outlet channel 13 are arranged.

Ein CVD-Reaktor, der gekennzeichnet ist durch vom Tragring beziehungsweise Tragelement 20 radial einwärts ragende Zungen 21, die die Schirmplatte 10 an voneinander beabstandeten Umfangspositionen untergreifen und insbesondere in Nischen 16 des Randbereichs 19 der Schirmplatte 10 eingreifen. A CVD reactor, which is characterized by the support ring or support element 20th tongues protruding radially inwards 21st who have the faceplate 10th reach under at spaced circumferential positions and in particular in niches 16 the edge area 19th the faceplate 10th intervention.

Ein CVD-Reaktor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Tragring 20 beziehungsweise die Tragelemente mittels Befestigungselementen 22 am Gaseinlassorgan 5 oder an einem Reaktordeckel befestigt sind.A CVD reactor, which is characterized in that the support ring 20th or the support elements by means of fastening elements 22 at the gas inlet element 5 or are attached to a reactor cover.

Ein CVD-Reaktor, der gekennzeichnet ist durch einen zwischen der Oberseite des Gasleitkörpers 14 und dem die Tragelemente ausbildenden Tragring 20 angeordneten Dichtring 17, welcher insbesondere in einer Vertiefung des Gasleitkörpers 14 angeordnet ist und insbesondere aus Quarz besteht.A CVD reactor, which is characterized by a between the top of the gas guide 14 and the support ring forming the support elements 20th arranged sealing ring 17th , which in particular in a recess of the gas guide body 14 is arranged and in particular consists of quartz.

Ein CVD-Reaktor, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Befestigungselemente 20 zur Befestigung des Tragrings 20 radial außerhalb des Gasleitkörpers 14 angeordnet sind und/oder von Federelementen ausgebildet sind.A CVD reactor, which is characterized in that the fasteners 20th for fastening the support ring 20th radially outside the gas guide body 14 are arranged and / or are formed by spring elements.

Eine Schirmplatten-Anordnung zur Verwendung in einem CVD-Reaktor 1 mit einer kreisscheibenförmigen, Gasdurchtrittsöffnungen 11 aufweisenden Schirmplatte 10 und einem an einem Gaseinlassorgan 5 oder Deckel des CVD-Reaktors 1 befestigbaren Tragring 20, der die Schirmplatte 10 umgibt und zumindest bereichsweise den Rand 19 der Schirmplatte 10 untergreift.A faceplate assembly for use in a CVD reactor 1 with a circular disk-shaped, gas passage openings 11 having shield plate 10th and one on a gas inlet member 5 or cover of the CVD reactor 1 attachable support ring 20th which is the faceplate 10th surrounds and at least partially the edge 19th the faceplate 10th reaches under.

Eine Schirmplatten-Anordnung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Randbereich 19 der Schirmplatte 10 materialstärkenverminderte Nischen 16 ausbildet, in welche Zungen 21 des Tragrings 20 eingreifen.A screen plate arrangement, which is characterized in that the edge area 19th the faceplate 10th niches with reduced material thickness 16 trains in which tongues 21st of the support ring 20th intervention.

Eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Suszeptor 2 auf eine Prozesstemperatur von größer 1.300°C aufgeheizt wird und eine Gasaustrittsfläche 9' des Gaseinlassorgans 5 auf einer Temperatur von nicht größer als 200°C gehalten wird und wobei innerhalb des CVD-Reaktors 1 AlGaN abgeschieden wird.A use that is characterized by the susceptor 2nd is heated to a process temperature greater than 1,300 ° C and a gas outlet surface 9 ' of the gas inlet member 5 is maintained at a temperature of no greater than 200 ° C and being within the CVD reactor 1 AlGaN is deposited.

Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Erfindung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorstehenden Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbesondere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden können.All the features disclosed are essential to the invention (by themselves, but also in combination with one another). The disclosure content of the associated / attached priority documents (copy of the prior application) is hereby also included in full in the disclosure of the application, also for the purpose of including features of these documents in claims of the present application. The sub-claims characterize, even without the features of a referenced claim, independent inventive developments of the prior art with their features, in particular in order to make divisional applications based on these claims. The invention specified in each claim can additionally have one or more of the features specified in the preceding description, in particular provided with reference numbers and / or in the list of reference numbers. The invention also relates to designs in which some of the features mentioned in the above description are not realized, in particular insofar as they are recognizably unnecessary for the respective intended use or can be replaced by other technically equivalent means.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
CVD-ReaktorCVD reactor
22nd
SuszeptorSusceptor
33rd
SubstratSubstrate
44th
HeizeinrichtungHeater
55
GaseinlassorganGas inlet member
66
GasverteilkammerGas distribution chamber
77
GasaustrittskanalGas outlet channel
88th
KühlkanalCooling channel
99
GasaustrittsplatteGas outlet plate
9'9 '
GasaustrittsflächeGas outlet area
1010th
SchirmplatteShield plate
1111
GasdurchtrittsöffnungGas passage opening
1212
ProzesskammerProcess chamber
1313
GasauslasskanalGas outlet duct
1414
äußerer Gasleitkörperouter gas guide
1515
innerer Gasleitkörperinner gas guide
1616
Nischeniche
1717th
DichtringSealing ring
1818th
Vertiefungdeepening
1919th
RandbereichEdge area
2020th
Tragring, TragelementSupport ring, support element
2121st
Zungetongue
2222
BefestigungselementFastener
2323
TragvorsprungSupport projection
2424th
AussparungRecess
2525th
GaseinlassGas inlet
2626
GasauslassGas outlet
2727th
SuszeptorseitenwandSusceptor sidewall

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 9587312 [0003]US 9587312 [0003]

Claims (10)

