本发明专利技术公开了一种超宽禁带半导体材料氧化镓的外延生长装备，其中：包括加热壳体，壳体上设置有出气口，壳体内设置有氯化镓通道结构、氧气通道结构以及生长盘，氯化镓通道结构包括依次连通的进气管、镓舟、第一匀气折流板以及喷涂管，氧气通道结构包括氧气进管和第二匀气折流板，氧气进管前端伸出至壳体外，生长盘为可旋转盘，生长盘上表面水平设置，待生长衬底置于生长盘上表面，生长盘内设置有驱动结构，驱动结构驱动生长盘转动，喷涂管下端和第二匀气折流板后端均正对着生长盘上表面，壳体上设置有出气口。本发明专利技术提出了六英寸氧化镓外延片的专用HVPE设备，通过仿真优化了相应的混气、匀气等结构，该结构和工艺能极大提高氧化镓沉积的均匀性。镓沉积的均匀性。镓沉积的均匀性。
【技术实现步骤摘要】
一种超宽禁带半导体材料氧化镓的外延生长装备
[0001]本专利技术涉及氧化镓生长的
，尤其涉及一种超宽禁带半导体材料氧化镓的外延生长装备。
技术介绍
[0002]氧化镓(Ga2O3) 是一种超宽禁带的氧化物半导体材料，它是继SiC、GaN 后第三代半导体材料的新的一一员。Ga2O3有着优异的光电特性，良好的热稳定性和化学稳定性。其中，β
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Ga2O3薄膜在深紫外区域具有很高的透明度，非常适合用来制作紫外光电材料。β
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Ga2O3的击穿场强为8MV/cm，比SiC和GaN的击穿电场高很多，β
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Ga2O3在场效应晶体管，肖特基二极管和其他电力电子器件的应用中具有很大的潜力。同时，Ga2O3材料的气敏特性也很优秀，是制备高温氧敏器件的候选材料。因此，Ga2O3材料已经是当今的一个研究热点。
[0003]HVPE是氢化物气相外延技术的简称。HVPE生长晶体的生长速度快，在HVPE生长GaN的报道中，GaN薄膜的生长速度可以达到100um/h以上。同时，HVPE系统的制造成本低，设备工艺相对简单，可以在保证生长速度的同时生长出高质量的厚膜材料，近年来颇受研究人员的重视。HVPE生长β_Ga2O3薄膜的系统主要由四个部分组成: (1)炉体和反应器; (2)镓舟和输气管; (3)气体配置系统; (4)尾气处理系统。
[0004]HVPE生长β
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Ga2O3薄膜的反应过程有以下几步:第一步，载气携带HCI气体进入镓舟，与镓舟中的金属镓发生反应生成GaCl气体。同时，载气携带O2通入反应腔，O2与GaCl进气口之间通入分隔气N2;第二步，载气继续携带GaCl气体至衬底上方与O2发生反应，生成β
‑
Ga2O3并沉积在衬底上，第三步，载气携带尾气进入尾气处理系统。
[0005]在实践中发现，现有的HVPE生长β
‑
Ga2O3薄膜时，衬底上的薄膜厚度并不统一，原因在于以下几点：1、向衬底吹气的GaCl管道以及O2管道都是圆形管，这种管道出气集中，流速快，导致两种气体组分在衬底上方的停留时间短，没有足够的时间用于衬底沉积，从而导致原材料的消耗大，同时管道直径会显著小于衬底宽度，吹气只能集中在衬底中心的一小部分，衬底四周的气体浓度低，导致衬底沉积不均匀；2、GaCl和O2在衬底表面汇合时，会产生冲击，进而形成涡旋，造成衬底表面气体流动复杂难测，进而导致衬底沉积不均匀。
技术实现思路
[0006]为解决
技术介绍
中提及的两种导致衬底沉积不均匀的技术问题，本专利技术提供了一种超宽禁带半导体材料氧化镓的外延生长装备。
[0007]为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种超宽禁带半导体材料氧化镓的外延生长装备，其中：包括壳体，壳体上设置有
