HVPE用气体传输装置、反应腔及HVPE设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种HVPE用气体传输装置、反应腔及HVPE设备，其中，所述HVPE用气体传输装置至少包括：含金属前驱物气体通路管道，屏蔽气体通路管道，以及含氮前驱物气体通路管道；其中：所述含金属前驱物气体通路管道设有多根，且所述屏蔽气体通路管道套设于各含金属前驱物气体通路管道外；所述含氮前驱物气体通路管道位于所述屏蔽气体通路管道的上方或者一侧。本发明专利技术避免了混合后的前驱物气体附着在气体传输装置的外壁上而导致其发生破裂，提高了含氮前驱物气体与含金属前驱物气体混合的均匀性，并提高了气流均匀性，从而提高了在衬底表面生长的外延层厚度及其组分的均匀性。

HVPE gas transmission device, reaction chamber and HVPE equipment

The present invention provides a HVPE gas transmission device, the reaction chamber and HVPE equipment, among them, the HVPE gas transmission device at least comprises a metal containing precursor gas channel, shielding gas pathway pipeline, and a nitrogen-containing precursor gas channel; wherein the metal containing precursor gas pipeline is provided with a plurality of channels, and the shielding gas pipeline is sleeved on the pathway of metal containing precursor gas channel; nitrogen-containing precursor gas channel located in the shielding gas channel above or the side. The invention avoids the precursor gas mixture is attached to the outer wall of the gas transmission device and lead to its rupture, improve the nitrogen containing precursor gas and mixed metal containing precursor gas uniformity, and improve the uniformity of airflow, thereby improving the substrate surface growth of epitaxial layer thickness and its components uniformity.

