本发明专利技术公开了多层镓舟结构及立式HVPE反应装置，包括：矩形密闭腔体（1）；若干垂直隔板（2），所述若干垂直隔板内置于矩形密闭腔体将其分隔成若干腔室；进气口（3），所述进气口开设于矩形密闭腔体一端；出气口（4），所述出气口开设于矩形密闭腔体另一端；通孔（5），所述通孔开设于垂直隔板上且相邻垂直隔板上的通孔交错分布。本发明专利技术的有益效果是利用镓舟平台的环形出口的设计，可以让气体均匀的沉积在衬底表面，确保氮化镓生长的均匀性，镓舟的多层隔板设计，可以进行批量化反应，同时保证HCL与Ga源的充分接触反应。的充分接触反应。的充分接触反应。
【技术实现步骤摘要】
多层镓舟结构及立式HVPE反应装置
[0001]本专利技术涉及半导体材料外延设备，尤其涉及多层镓舟结构及立式HVPE反应装置。
技术介绍
[0002]GaN、SiC、金刚石和ZnO等宽禁带半导体材料称为第三代半导体，它们具有击穿电压更大、介电常数更小、饱和电子漂移速率更高、导热性能更好、能隙更宽（Eg≥2.3eV）等优异性能。其中GaN因化学性质更稳定、耐高温、耐腐蚀性的特点，非常适合制作高频、大功率和高密度集成的电子器件。
[0003]GaN晶体在异质衬底生长时由于气体集中沉积在衬底中央，越向衬底边缘气体越少，导致成品厚度不均匀，而且现有的镓舟结构一次性只能放入一定量的金属镓，无法批量化操作，镓舟的结构有限，导致HCL与Ga源未能充分接触反应。
[0004]中国技术专利公开号CN214361833U公开了一种减少HVPE外延膜缺陷的镓舟结构，包括：壳体；上法兰端，所述上法兰端密封安装于壳体的上端；进气管，所述进气管连通于上法兰端的中央；第一进气口和第二进气口，所述第一进气口和第二进气口关于进气管对称开设于上法兰端上；多层仓，所述多层仓固接于上法兰端底部用于盛放金属镓，所述多层仓的底部具有收缩部，所述进气管底部沿多层仓的轴向向下延伸并与收缩部形成同心的圆柱腔；载台，所述载台位于壳体内的多层仓下方；衬底，所述衬底置于载台上且正对圆柱腔。
[0005]中国专利技术专利公开号CN112210828A公开了一种降低HVPE外延膜中Si含量的镓舟结构，该结构为多层结构，外层为石英管，左端密封在HVPE的法兰上，起到支撑的作用；中层为两个热解氮化硼管，分别为第一热解氮化硼管和第二热解氮化硼管，防止腐蚀性气体Cl2和石英管接触，内层是热解氮化硼坩埚，用于盛放液态的金属镓；第一热解氮化硼管套在石英管中；第二热解氮化硼管套在第一热解氮化硼管中；热解氮化硼坩埚放置在第二热解氮化硼管内。
[0006]中国专利技术授权公告号CN102797034B公开了一种适用于GaN材料外延产业化的托舟，包含有托舟，托舟四周设计有高低不同凸起的侧壁，反应物被喷洒在侧壁内侧，托舟底部设有数层可拆开的分层结构，托舟底部的衬底层上设有复数用于放置衬底的衬底槽，在托舟各层设置位于流道隔壁中的流道，托舟设计有数个尾气出口，尾气出口连接对应的尾气管道。
[0007]以上专利虽然都采取了多层结构，或用来解决腐蚀问题，或用来来降低系统清理频率，未能解决上述问题。
技术实现思路
[0008]本专利技术要解决的技术问题是GaN晶体生长不均匀，镓舟无法批量化操作，镓舟的结构有限，导致HCL与Ga源未能充分接触反应，为此提供多层镓舟结构及立式HVPE反应装置。本专利技术所涉及的镓舟适用于垂直结构的HVPE机台，利用这种镓舟及立式HVPE反应装置让氮
化镓的生长更均匀，提高氮化镓外延膜的质量，从而有利于制作高频、大功率和高密度集成的电子器件，提升器件性能。
[0009]本专利技术的技术方案是：多层镓舟结构，包括：矩形密闭腔体；若干垂直隔板，所述若干垂直隔板内置于矩形密闭腔体将其分隔成若干腔室；进气口，所述进气口开设于矩形密闭腔体一端；出气口，所述出气口开设于矩形密闭腔体另一端；通孔，所述通孔开设于垂直隔板上且相邻垂直隔板上的通孔交错分布。
[0010]上述方案中相邻垂直隔板的通孔相互远离。
[0011]立式HVPE反应装置，包括：反应腔体；内置于反应腔体的若干个如权利要求1所述的多层镓舟结构；镓舟平台，所述镓舟平台内部中空且位于反应腔体上部；上通孔，所述上通孔均匀的开设于镓舟平台的上表面；环形出口，所述环形出口开设于镓舟平台的下表面；第一进气管，所述第一进气管与进气口连通；第二进气管，所述第二进气管与上通孔连通；第一出气管，所述第一出气管与上通孔连通；托盘，所述托盘位于反应腔体底部；排气管，所述排气管开设于反应腔体底部。