CVD-Reaktor (1) mit einem von einer Heizeinrichtung (4) auf eine Prozesstemperatur aufheizbaren Suszeptor (2) zur Aufnahme von zu behandelnden Substraten (3), mit einem Gaseinlassorgan (5) zum Einleiten von Prozessgasen in eine zwischen einer eine Gasaustrittsfläche (9') des Gaseinlassorgans (5) abdeckenden, gasdurchlässigen Schirmplatte (10) und dem Suszeptor (2) angeordneten Prozesskammer (12), dadurch gekennzeichnet, dass ein Randbereich (19) der Schirmplatte (10) von einem Tragring (20) unterstützt wird.CVD reactor (1) with a susceptor (2) which can be heated to a process temperature by a heating device (4) for receiving substrates (3) to be treated, with a gas inlet element (5) for introducing process gases into a gas outlet surface (9 ') of the gas inlet member (5) covering, gas permeable screen plate (10) and the susceptor (2) arranged process chamber (12), characterized in that an edge region (19) of the screen plate (10) is supported by a support ring (20). CVD-Reaktor (1) mit einem von einer Heizeinrichtung (4) auf eine Prozesstemperatur aufheizbaren Suszeptor (2) zur Aufnahme von zu behandelnden Substraten (3), mit einem Gaseinlassorgan (5) zum Einleiten von Prozessgasen in eine zwischen einer eine Gasaustrittsfläche (9') des Gaseinlassorgans (5) abdeckenden, gasdurchlässigen Schirmplatte (10) und dem Suszeptor (2) angeordneten Prozesskammer (12), mit einem eine Seitenwand (27) des Suszeptors (2) umgebenden, nach radial außen hin von einem rohrförmigen Gasleitkörper (14) begrenzten Gasauslasskanal (13), dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Rand der Schirmplatte (10) von Abschnitten (21) eines Tragelementes (20) getragen ist, auf denen sich unter Ausbildung von Abstützflächen der Rand der Schirmplatte (10) abstützt, wobei sämtliche randseitigen Abstützflächen radial außerhalb der Seitenwand (27) des Suszeptors (2) und insbesondere vertikal oberhalb des Gasauslasskanals (13) angeordnet sind.CVD reactor (1) with a susceptor (2) which can be heated to a process temperature by a heating device (4) for receiving substrates (3) to be treated, with a gas inlet element (5) for introducing process gases into a gas outlet surface (9 ') of the gas inlet member (5) covering, gas permeable screen plate (10) and the susceptor (2) arranged process chamber (12), with a side wall (27) of the susceptor (2) surrounding radially outwards from a tubular gas guide body (14 ) limited gas outlet channel (13), characterized in that the outer edge of the screen plate (10) is carried by sections (21) of a support element (20) on which the edge of the screen plate (10) is supported, with support surfaces being formed, all of which edge-side support surfaces are arranged radially outside the side wall (27) of the susceptor (2) and in particular vertically above the gas outlet channel (13). CVD-Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch vom Tragring beziehungsweise Tragelement (20) radial einwärts ragende Zungen (21), die die Schirmplatte (10) an voneinander beabstandeten Umfangspositionen untergreifen und insbesondere in Nischen (16) des Randbereichs (19) der Schirmplatte (10) eingreifen.CVD reactor according to one of the preceding claims, characterized by tongues (21) projecting radially inwards from the support ring or support element (20), which engage under the screen plate (10) at circumferentially spaced positions and in particular in recesses (16) of the edge region (19) Engage the shield plate (10). CVD-Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragring (20) beziehungsweise die Tragelemente mittels Befestigungselementen (22) am Gaseinlassorgan (5) oder an einem Reaktordeckel befestigt sind.CVD reactor according to one of the preceding claims, characterized in that the support ring (20) or the support elements are fastened by means of fastening elements (22) to the gas inlet element (5) or to a reactor cover. CVD-Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zwischen der Oberseite des Gasleitkörpers (14) und dem die Tragelemente ausbildenden Tragring (20) angeordneten Dichtring (17), welcher insbesondere in einer Vertiefung des Gasleitkörpers (14) angeordnet ist und insbesondere aus Quarz besteht.CVD reactor according to one of the preceding claims, characterized by a sealing ring (17) arranged between the top of the gas guide body (14) and the support ring (20) forming the support elements, which is arranged in particular in a recess of the gas guide body (14) and in particular from Quartz exists. CVD-Reaktor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (20) zur Befestigung des Tragrings (20) radial außerhalb des Gasleitkörpers (14) angeordnet sind und/oder von Federelementen ausgebildet sind.CVD reactor according to one of the preceding claims, characterized in that the fastening elements (20) for fastening the support ring (20) are arranged radially outside the gas guide body (14) and / or are formed by spring elements. Schirmplatten-Anordnung zur Verwendung in einem CVD-Reaktor (1) insbesondere gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer kreisscheibenförmigen, Gasdurchtrittsöffnungen (11) aufweisenden Schirmplatte (10) und einem an einem Gaseinlassorgan (5) oder Deckel des CVD-Reaktors (1) befestigbaren Tragring (20), der die Schirmplatte (10) umgibt und zumindest bereichsweise den Rand (19) der Schirmplatte (10) untergreift.Screen plate arrangement for use in a CVD reactor (1) in particular according to one of the preceding claims with a circular disk-shaped screen plate (10) having gas passage openings (11) and one that can be fastened to a gas inlet element (5) or cover of the CVD reactor (1) Support ring (20) which surrounds the screen plate (10) and engages under the edge (19) of the screen plate (10) at least in regions. Schirmplatten-Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Randbereich (19) der Schirmplatte (10) materialstärkenverminderte Nischen (16) ausbildet, in welche Zungen (21) des Tragrings (20) eingreifen.Screen plate arrangement according to Claim 7 , characterized in that the edge region (19) of the screen plate (10) forms material-reduced niches (16) into which tongues (21) of the support ring (20) engage. Verwendung einer Schirmplatten-Anordnung gemäß einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Suszeptor (2) auf eine Prozesstemperatur von größer 1.300°C aufgeheizt wird und eine Gasaustrittsfläche (9') des Gaseinlassorgans (5) auf einer Temperatur von nicht größer als 200°C gehalten wird und wobei innerhalb des CVD-Reaktors (1) AlGaN abgeschieden wird.Use of a faceplate arrangement according to one of the Claims 7 or 8th , characterized in that the susceptor (2) is heated to a process temperature of greater than 1,300 ° C and a gas outlet surface (9 ') of the gas inlet member (5) is kept at a temperature of not greater than 200 ° C and wherein within the CVD Reactor (1) AlGaN is deposited. CVD-Reaktor oder Schirmplatten-Anordnung oder Verwendung, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.CVD reactor or screen plate arrangement or use, characterized by one or more of the characterizing features of one of the preceding claims.
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