更新时间:2022-08-25 14:04
反应室是源材料在衬底上进行外延生长的地方。
反应室是源材料在衬底上进行外延生长的地方,它对外延层厚度、组分的均匀性、异质结果而梯度、本底杂质浓度以及外延膜产量有极大的影响。
反应室处理的方法,此方法是适用于处理反应室中的碳残留物与硅残留物。此方法包括于反应室中通入氧气,以于此反应室中进行氧气电浆处理制程,而使碳残留物与硅残留物分别生成二氧化碳气体与氧化硅。由于所生成的二氧化碳气体会排出反应室,且氧化硅会粘着于反应室的壁上,因此可以避免后续蚀刻制程遭受到碳残留物与硅残留物的污染。
一般对反应室的要求是:(1)不要形成气体湍流,而是层流状态:;(2)基座本身不要有温度梯度;(3)尽可能减少残留效应。
通常反应室由石英玻璃制成,近年也有部分或全部由不锈钢制成的工业型反应器。为了生长出优质外延片,各生产厂家和研究工作者在反应室结构的设计上下很多功夫,设计出不同结构的反应室。
除了反应室外,由于各厂商和研究者的设计侧重点不同,还有其他种类的反应室。下面着重介绍几种典型的反应室结构。
图2为一种两路气流反应室所示。源气体(主气流)的流向与衬底表面平行,类似于传统的水平反应室。第二路气体(次气流)包含相同数量的N2和H2,流向与衬底表面垂直,一方面抑制了来自于高温衬底的热对流,同时将反应物携带到衬底表面。如果没有次气流,生长就不是二维的,形成的只是GaN小岛。
图3为一种分离气路反应室,它提供了一个不同的气流通路,一方面提高GaN层的质量,另一方面防止Ga(CH3)3和NH3源在远离衬底的地方发生提前反应。在主要反应物气体进入反应室以前,气体源被分成两路,一路运载III族源,一路运载V族气体源。因此,该反应室可以有效控制到达衬底上方的主要反应物气体的数量。
图4是一种新型三路气流反应室。用一个与衬底平行的石英平板将III族源和NH3分为两路平行载气流。子流N2流过一个与衬底垂直的石英过滤器达到衬底上方,在此与两路平行III族和V族气流源相遇。由于N2子流的垂直方向,这种新型气流设计增强了接触表面处III-V族源材料的混合。基于这种特殊设计的MOCVD系统,在蓝宝石衬底上生长的外延GaN层近似镜面,具有出色的均匀度。