DE10064944A1

DE10064944A1 - Verfahren zum Abscheiden von insbesondere kristallinen Schichten, Gaseinlassorgan sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE10064944A1
Application number: DE10064944A
Authority: DE
Inventors: Gerd Strauch; Markus Reinhold
Original assignee: Aixtron SE
Current assignee: Aixtron SE
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2000-12-23
Publication date: 2002-04-11
Also published as: EP1325177A1; KR100827486B1; DE50106593D1; TW539761B; JP2004529834A; WO2002027078A1; US6786973B2; US20030180460A1; KR20030036760A; EP1325177B1; AU2002212189A1; JP4897184B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Abscheiden von insbesondere kristallinen Schichten auf insbesondere ebenfalls kristallinen Substraten, wobei zumindest zwei Prozessgase getrennt voneinander in eine Prozesskammer (1) eines Reaktors eingeleitet werden, wobei das erste Prozessgas durch eine zentrale Leitung (2) mit einer zentralen Austrittsöffnung (3) und das zweite Prozessgas durch eine dazu periphere Leitung mit peripherer Austrittsöffnung strömt, wobei das zweite Prozessgas durch ein oder mehrere Zuleitungen (5) in eine Mischkammer (4) und durch weitere, den Gasstrom beeinflussende Mittel zur Homogenisierung des Radialströmungsprofils des aus der peripheren Austrittsöffnung austretenden Prozessgases strömt. Dabei ist vorgesehen, dass das zweite Prozessgas durch ein der Mischkammer (4) nachgeordnetes Strömungsbeeinflussungsorgan insbesondere in Form einer Ringdrossel (7) oder eines Drallerzeugers und durch eine diesem nachgeordnete ringförmige Vorkammer strömt und durch einen gasdurchlässigen Gasauslassring (6) austritt. Die periphere Austrittsöffnung wird von einem gasdurchlässigen Gasauslassring (6) umgeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden von insbesondere kristallinen Schichten auf insbesondere ebenfalls kristallinen Substraten, wobei zumindest zwei Prozessgase getrennt voneinander in eine Prozesskammer eines Reaktors eingeleitet werden, wobei das erste Prozessgas durch eine zentrale Leitung mit einer zentra len Austrittsöffnung und das zweite Prozessgas durch eine dazu periphere Leitung mit peripherer Austrittsöff nung strömt, wobei das zweite Prozessgas durch mehrere Zuleitungen in eine Mischkammer und durch weitere, den Gasstrom beeinflussende Mittel zur Homogenisierung des Radialströmungsprofiles des aus der peripheren Aus trittsöffnung austretenden Prozessgases strömt.

Die Erfindung betrifft ferner ein Gaseinlassorgan an einer Vorrichtung zum Abscheiden von insbesondere kri stallinen Schichten auf insbesondere ebenfalls kristal linen Substraten, mittels welchem zumindest zwei Pro zessgase getrennt voneinander in eine Prozesskammer eines Reaktors einleitbar sind, mit einer zentralen Leitung mit zentraler Austrittsöffnung für das erste Prozessgas und mit einer dazu peripheren Leitung mit peripherer Austrittsöffnung für das zweite Prozessgas, welche periphere Leitung zwischen ein oder mehreren in eine Mischkammer mündenden Zuleitungen und der periphe ren Austrittsöffnung den Gasstrom beeinflussende Mittel besitzt zur Homogenisierung des Radialströmungsprofil des aus der peripheren Austrittsöffnung austretenden Prozessgases.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der US 6,080,642 vorbekannt. Diese Schrift offenbart ein Gaseinlassorgan mit zwei Gaszuleitungen für jeweils ein Prozessgas, die getrennt voneinander der Prozesskammer zugeführt werden. Arsin oder Phosphin werden dort durch eine zentrale Leitung durch das Gaseinlassorgan ge führt. Die zentrale Leitung endet an der Stirnseite des im Wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebauten Gasein lassorgans. Das zweite Prozessgas wird mittels einer einzigen Rohrleitung vom Gasmischsystem dem Gaseinlass organ zugeführt. Im Bereich des Gaseinlassorganes ver zweigt sich diese Zuleitung zunächst in zwei sekundäre Zuleitungen. Diese beiden sekundären Zuleitungen ver zweigen sich sodann wieder in jeweils zwei tertiäre Zuleitungen, so dass insgesamt vier Leitungen symme trisch in eine Mischkammer münden. Von dieser Mischkam mer gehen Einzelkanäle aus, die sich zu einer periphe ren Austrittsöffnung weiter verzweigen. Zufolge Fluktua tionen im Rohrdurchmesser kann es bei dieser kaskadenar tigen Aufspaltung zu inhomogenen Strömungsverhältnissen kommen. Darüber hinaus eignet sich diese Aufspaltung nicht für eine einseitige, unsymmetrische Zuführung zweier Gase getrennt voneinander.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel anzuge ben, mit denen auch eine asymmetrische Zuleitung des zweiten Prozessgases in die Mischkammer möglich ist und trotzdem auch bei verschiedenartigen Prozessparametern beziehungsweise Reaktorgeometrien ein homogenes Radial strömungsprofil des aus der Austrittsöffnung austreten den zweiten Prozessgases ermöglichbar ist.

Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit welchem mit einfachen Mitteln ein homogenes Radialströmungsprofil erreichbar ist.

Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung. Das im Anspruch 1 vorgeschlagene Verfahren sieht vor, dass das zweite Prozessgas durch ein der Mischkammer nachgeordnetes Strömungs-Beeinflus sungsorgan insbesondere in Form einer Ringdrossel oder eines Drallerzeugers und durch eine diesem nachgeordne te ringförmige Vorkammer strömt und durch einen gas durchlässigen Gasauslassring austritt.

Die im Anspruch 2 angegebene Vorrichtung sieht ein der Mischkammer nachgeordnetes Strömungs-Beeinflussungsor gan beispielsweise eine Ringdrossel oder ein Drallerzeu ger und eine diesem nachgeordnete ringförmige Vorkammer vor, welche von einem gasdurchlässigen Gasauslass ring umgeben ist. Die Verfahrensparameter beziehungswei se die geometrischen Parameter sind dabei so gewählt, dass der Strömungswiderstand der Ringdrossel derart größer ist, als der Strömungswiderstand des Gasaus lassringes, dass der Druckunterschied zwischen Vorkam mer und Mischkammer größer ist, als der Druckunter schied zwischen Vorkammer und Prozesskammer. In einer bevorzugten Ausgestaltung unterscheiden sich diese beiden Druckunterschiede um mindestens einen Faktor 10. Bevorzugt liegt der Unterschied aber höher. Es können mehrere, insbesondere zwei Zuleitungen asymmetrisch in die Mischkammer münden. Die Zuleitungen münden bevor zugt schräg, insbesondere in Umfangsrichtung schräg in die Mischkammer. Die durch die Zuleitungen fließenden Gasströme können einzeln geregelt sein. Es ist insbeson dere vorgesehen, dass durch die Zuleitungen unterschied liche Gase strömen. Beispielsweise kann durch eine Zuleitung Trimethylgallium oder Trimethylindium oder dergleichen fließen. Durch die andere, in die Mischkam mer mündende Zuleitung kann ein metallorganischer Do tierstoff fließen. Die Strömungsparameter sind dabei so eingestellt, dass die Leitungen bis zu den Austrittsöff nungen auf einer Temperatur gehalten sind, bei denen ein Zerfall der Reaktionsgase innerhalb des Gaseinlass organes weitestgehend vermieden wird, so dass insbeson dere eine Deposition an dem Gasauslassring vermieden ist. Die Ringdrossel kann aus einem gasundurchlässigen Werkstoff bestehen, der eine Vielzahl von Einzelkanälen aufweist. Insbesondere kann die Ringdrossel aus Quarz bestehen. Die Zahl der Einzelkanäle kann zu der Anzahl der Zuleitungen teilerfremd sein. Dies hat zur Folge, dass sich zwischen den Mündungen der Zuleitungen und der Einzelkanäle in Umfangsrichtung unterschiedliche Abstände bilden. Insbesondere sind weder die Mündungen der Zuleitungen noch die Einzelkanäle punktsymmetrisch zur Zentralachse des Gaseinlassorganes angeordnet. Auch dies trägt zur Homogenisierung des Radial-Strömungspro fils bei. In einer Variante der Erfindung besteht die Drossel aus einem porösem Material, beispielsweise aus porösem Quarz. Sie ist insbesondere als Fritte gestal tet. Sie kann aber auch aus Edelstahl, insbesondere einem Edelstahlschaum bestehen. Der Gasauslassring kann ebenfalls aus einem porösem Material, beispielsweise Quarz bestehen. In