Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

3.1 MOCVD 41
der Prekursoren als konstant betrachtet werden muss, siehe Kapitel 4.1. Beim TRIJET Verdampfer
dagegen wird diese zusätzliche Argonleitung direkt zu den Reaktionsgasen, die unterhalb
der Düse einströmen, hinzugefügt.
Weiterhin kamen verschiedene Einlassdüsen zum Einsatz, eine Vollglasdüse und eine Düse,
die sich aus zwei Teilen zusammensetzt und im Inneren hohl ist. Insbesondere für Abscheidungen
bei hoher Temperatur wurde die Vollglasdüse verwendet, da diese kleiner ist wodurch
ein größerer Spalt zum Suszeptor entsteht, was die thermische Anbindung an den Suszeptor
vermindert und wegen ihrer massiven Bauweise die Anbindung an die kühlere Ceiling verbessert.
In Abbildung 3.8 ist die Quarzglasdüse schematisch mit den lamellenartigen Austrittsschlitzen
gezeichnet. Der Abstand zwischen der oberen Glasplatte und dem Suszeptor beträgt 3cm.
Die Vollglasdüse hat eine Höhe von 2cm und damit beträgt das Höhenverhältnis, siehe nachfolgende
Abbildung, A:B = 2:1. Die andere Düse hat eine Höhe von 2,5cm und das Verhältnis
A:B ist in diesem Fall 5:1. Dieses Verhältnis wird bedeutsam für die Gasflussmengen die seitlich
und unterhalb der Düse austreten (siehe nächstes Kapitel). Diese sollten sich entsprechend
dem geometrischen Verhältnis A:B verhalten, um Turbulenzen im Gasfluss zu vermeiden.
d) Quarzglasscheibe bzw. Ceiling
Abbildung 3.8 Schematische
Darstellung der Einlassdüse
(Seitenansicht)
Die Quarzglasscheibe bzw. Ceiling liegt zwischen dem wassergekühlten Reaktordeckel und
dem Reaktionsraum und sollte eine Temperatur von 200 – 280°C haben, um die Abscheidung
von Kondensaten zu verhindern. Diese Temperatur wird über die Wärmeleitung der Gasschicht
zum Deckel geregelt. Dazu ist auch die Wahl des geeigneten Abstands zwischen Deckel
und Glasscheibe wichtig, siehe auch Abbildung 3.8. Für Temperaturen oberhalb von
600°C wird ein Abstand von 0,3mm gewählt, um einen Temperaturbereich von 200 – 280°C
durchfahren zu können. Bei einer hohen Wachstumstemperatur beobachtet man meistens am
äußeren Rand der Glasplatte eine Schwärzung. Dies ist verständlich, da das Gaspolster über
der Glasplatte sich mit größerem Radius stark verdünnt. Verschiedene Konstruktionen das
Helium-Argon Gemisch nicht widerstandslos entweichen zu lassen, sind mit dem Bruch mehrerer
Glasplatten gescheitert.
Bei niedrigerer Suszeptortemperatur wird ein Abstand von 1,0mm gewählt, um den Temperaturbereich
beibehalten zu können. Unterhalb von ~ 450°C wird die gewünschte Temperatur
nicht mehr vollständig erreicht. Obwohl gerade bei niedrigen Temperaturen eine bessere Regulierung
der Ceilingtemperatur von Bedeutung wäre, da die Effizienz der Prekursoren in
diesem Bereich empfindlich auf Änderungen der Ceilingtemperatur reagiert, wurde auf die im
Design vorgesehene Erhöhung der Kühlwassertemperatur aufgrund zu erwartender Korrosionsprobleme
im Aluminiumdeckel (bei leicht alkalischem, geschlossenem Kühlwasserkreislauf
des Reinraums) verzichtet.