反應室是源材料在襯底上進行外延生長的地方。
基本介紹
- 中文名：反應室
- 外文名：Reaction chamber
- 材質：多為石英
處理方法,技術要求,材質,常見反應室結構,
反應室是源材料在襯底上進行外延生長的地方，它對外延層厚度、組分的均勻性、異質結果而梯度、本底雜質濃度以及外延膜產量有極大的影響。
處理方法
反應室處理的方法，此方法是適用於處理反應室中的碳殘留物與矽殘留物。此方法包括於反應室中通入氧氣，以於此反應室中進行氧氣電漿處理製程，而使碳殘留物與矽殘留物分別生成二氧化碳氣體與氧化矽。由於所生成的二氧化碳氣體會排出反應室，且氧化矽會粘著於反應室的壁上，因此可以避免後續蝕刻製程遭受到碳殘留物與矽殘留物的污染。
技術要求
一般對反應室的要求是：（1）不要形成氣體湍流，而是層流狀態:；（2）基座本身不要有溫度梯度；（3）儘可能減少殘留效應。
材質
通常反應室由石英玻璃製成，近年也有部分或全部由不鏽鋼製成的工業型反應器。為了生長出優質外延片，各生產廠家和研究工作者在反應室結構的設計上下很多功夫，設計出不同結構的反應室。
常見反應室結構
除了上面圖中所示的反應室外，由於各廠商和研究者的設計側重點不同，還有其他種類的反應室。下面著重介紹幾種典型的反應室結構。
圖2.6為一種兩路氣流反應室所示。源氣體(主氣流)的流向與襯底表面平行，類似於傳統的水平反應室。第二路氣體（次氣流）包含相同數量的N2和H2，流向與襯底表面垂直，一方面抑制了來自於高溫襯底的熱對流，同時將反應物攜帶到襯底表面。如果沒有次氣流，生長就不是二維的，形成的只是GaN小島。
圖2.7為一種分離氣路反應室，它提供了一個不同的氣流通路，一方面提高GaN層的質量，另一方面防止Ga(CH3)3和NH3源在遠離襯底的地方發生提前反應。在主要反應物氣體進入反應室以前，氣體源被分成兩路，一路運載III族源，一路運載V族氣體源。因此，該反應室可以有效控制到達襯底上方的主要反應物氣體的數量。
圖2.8是一種新型三路氣流反應室。用一個與襯底平行的石英平板將III族源和NH3分為兩路平行載氣流。子流N2流過一個與襯底垂直的石英過濾器達到襯底上方，在此與兩路平行III族和V族氣流源相遇。由於N2子流的垂直方向，這種新型氣流設計增強了接觸表面處III-V族源材料的混合。基於這種特殊設計的MOCVD系統，在藍寶石襯底上生長的外延GaN層近似鏡面，具有出色的均勻度。