einer Variante besitzt der Gasaus lassring eine Vielzahl, bevorzugt zu den Einzelkanälen der Ringdrossel teilerfremde Anzahl von Austrittskanä len. Die Austrittskanäle können von kammartigen, insbe sondere schrägen Einschnitten gebildet sein. Der Durch messer des Gasauslassringes kann größer sein, als der Durchmesser der Ringdrossel. In dem Raum vor der Ring drossel, der Mischkammer bildet sich ein Gasdruck, der erheblich höher ist, als der Gasdruck hinter der Ring drossel, so dass durch die Ringdrossel ein umfangssymme trischer Gasstrom strömt. Dieser umfangssymmetrische Gasstrom mündet in die Vorkammer. Ebenso wie die Misch kammer ist die Vorkammer ringförmig um die zentrale Leitung angeordnet. Die Vorkammer ist vorzugsweise ununterteilt, so dass sich in der Vorkammer ein in Umfangsrichtung nahezu gleicher Druck einstellt, wel cher geringfügig höher ist, als der Druck in der den Gasauslassring umgebenden Prozesskammer. Zufolge dieses geringfügigen Druckunterschiedes strömt das Gas vorzugs weise laminar durch den Gasauslassring und zwar in Umfangsrichtung homogen.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann der Mischkam mer auch ein Drallerzeuger nachgeordnet werden. Das aus der Mischkammer weiter strömende Gas wird durch diesen Drallerzeuger in eine zentrale Ringstromkammer gelei tet, wo es zur Folge der dort stattfindenden Verwir belung vermischt. Diesem Drallerzeuger kann sich eine Ringdrossel anschließen. Gemäß einer erfindungsgemäßen Variante besitzt die Vorrichtung einen der Mischkammer nachgeordneten Drallerzeuger und eine diesem nachgeord nete ringförmige Vorkammer, welche von einem gasdurch lässigen Gasauslassring umgeben ist. Dieser Drallerzeu ger erzeugt in der Ringstromkammer, die unmittelbar den Einzelkanälen des Drallerzeugers nachgeordnet ist, eine Ringströmung, so dass sich dort die Reaktionsgase vermi schen können. Bevorzugt münden die radial einwärts durchströmten Einzelkanäle des Drallerzeugers mit einer Neigung zur Achsquerebene in die Ringstromkammer. Die Ringstromkammer kann sich in Stromabwärtsrichtung ver breitern. Sie kann nach radial auswärts von einem in Stromaufwärtsrichtung überströmbaren Umleitkragen be grenzt werden. In den verbreiterten Fortsatz der Ring stromkammer bildet sich zufolge der Strömungsumlenkung in die Gegenrichtung ein stationärer torusförmiger Wirbel aus. Auch dieser Wirbel bewirkt eine Homogeni sierung der Gaszusammensetzung. Zusammen mit der die zentrale Zuleitung umströmenden Umfangsströmung in der Ringstromkammer bewirkt dieser torusförmige Wirbel eine Verbesserung der Gasdurchmischung. Da das Volumen der Ringstromkammer inklusive der stromabwärts angeordneten Verbreitung im Bereich ein- oder mehrerer Milliliter liegt, haben die Wirbel nur eine vernachlässigbare Speicherfunktion. Dem Umleitkragen kann rückwärtig eine Ringdrossel zugeordnet sein. Diese Ringdrossel kann eine Vielzahl von Bohrungen besitzen, durch welche das Gas strömt. Die Bohrungen können auf eine Prallwand eines Umlenkkragens gerichtet sein. Dieser Umlenkkragen kann von einem radial einwärts gerichteten Vorsprung ausgebildet sein, welcher vom Gas umströmt wird.

