一种氮化镓材料生长所用的石英反应腔体制造技术

本实用新型专利技术公开了一种氮化镓材料生长所用的石英反应腔体，一端成型氯化氢入口，另一端成型氯化镓出口，石英反应舟上设镓液添加管，石英反应舟内成型多个反应腔体，多个反应腔体呈圆周阵列分布，多个反应腔体之间中心处成型与镓液添加管相连通的镓液分配管，镓液分配管上成型与各反应腔体相连通的进液口，氯化氢入口与各反应腔体之间成型隔板，隔板上成型多个圆周阵列排布的进气槽，氯化镓出口与各反应腔体之间成型气体汇合腔。本实用新型专利技术的反应腔体，将原本的单股气流分成多股气流，单个镓液入口由镓液分配管均匀分配，在各反应腔体内流动并反应，大大增加了气体与镓液接触的接触面积与接触时间，从而高效率转化氯化镓。从而高效率转化氯化镓。从而高效率转化氯化镓。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓材料生长所用的石英反应腔体

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[0001]本技术涉及半导体加工
，特别涉及一种氮化镓材料生长所用的石英反应腔体。

技术介绍
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[0002]氮化镓(GaN)材料作为最重要的第三代半导体，具有宽禁带，高击穿电压、高电子迁移率、化学性质稳定等特点，被广泛应用于蓝光LED和高温高频大功率电子器件的制备。氢化物气相外延，以下简称HVPE(Hydride vapor phase epitaxy,HVPE)技术以其生长速率高，晶体质量好的优点，成为当前制备GaN材料的热门方法之一。
[0003]HVPE生长氮化镓的工艺流程主要分为两步：
[0004]第一步：通入氯化氢气体，与镓舟处盛放的液态镓发生化学反应，生成氯化镓气体；
[0005]第二步：氯化镓气体与氨气在石英反应腔体内发生化学反应，在衬底上生成氮化镓。
[0006]从以上工艺流程可以发现，第一步镓舟处氯化氢气体与液态镓转化成氯化镓的化学反应效率将直接影响第二步氮化镓的生长速率。而要想在镓舟处获得高效率，关键在于外延整个石英腔体的结构的分段性，以及整体密封性能，但现有全球技术HVPE的石英反应腔体可根据气流在衬底表面流动方向，可分为垂直式或者水平式反应腔体。而位于这两类反应腔内的单个镓舟，受到石英反应腔氮化镓化学反应工艺的限制，导致镓舟面积大小始终受到制约，从而限制了氯化氢气体与镓液的接触面积与接触时间，最终导致无法高效率转化氯化镓气体。