[0012]上述方案中所述环形出口有若干个，呈以镓舟平台中心为圆心的同心圆式分布。
[0013]上述方案中所述镓舟平台位于第一温区，所述反应腔体的中段位于第二温区，所述托盘位于第三温区。
[0014]上述方案中所述第一温区的温度是800℃
‑
900℃，所述第三温区的温度是1000℃
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1200℃。
[0015]本专利技术的有益效果是利用镓舟平台的环形出口的设计，可以让气体均匀的沉积在衬底表面，确保氮化镓生长的均匀性，镓舟的多层隔板设计，可以进行批量化反应，同时保证HCL与Ga源的充分接触反应。
附图说明
[0016]图1是本专利技术的多层镓舟结构示意图；图2是本专利技术的立式HVPE反应装置示意图；图3图2中镓舟平台的上表面示意图；图4是图2中镓舟平台的下表面示意图；图中，1、矩形密闭腔体，2、垂直隔板，3、进气口，4、出气口，5、通孔，6、反应腔体，7、镓舟平台，8、上通孔，9、环形出口，10、第一进气管，11、第二进气管，12、第一出气管，13、托盘，14、排气管，15、支撑。
具体实施方式
[0017]下面结合附图 ，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0018]如图1所示，多层镓舟结构，包括：矩形密闭腔体1；四块垂直隔板2，所述四块垂直隔板内置于矩形密闭腔体将其分隔成五个腔室；垂直隔板可以是与矩形密闭腔体滑动配合的，便于装卸，目前镓舟结构较为复杂，内部清理较困难，无法将内部的颗粒清除干净，或者
在生产中产生的脏污去除，采用可抽取的垂直隔板就便于清理镓舟内部颗粒；进气口3，所述进气口开设于矩形密闭腔体一端；出气口4，所述出气口开设于矩形密闭腔体另一端；通孔5，所述通孔开设于垂直隔板上且相邻垂直隔板上的通孔交错分布。
[0019]上述矩形密闭腔体也可以替换成水平放置的圆柱形腔体，此时隔板是圆盘型。相邻垂直隔板的通孔优选相互远离，这样可以保证HCL与Ga源的充分接触。
[0020]采用多层结构，进气口与出气口距离较远，可保证HCl与Ga源的充分反应，同时，采用多个腔室，可保证GaCl的供应满足晶圆片的快速生长要求。
[0021]如图2
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3所示，立式HVPE反应装置，包括：反应腔体6；内置于反应腔体的四个多层镓舟结构；镓舟平台7，所述镓舟平台内部中空且位于反应腔体上部；上通孔8，所述上通孔均匀的开设于镓舟平台的上表面；环形出口9，所述环形出口开设于镓舟平台的下表面；第一进气管10，所述第一进气管与对应的多层镓舟结构的进气口连通；第二进气管11，所述第二进气管与对应的上通孔连通；第一出气管12，所述第一出气管与对应的上通孔连通；托盘13，所述托盘位于反应腔体底部；排气管14，所述排气管开设于反应腔体底部。
[0022]环形出口可以是一个，也可以有若干个，呈以镓舟平台中心为圆心的同心圆式分布。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.多层镓舟结构，其特征是：包括：矩形密闭腔体（1）；若干垂直隔板（2），所述若干垂直隔板内置于矩形密闭腔体将其分隔成若干腔室；进气口（3），所述进气口开设于矩形密闭腔体一端；出气口（4），所述出气口开设于矩形密闭腔体另一端；通孔（5），所述通孔开设于垂直隔板上且相邻垂直隔板上的通孔交错分布。2.如权利要求1所述的多层镓舟结构，其特征是：相邻垂直隔板的通孔相互远离。3.立式HVPE反应装置，其特征是：包括：反应腔体（6）；内置于反应腔体的若干个如权利要求1所述的多层镓舟结构；镓舟平台（7），所述镓舟平台内部中空且位于反应腔体上部；上通孔（8），所述上通孔均匀的开设于镓舟平台的上表面；环形出口（9），所述环形出口开设于镓舟平台的下表面；第一进气管（10），所...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑小超，刘德昂，
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：
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