Eine Variante des Verfahrens besteht darin, dass minde stens zwei Zuleitungen in die Mischkammer münden. Durch eine der Zuleitungen strömt erfindungsgemäß mehr als zehnmal so viel Gas, als durch die mindestens eine weitere Zuleitung. Durch diesen erheblichen Unterschied in den Volumenströmen findet eine bessere Durchmischung des Gases in der Mischkammer statt. Bei dieser Pro zessführung kann sogar auf eine Ringdrossel oder ein Drallerzeuger verzichtet werden. Bevorzugt strömt durch die eine Zuleitung mehr als fünfzehnmal so viel Gas als durch die mindestens eine weitere beziehungsweise durch alle weiteren Zuleitungen zusammen.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Schnittdarstellung, wobei die wesent lichen Bestandteile des in einem Reaktor einge bauten Gaseinlassorganes schematisch darge stellt sind,

Fig. 2 ein Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 ein Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 1,

Fig. 4 ein Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Darstellung gemäß Fig. 1,

Fig. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Darstellung gemäß Fig. 1,

Fig. 7 ein Schnitt der Linie VII-VII in Fig. 6,

Fig. 8 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Darstellung gemäß Figur. 1,

Fig. 9 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Darstellung gemäß Fig. 1,

Fig. 10 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Darstellung gemäß Fig. 1,

Fig. 11 einen Schnitt gemäß der Linie XI-XI in Fig. 10,

Fig. 12 in schematischer Darstellung die Zuleitungen zum Gaseinlassorgan,

Fig. 13 ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 14 einen Schnitt gemäß der Linie XIII-XIII in Fig. 12.

Das Gaseinlassorgan findet Verwendung in einem Epitaxt- Reaktor, in welchem insbesondere aus metallorganischen Verbindungen und Hydriden Halbleiterschichten auf Halb leitersubstraten abgeschieden werden. Eine derartige Vorrichtung zeigt beispielsweise das US-Patent 6,080,642. Der Reaktor besitzt einen im Wesentlichen kreisscheibenförmigen Substrat-Träger, auf welchem planetenartig die auf drehangetriebenen Substrathaltern liegenden Substrate angeordnet sind. Das Gaseinlass organ gemäß der Erfindung ist darüberhinaus auch für andere Vorrichtungen zum Abscheiden von insbesondere kristallinen Schichten auf insbesondere ebenfalls kri stallinen Substraten geeignet. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Gaseinlassorgan zufolge eines modu len Aufbaus an unterschiedlichem Prozessparameter wie Trägergase (Wasserstoff, Stickstoff oder Edelgase) und Prozesstemperaturen angepasst werden. Das Gaseinlass organ kann darüber an verschiedene Prozesstemperaturen durch Wahl geeigneter Komponeten angepasst werden.

Der Reaktor besitzt eine Prozesskammer 1, die einen Prozesskammerboden 1' und eine Prozesskammerdecke 1" besitzt. Im Zentrum der Prozesskammer 1 befindet sich das Gaseinlassorgan. Dieses ragt bereichsweise in den Zwischenraum zwischen Boden 1' und Decke 1". Das Gas einlassorgan besitzt eine zentrale Leitung 2, durch welche Arsin oder Phosphin in die Prozesskammer 1 strömt. Dieses Hydrid tritt aus einer im Wesentlichen trichterförmigen zentralen Austrittsöffnung 3 an der Stirnseite des Gaseinlassorganes aus. An der peripheren Umfangsseite des Gaseinlassorganes befindet sich ein Gasauslassring 6, der sich auf einem Randabschnitt eines Gasauslassringträgers 14 abstützt, welcher auch die zentrale Leitung 2 ausbildet. Mit seiner oberen Stirnfläche liegt der Gasauslassring 6 gegen die Decke 1" der Prozesskammer 1.