技术实现思路
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[0007]本技术提供了一种氮化镓材料生长所用的石英反应腔体，解决了现有技术中氯化镓气体转化效率低的问题。
[0008]本技术的技术解决措施如下：一种氮化镓材料生长所用的石英反应腔体，其包括有石英反应舟，所述石英反应舟一端成型有氯化氢入口，另一端成型有氯化镓出口，所述石英反应舟上设有镓液添加管，所述石英反应舟内成型有多个与氯化氢入口和氯化镓出口相连通的反应腔体，多个所述反应腔体呈圆周阵列分布，多个所述反应腔体之间中心处成型有与镓液添加管相连通的镓液分配管，所述镓液分配管上成型有与各反应腔体相连通的进液口，所述氯化氢入口与各反应腔体之间成型有隔板，所述隔板上成型有多个圆周阵列排布的进气槽，所述氯化镓出口与各反应腔体之间成型有气体汇合腔。
[0009]作为优选，多个所述进液口沿镓液分配管的管壁螺旋均匀分布，所述镓液分配管的外管壁上成型有与各进液口相连通的螺旋形进液槽。
[0010]作为优选，所述镓液添加管包括有两个，其分别位于镓液分配管两端。
[0011]作为优选，所述螺旋形进液槽两端延伸至靠近镓液分配管两端。
[0012]作为优选，所述螺旋形进液槽的槽截面呈梯形。
[0013]本技术的有益效果在于：本技术的石英反应腔体改变传统单一反应腔结构，设计多个呈圆周阵列分布的反应腔体，从而增加镓舟反应面积，氯化氢气体通过氯化氢入口和隔板上成型的多个圆周阵列排布的进气槽均匀进入各反应腔体，液态镓通过镓液添加管进入镓液分配管，再通过各进液口及螺旋形进液槽均匀流至各反应腔体，与氯化氢气体充分反应生成氯化镓气体，氯化镓气体从各反应腔体流出汇合至气体汇合腔，最终从氯化镓出口流出，在整个过程中，原本的单股气流分成多股气流，单个镓液入口由镓液分配管均匀分配，在各反应腔体内流动并反应，大大增加了气体与镓液接触的接触面积与接触时间，从而高效率转化氯化镓。
附图说明：
[0014]图1为本技术的结构示意图；
[0015]图2为本技术的内部结构示意图；
[0016]图3为本技术的剖面示意图。
[0017]图中：1、石英反应舟；1
‑
1、反应腔体；1
‑
2、隔板；1
‑
3、进气槽；1
‑
4、气体汇合腔；2、氯化氢入口；3、氯化镓出口；4、镓液添加管；5、镓液分配管；5
‑
1、进液口；5
‑
2、螺旋形进液槽。
具体实施方式：
[0018]结合附图1
‑
3对本技术的一种氮化镓材料生长所用的石英反应腔体，做进一步说明。
[0019]本技术的一种氮化镓材料生长所用的石英反应腔体，其包括有石英反应舟1，石英反应舟1一端成型有氯化氢入口2，另一端成型有氯化镓出口3，石英反应舟1上设有镓液添加管4，石英反应舟1内成型有多个与氯化氢入口2和氯化镓出口3相连通的反应腔体1
‑
1，多个反应腔体1
‑
1呈圆周阵列分布，多个反应腔体1
‑
1之间中心处成型有与镓液添加管4相连通的镓液分配管5，镓液分配管5上成型有与各反应腔体1
‑
1相连通的进液口5
‑
1，氯化氢入口2与各反应腔体1
‑
1之间成型有隔板1
‑
2，隔板1
‑
2上成型有多个圆周阵列排布的进气槽1
‑
3，氯化镓出口3与各反应腔体1
‑
1之间成型有气体汇合腔1
‑
4。
[0020]进一步的，多个进液口5
‑
1沿镓液分配管5的管壁螺旋均匀分布，镓液分配管5的外管壁上成型有与各进液口5
‑
1相连通的螺旋形进液槽5
‑
2。液态镓通过镓液添加管4进入镓液分配管5，再通过镓液分配管5上的各进液口5
‑
1流入螺旋形进液槽5
‑
2，最终通过螺旋形进液槽5
‑
2均匀流至各反应腔体1
‑
1，且在反应腔体1
‑
1也能均匀分布。
[0021]进一步的，镓液添加管4包括有两个，其分别位于镓液分配管5两端。
[0022]进一步的，螺旋形进液槽5
‑
2两端延伸至靠近镓液分配管5两端。
[0023]进一步的，螺旋形进液槽5
‑
2的槽截面呈梯形。
[0024]本技术的工作原理是：设计多个呈圆周阵列分布的反应腔体1
‑
1，氯化氢气体通过氯化氢入口2和隔板1
‑
2上成型的多个圆周阵列排布的进气槽1
‑
3均匀进入各反应腔体1
‑
1，液态镓通过镓液添加管4进入镓液分配管5，再通过各进液口5
‑
1及螺旋形进液槽5
‑
2均匀流至各反应腔体1
‑
1，与氯化氢气体充分反应生成氯化镓气体，氯化镓气体从各反应腔体
1
‑
1流出汇合至气体汇合腔1
‑
4，最终从氯化镓出口3流出。
[0025]以上所述仅为本技术的较佳实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓材料生长所用的石英反应腔体，其包括有石英反应舟(1)，所述石英反应舟(1)一端成型有氯化氢入口(2)，另一端成型有氯化镓出口(3)，所述石英反应舟(1)上设有镓液添加管(4)，其特征在于：所述石英反应舟(1)内成型有多个与氯化氢入口(2)和氯化镓出口(3)相连通的反应腔体(1
‑
1)，多个所述反应腔体(1
‑
1)呈圆周阵列分布，多个所述反应腔体(1
‑
1)之间中心处成型有与镓液添加管(4)相连通的镓液分配管(5)，所述镓液分配管(5)上成型有与各反应腔体(1
‑
1)相连通的进液口(5
‑
1)，所述氯化氢入口(2)与各反应腔体(1
‑
1)之间成型有隔板(1
‑
2)，所述隔板(1
‑
2)上成型有多个圆周阵列排布的进气槽(1
‑
3)，所述氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：高建锋，
申请(专利权)人：湖州维德光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：