【技术实现步骤摘要】
HVPE用气体传输装置、反应腔及HVPE设备
本专利技术涉及气相外延沉积
，特别是涉及一种HVPE用气体传输装置、反应腔及HVPE设备。
技术介绍
氢化物气相外延(HVPE，HydrideVaporPhaseEpitaxy)设备为化合物生长工艺设备，主要用于在1000度左右高温环境下通过如H2、HCl等氢化物气体，使衬底表面外延生长一层如GaAs、GaN等的厚膜或晶体。外延层生长最重要的指标是其生长厚度及其组分的均匀性。这就要求衬底上方反应区内的各前驱物气体混合均匀，并具有较佳的气流均匀性。但采用现有的HVPE设备，在一片或多片衬底表面生长外延层时，反应区内的各前驱物气体的混合往往不够均匀，且气流的均匀性也较低，从而导致外延层厚度及其组分出现均匀性较差的问题。之所以会出现这些问题，是因为现有HVPE设备中反应腔内的气体传输装置等结构不够理想。现有HVPE设备中反应腔内的气体传输装置是由含金属前驱物气体通路管道、含氮前驱物气体通路管道以及其间的惰性稀释(ID)屏蔽气体通路管道组成同心圆管道结构，且一般位于反应区的中心区域。在外延生长时，由于大部分含氮前驱物气体在未达到衬底表面并与含金属前驱物气体混合时就已经流出反应区，其达到衬底表面的浓度呈指数递减，并随着屏蔽气体的流量增大而递减速度增大，同时与含金属前驱物气体的混合均匀性及气流均匀性也受到了限制。这样一来，不但需要传输更多的含氮前驱物气体与含金属前驱物气体进行混合，外延层的生长速率会受到影响，而且衬底表面生长的外延层会出现明显的厚膜带，厚膜带的组分也与其他部位具有明显差异，从而造成外延层厚度及其组分的均匀性较差。因此，如何改进HVPE设备中反应腔内的气体传输装置，以避免上述缺陷的发生，是亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种HVPE用气体传输装置、反应腔及HVPE设备，用于解决现有技术中外延层厚度及其组分的均匀性较差的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提高一种HVPE用气体传输装置，其中，所述HVPE用气体传输装置至少包括：含金属前驱物气体通路管道，屏蔽气体通路管道，以及含氮前驱物气体通路管道；其中：所述含金属前驱物气体通路管道设有多根，且所述屏蔽气体通路管道套设于各含金属前驱物气体通路管道外；所述含氮前驱物气体通路管道位于所述屏蔽气体通路管道的上方或者一侧。优选地，所述含氮前驱物气体通路管道的长度小于所述屏蔽气体通路管道的长度的1/2。优选地，各含金属驱物气体通路管道均匀排布在所述屏蔽气体通路管道内；或者，相邻含金属驱物气体通路管道之间以任意间距排布在所述屏蔽气体通路管道内，且相邻含金属驱物气体通路管道之间具有小于等于4个的不同的间距。优选地，各含金属驱物气体通路管道的内径相同或者不同，各含金属驱物气体通路管道的长度相同或者不同。优选地，所述含金属驱物气体通路管道的数量为2-30根，所述含金属驱物气体通路管道的内径为3-30mm，所述屏蔽气体通路管道的内径为30-200mm。优选地，各含金属前驱物气体通路管道的长度均小于等于所述屏蔽气体通路管道的长度。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提高一种反应腔，其中，所述反应腔至少包括：石英腔体，以及设置于所述石英腔体内的如上所述的HVPE用气体传输装置。优选地，所述石英腔体至少包括：上段腔体，与所述上段腔体连接的中段腔体，以及与所述中段腔体连接的下段腔体；其中，所述上段腔体和所述下段腔体均为柱形腔体，且所述上段腔体的内径小于所述下段腔体的内径，所述中段腔体为匹配所述上段腔体内径和所述下段腔体内径的变径腔体。优选地，所述上段腔体的内壁与所述屏蔽气体通路管道的外壁之间的最短距离为5-15mm。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提高一种HVPE设备，其中，所述HVPE设备至少包括：如上所述的反应腔。如上所述，本专利技术的HVPE用气体传输装置、反应腔及HVPE设备，具有以下有益效果：本专利技术的HVPE用气体传输装置，设有多根含金属前驱物气体通路管道，并将屏蔽气体通路管道套设于各含金属前驱物气体通路管道外，且含氮前驱物气体通路管道位于屏蔽气体通路管道外部的上方或者一侧，通过在气体传输装置和反应腔腔体之间的空隙通入含氮前驱物气体，使该空隙内的压力与各含金属前驱物气体通路管道和屏蔽气体通路管道内的压力保持平衡，避免了从各含金属前驱物气体通路管道内流出的含金属前驱物气体流向该空隙内，并与含氮前驱物气体反应生成金属氮化物，附着在反应腔腔体内壁和气体传输装置的外壁上，导致其因应力不均而造成破裂；另外，由于含氮前驱物气体通路管道的长度远小于屏蔽气体通路管道的长度，且位于反应腔腔体与屏蔽气体通路管道之间，可以使含氮气体前驱物气体在到达各含金属前驱物气体通路管道和屏蔽气体通路管道出口与含金属前驱物气体混合前，在气体传输装置的周围以及反应腔腔体的内部预先自分散均匀，然后再与含金属前驱物气体混合反应，保证了含氮前驱物气体与含金属前驱物气体混合的均匀性，从而提高了在衬底表面生长的外延层厚度及其组分的均匀性；另外，由于含金属前驱物气体通路管道设有多根，可以使含氮前驱物气体更好地穿过屏蔽气体与含金属前驱物气体混合均匀，增大了两者的接触面积，使到达衬底的混合气体分布更加均匀，从而进一步提高了在衬底表面生长的外延层的质量，与传统的三套管结构相比，大大增加了含氮前驱物气体与含金属前驱物气体中心区域的混合均匀性。本专利技术的反应腔，设置有特殊构造的石英腔体，将本专利技术的HVPE用气体传输装置置入该石英腔体中，可以进一步提高含氮前驱物气体与含金属前驱物气体混合的均匀性以及气流均匀性。本专利技术的HVPE设备，采用本专利技术的HVPE用气体传输装置和反应腔，能够在一片或多片衬底表面生长厚度及组分均匀性极佳的外延层。附图说明图1显示为本专利技术第一实施方式的HVPE用气体传输装置的俯视示意图。图2显示为本专利技术第一实施方式的HVPE用气体传输装置的剖面示意图。图3显示为本专利技术第二实施方式的HVPE用气体传输装置中含氮前驱物气体通路管道的一个优选方案示意图。图4显示为本专利技术第二实施方式的HVPE用气体传输装置中含氮前驱物气体通路管道的另一个优选方案示意图。图5显示为图4的俯视示意图。元件标号说明11含金属前驱物气体通路管道12屏蔽气体通路管道13含氮前驱物气体通路管道131出气孔132水平段管道133竖直段管道20石英腔体21上段腔体22中段腔体23下段腔体具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。请参阅图1至图2，本专利技术第一实施方式涉及一种HVPE用气体传输装置。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种HVPE用气体传输装置，其特征在于，所述HVPE用气体传输装置至少包括：含金属前驱物气体通路管道，屏蔽气体通路管道，以及含氮前驱物气体通路管道；其中：所述含金属前驱物气体通路管道设有多根，且所述屏蔽气体通路管道套设于各含金属前驱物气体通路管道外；所述含氮前驱物气体通路管道位于所述屏蔽气体通路管道的上方或者一侧。

【技术特征摘要】
1.一种HVPE用气体传输装置，其特征在于，所述HVPE用气体传输装置至少包括：含金属前驱物气体通路管道，屏蔽气体通路管道，以及含氮前驱物气体通路管道；其中：所述含金属前驱物气体通路管道设有多根，且所述屏蔽气体通路管道套设于各含金属前驱物气体通路管道外；所述含氮前驱物气体通路管道位于所述屏蔽气体通路管道的上方或者一侧。2.根据权利要求1所述的HVPE用气体传输装置，其特征在于，所述含氮前驱物气体通路管道的长度小于所述屏蔽气体通路管道的长度的1/2。3.根据权利要求1所述的HVPE用气体传输装置，其特征在于，各含金属驱物气体通路管道均匀排布在所述屏蔽气体通路管道内；或者，相邻含金属驱物气体通路管道之间以任意间距排布在所述屏蔽气体通路管道内，且相邻含金属驱物气体通路管道之间具有小于等于4个的不同的间距。4.根据权利要求3所述的HVPE用气体传输装置，其特征在于，各含金属驱物气体通路管道的内径相同或者不同，各含金属驱物气体通路管道的长度相同或者不同。5.根据权利要求4所述的HVPE用气体传输装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：特洛伊·乔纳森·贝克，罗晓菊，王颖慧，谢宇，
申请(专利权)人：镓特半导体科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31