Der Gasauslassring 6 ist dadurch gasdurchlässig, dass er entweder aus einem porösen Material gefertigt ist oder Öffnungen besitzt. Die Öffnungen können als Schlit ze ausgebildet sein. Das in den ersten beiden Ausfüh rungsbeispielen (Fig. 1 bis 5) dargestellte Ausfüh rungsbeispiel besitzt einen Gasauslassring 6, der aus porösem Quarz gefertigt ist. Bei dem in den Fig. 6 bis 10 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt der Gasauslassring 6 eine Vielzahl von Austrittskanälen 10, die als zum einen Rand des Gasauslassringes 6 offene Schlitze ausgebildet sind. Insgesamt hat dieser Gasaus lassring 6 somit eine kammartige Struktur.

Wie aus der Fig. 7 ersichtlich ist, können die einzel nen Austrittskanäle 10 als schräg zum Zentrum verlaufen de Einschnitte ausgebildet sein.

Rückwärtig des Gasauslassringes 6 befindet sich eine ringförmige Vorkammer 8. Die Rückwand 15 der Vorkammer 8 ist abhängig von der Gestaltung des Gasauslassringes 6 geformt. Ist der Gasauslassring 6 als poröser Körper geformt, so hat die Rückwand 15 bevorzugt eine kegel stumpfförmige Gestalt, so dass der Gasauslassring 6 auch in Achsrichtung gleichmäßig vom zweiten Prozessgas durchströmt wird.

Stromaufwärts der Vorkammer 8 befindet sich in dem Gasauslassorgan eine ringförmige Höhlung. In dieser ringförmigen Höhlung befindet sich eine ringförmige Drossel 7. Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungs beispiel besteht die Ringdrossel 7 aus einer Quarz- Kreisscheibe mit fünf Einzelkanälen 9, die entweder parallel zur Achse des Gasauslassorganes ausgerichtet sind, oder schräg dazu.

Bei dem in der Fig. 5 dargestellten Ausführungsbei spiel ist die Ringdrossel 7 ähnlich gestaltet. Sie besitzt jedoch eine erheblich größere Dicke. Das heisst, bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbei spiel sind die Einzelkanäle 9 länger, als bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 bis 10 hat die Vorkammerrückwand 15 eine glockenartige Struktur, so dass sich ein schmaler Eintrittsspalt 16 ausbildet, dem eine Prallwand 17 gegenüberliegt. Die Prallwand 17 wird von einem Randabschnitt des Gasauslassringes gebildet, von welchem die kammartigen Zinken ausgehen. Stromaufwärts des Eintrittsspaltes 16 befindet sich auch dort die Ringdrossel 7, die einen kleineren Durch messer besitzt, als der Gasauslassring 6.

Die Drossel kann auch aus einem porösen Material beste hen, beispielsweise aus einem porösen Quarz. Es ist auch denkbar, die Drossel 7 aus einem Edelstahlschaum oder aus einem anderen, einen Strömungswiderstand ent faltenden Material zu fertigen. Die Eigenschaften von Ringdrossel 7 und Gaseinlassring 6 sind so aufeinander abgestimmt, dass die Ringdrossel 7 dem Gasstrom einen größeren Strömungswiderstand entgegensetzt, als der Gasauslassring 6. Dies hat zur Folge, dass der Druckun terschied zwischen der stromaufwärts der Ringdrossel 7 angeordneten Mischkammer 4 und der Vorkammer 8 größer ist, als der Druckunterschied zwischen der Vorkammer 8 und der Prozesskammer 1. Der Unterschied der beiden Druckdifferenzen beträgt mindestens den Faktor 10. Er kann aber auch einen Faktor 100 betragen. So kann sich an der Drossel beispielsweise ein Druckunterschied von 1 bis 100 mbar einstellen, während der Druckunterschied zwischen Vorkammer und Prozesskammer lediglich 0,1 mbar beträgt.

Wie insbesondere den Fig. 4, 11 und 12 zu entnehmen ist, liegen die Zuleitungen 5 des zweiten Prozessgases asymmetrisch zur zentralen Achse A, welche im Zentrum der zentralen Leitung 2 liegt. Die beiden Zuleitungen 5, 5' münden an den mit den Bezugsziffern 13 beziehungs weise 13' bezeichneten Stellen in die ringförmige Misch kammer 4. Sie können dabei schräg zur Radialen in die Mischkammer 4 münden, so dass sich eine Rotationsbewe gung des Gasstromes in der Mischkammer 4 einstellen kann.

Den zwei Zuleitungen 5, 5' beziehungsweise Mündungsöff nungen 13, 13' sind im Ausführungsbeispiel fünf Einzel kanäle 9 zugeordnet. Diesen fünf Einzelkanälen 9 sind sechzehn Austrittskanäle 10 des Gasauslassringes 6 zugeordnet.

Wie aus der Fig. 12 zu entnehmen ist, besitzt jede der beiden Zuleitungen 5, 5' einen einzelnen Massen flussregler 12, 12' zur Regelung des Gaszuflusses.

Einen derartigen Massenflussregler 12''' besitzt auch die Zuleitung 11 zur zentralen Leitung 2.

Das in den Fig. 9 und 10 dargestellte Ausführungsbei spiel besitzt einen Gasauslassringträger 14, der eine vergrößerte Stirnfläche und einen vergrößerten Umfangs kragen besitzt, auf dem ein Gasauslassring 6 mit einem großem Durchmesser sitzt.

Die Wahl von Durchmessern des Gasauslassringes 6 bezie hungsweise von der Fläche der Austrittskanäle 10 und deren Abstimmung auf den Strömungswiderstand der Ring drossel 7 erfolgt entsprechend der Viskosität und der Dichte des verwendeten Gases.

Es erfolgt bevorzugt eine derartige Wahl, das die Reynoldszahl in den Einzelkanälen 9 der Drossel größer ist, als die Reynoldszahl in den Austrittskanälen 10 des Gasauslassringes.

Bei dem in den Fig. 13 und 14 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel ist hinter der Mischkammer 4 ein Draller zeuger 19 angeordnet. Dieser Drallerzeuger 19 besitzt eine Vielzahl von schräg und geneigt zur Axialquerebene radial einwärts gerichtete Einzelkanäle 23, die tangen tial in eine im Bereich der Ummantelung der zentralen Leitung 2 angeordneten Ringstromkammer 18 münden. Zufol ge der tangentialen Mündung der Einzelkanäle 23 in die Ringstromkammer 18 bildet sich dort ein um die zentrale Leitung 22 laufender Wirbel aus.

Die Ringstromkammer 18 setzt sich in Stromabwärtsrich tung fort und vergrößert sich dabei in Radialrichtung. Radial auswärts wird die Ringstromkammer 18 in diesem vergrößerten Bereich von einem Umleitkragen 22 be grenzt, der Stromaufwärtsrichtung vom Gas überströmt wird. In diesem vergrößerten Abschnitt, der der Ring stromkammer 18 nachgeordnet ist, bildet sich zufolge des Gegenstromes ein torusförmiger Wirbel aus.

Rückwärtig des Umleitkragens 22 sitzt eine Ringdrossel 7. Diese Ringdrossel 7 besteht aus einer Vielzahl von Axialbohrungen. Die in den Zeichnungen nicht dargestell ten Axialbohrungen münden in Richtung auf eine Prall wand 21. Die Prallwand 21 wird von einem Umlenkkragen 20 gebildet, der sich radial einwärts erstreckt und den Eintrittsspalt 16 ausbildet. Anstelle der Axialbohrun gen können auch schräg verlaufende Bohrungen vorgesehen sein.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfah rens ist vorgesehen, dass in die Mischkammer 4 minde stens zwei Zuleitungen 5 münden. Durch eine dieser Zuleitungen soll erfindungsgemäß mindestens zehnmal soviel Gas strömen, bevorzugt fünfzehnmal soviel Gas strömen, wie durch alle anderen in die Mischkammer mündenden Zuleitungen 5. Hierdurch bilden sich in der Mischkammer 4 Wirbel, so dass der stromabwärts gerichte te Gasstrom in Umfangsrichtung eine nahezu homogene Gaszusammensetzung erhält.

Alle offenbarten Merkmale sind (für sich) erfindungswe sentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) voll inhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims

1. Verfahren zum Abscheiden von insbesondere kristalli nen Schichten auf insbesondere ebenfalls kristallinen Substraten, wobei zumindest zwei Prozessgase getrennt voneinander in eine Prozesskammer (1) eines Reaktors eingeleitet werden, wobei das erste Prozessgas durch eine zentrale Leitung (2) mit einer zentralen Austritts öffnung (3) und das zweite Prozessgas durch eine dazu periphere Leitung (4) mit peripherer Austrittsöffnung strömt, wobei das zweite Prozessgas durch ein oder mehrere Zuleitungen (5) in eine Mischkammer (4) und durch weitere, den Gasstrom beeinflussende Mittel zur Homogenisierung des Radialströmungsprofils des aus der peripheren Austrittsöffnung austretenden Prozessgases strömt, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Pro zessgas durch ein der Mischkammer (4) nachgeordnetes Strömungsbeeinflussungsorgan insbesondere in Form einer Ringdrossel (7) oder eines Drallerzeugers (19) und durch eine diesem nachgeordnete ringförmige Vorkammer strömt und durch einen gasdurchlässigen Gasauslassring (6) austritt.

2. Gaseinlassorgan an einer Vorrichtung zum Abscheiden von insbesondere kristallinen Schichten auf insbesonde re ebenfalls kristallinen Substraten, mittels welchem zumindest zwei Prozessgase getrennt voneinander in eine Prozesskammer (1) eines Reaktors einleitbar sind, mit seiner zentralen Leitung (2) mit zentraler Austrittsöff nung (3) für das erste Prozessgas und mit einer dazu peripheren Leitung (4) mit peripherer Austrittsöffnung für das zweite Prozessgas, welche periphere Leitung zwischen ein oder mehreren in eine Mischkammer (4) mündenden Zuleitungen (5) und der peripheren Austritts öffnung angeordnete, den Gasstrom beeinflussende Mittel besitzt zur Homogenisierung des Radialströmungsprofils des aus der peripheren Austrittsöffnung austretenden Prozessgases, gekennzeichnet durch ein der Mischkammer (4) nachgeordnetes Strömungs-Beeinflussungsorgan insbe sondere in Form einer Ringdrossel (7) oder eines Drall erzeugers (19) und eine diesem nachgeordnete ringförmi ge Vorkammer (8), welche von einem gasdurchlässigen Gasauslassring (9) umgeben ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder insbesondere danach oder Gaseinlassorgan nach Anspruch 2 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Zuleitungen (5) verzweigungsfrei in die Mischkammer (4) münden.

4. Verfahren oder Gaseinlassorgan nach einem oder mehre ren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungswider stand der Ringdrossel (7) derart größer ist, als der Strömungswiderstand des Gasauslassringes (6), dass der Druckunterschied zwischen Vorkammer (8) und Mischkammer (4) größer ist, als der Druckunterschied zwischen Vor kammer (8) und Prozesskammer (1).

5. Verfahren oder Gaseinlassorgan nach einem oder mehre ren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Druckun terschiede sich um mindestens einen Faktor zehn unter scheiden.

6. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitungen (5) asymmetrisch in die Mischkammer (4) münden.

7. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitungen schräg, insbesonde re in Umfangsrichtung schräg in die Mischkammer münden.

8. Verfahren oder Gaseinlassorgan nach einem oder mehre ren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Zuleitungen (5, 5') fließenden Gasströme einzeln gere gelt (12, 12') sind.

9. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringdrossel (7) eine Vielzahl von achsparallelen oder schräg zur Achse (A) verlaufen de Einzelkanäle (9) aufweist, wobei insbesondere deren Zahl zur Anzahl der Zuleitungen (5, 5') teilerfremd ist.

10. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündungen (13, 13') der Zulei tungen (5, 5') und/oder die Einzelkanäle (9) nicht punktsymmetrisch zur Zentral-Achse (A) des Gaseinlass organes angeordnet sind.

11. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringdrossel (7) aus einem porösen Material, insbesondere aus Quarz oder Edelstahl besteht.

12. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasauslassring (6) eine Viel zahl, bevorzugt zu den Einzelkanälen (9) der Ringdros sel (7) teilerfremde Anzahl von Austrittskanälen (10) besitzt.

13. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittskanäle (10) von kamm artigen, insbesondere schrägen Einschnitten gebildet sind.

14. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Gasaustritts ringes (6) größer ist, als der Durchmesser der Ringdros sel (7).

15. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasaustrittsring (6) von einem Randkragen eines Gasauslassringträgers (14) getragen wird, dessen kegelstumpf- oder glockenförmige Aus senwand die Vorkammerrückwand (15) bildet, und in dessen Stirnfläche die zentrale Austrittsöffnung (3) angeord net ist.

16. Vorrichtung zum Abscheiden von insbesondere kristal linen Schichten auf insbesondere ebenfalls kristallinen Substraten mit einem Gaseinlassorgan gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche.

17. Vorrichtung gemäß Anspruch 16 oder insbesondere danach dadurch gekennzeichnet, dass die förmige Stirn wand des Gasauslassringes (6) an die Decke (1") einer Prozesskammer (1) angrenzt.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherge henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischkammer ein Drallerzeuger (19) nachgeordnet ist.

19. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass die radial einwärts durchströmten Einzelkanäle (23) des Drallerzeugers (19) mit einer Neigung zur Achequerebene in eine Ringstromkammer (18) münden.

20. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ringstromkammer (18) in Stromabwärtsrichtung verbreitert und radial auswärts von einem in Stromaufwärtsrichtung überströmbaren Um leitkragen (22) begrenzt wird.

21. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, gekenn zeichnet durch eine radial auswärts des Umleitkragens (22) angeordnete Ringdrossel (7).

22. Gaseinlassorgan nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von die Ringdrossel (7) bildende Bohrungen auf eine Prallwand (21) eines Umlenkkragens (20) gerichtet sind.

23. Verfahren zum Abscheiden von insbesondere kristalli nen Schichten auf insbesondere ebenfalls kristallinen Substraten, wobei zumindest zwei Prozessgase getrennt voneinander in eine Prozesskammer (1) eines Reaktors eingeleitet werden, wobei das erste Prozessgas durch eine zentrale Leitung (2) mit einer zentralen Austritts öffnung (3) und das zweite Prozessgas durch eine dazu periphere Leitung (4) mit peripherer Austrittsöffnung strömt, wobei das zweite Prozessgas durch mindestens zwei Zuleitungen (5) in eine Mischkammer (4) und durch weitere, den Gasstrom beeinflussende Mittel zur Homoge nisierung des Radialströmungsprofils des aus der peri pheren Austrittsöffnung austretenden Prozessgases strömt, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine der in die Mischkammer (4) mündenden Zuleitungen (5) mehr als zehnmal soviel Gas strömt als durch die mindestens eine weitere Zuleitung (5).

24. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehen den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn zeichnet, dass durch die eine Zuleitung (5) mehr als fünfzehnmal soviel Gas strömt als durch die mindestens eine weitere Zuleitung.