出气口，壳体内设置有氯化镓通道结构、氧气通道结构以及生长盘，壳体内填充惰性气体，氯化镓通道结构包括依次连通的进气管、镓舟、第一匀气折流板以及喷涂管，进气管前端伸出至壳体外，氯化氢气体能通入进气管，镓舟为内部装有镓的储存仓，氯化氢气体在镓舟中与镓反应生成氯化镓，氯化镓气体进入第一匀气折流板前端，第一匀气折流板为宽度与待生长衬底直径相匹配、在长度方向上具有弯折的中空板，第一匀气折流板后端与喷涂管上端连通，氯化镓气体经第一匀气折流板的内腔后，从喷涂管喷出，喷涂管的宽度与待生长衬底直径相匹配，氧气通道结构包括氧气进管和第二匀气折流板，氧气进管前端伸出至壳体外，混有氧气的惰性气体能通过氧气进管进入第二匀气折流板前端，第二匀气折流板为宽度与待生长衬底直径相匹配、在长度方向上具有弯折的中空板，第二匀气折流板后端为开放端，混有氧气的惰性气体能从第二匀气折流板后端喷出，生长盘为可旋转盘，生长盘上表面水平设置，待生长衬底置于生长盘上表面，生长盘内设置有驱动结构，驱动结构驱动生长盘转动，喷涂管下端和第二匀气折流板后端均正对着生长盘上表面，壳体上设置有出气口。
[0008]在其中的一些实施例中，第一匀气折流板和第二匀气折流板均为蛇形弯曲。
[0009]在其中的一些实施例中，喷涂管的数量为若干个，喷涂管沿前后方向等间距平行设置。
[0010]在其中的一些实施例中，喷涂管倾斜设置，喷涂管和水平面角度为10
°‑
30
°
。
[0011]在其中的一些实施例中，生长盘上表面设置有分离板，分离板与生长盘上表面平行设置，分离板与生长盘之间的间距不大于0.5cm，喷涂管下端和第二匀气折流板后端均伸入至分离板与生长盘之间的位置，且喷涂管下端和第二匀气折流板后端向生长盘表面的水平方向的吹气均为从前向后，分离板用于降低生长盘的上方空间的高度，使氯化镓气体与混有氧气的惰性气体在生长盘表面相互冲击时无法回流，形成涡旋。
[0012]在其中的一些实施例中，壳体设置有反应源区和外延层生长区，反应源区的后端通过绝缘密封隔层连接外延层生长区前端，反应源区外部设置有第一加热结构，外延层生长区外部设置有第二加热结构，进气管、镓舟以及第一匀气折流板的前半段均位于反应源区，第一匀气折流板的后半段和喷涂管位于外延层生长区，氧气进管和第二匀气折流板前半段均位于反应源区，第二匀气折流板后半段位于外延层生长区，第一加热结构和第二加热结构能分别加热反应源区和外延层生长区，使加热反应源区和外延层生长区温度符合预设温度要求。
[0013]在其中的一些实施例中，反应源区温度高于外延层生长区温度。
[0014]在其中的一些实施例中，生长盘上表面为石英面。
[0015]在其中的一些实施例中，混有氧气的惰性气体为氩气或氮气。
[0016]在其中的一些实施例中，生长盘内设置的驱动结构为旋转电机，旋转电机带动生长盘转动。
[0017]本专利技术的优点如下：1、本专利技术通过设置第一匀气折流板和第二匀气折流板，将最终要喷到衬底上的气流先进行整流，通过折流板的内腔，将原本在圆形管道中的气流变成宽度与衬底宽度相适应的形状，同时，由于折流板宽度显著比进气管、氧气进管的管径大，会显著降低气体流速，使得最终气流喷射到衬底上时，流速较慢，同时能很好的覆盖整个衬底，极大提高沉积的均匀性。
[0018]2、本专利技术在生长盘上表面设置有分离板，以分离板代替传统的N2护层，分离板用于降低生长盘的上方空间的高度，使氯化镓气体与混有氧气的惰性气体在生长盘表面相互冲击时无法回流，也就无法形成涡旋，进而提高沉积的均匀性。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的卧式氧化镓生长装置的剖视图；图2为本专利技术的卧式氧化镓生长装置的分解视图；图3为本专利技术的卧式氧化镓生长装置的氯化镓通道结构立体视图；图4为气体在分离板的作用下，平稳流过生长盘上表面的示意图。
[0020]图中标记名称：壳体1、反应源区1a、外延层生长区1b、第一加热结构11、第二加热结构12、绝缘密封隔层13、氯化镓通道结构2、进气管21、镓舟22、第一匀气折流板23、喷涂管24、氧气通道结构3、氧气进管31、第二本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超宽禁带半导体材料氧化镓的外延生长装备，其特征是：包括壳体(1)，所述的壳体(1)上设置有出气口，所述的壳体(1)内设置有氯化镓通道结构(2)、氧气通道结构(3)以及生长盘(4)，所述的壳体(1)内填充惰性气体，所述的氯化镓通道结构(2)包括依次连通的进气管(21)、镓舟(22)、第一匀气折流板(23)以及喷涂管(24)，所述的进气管(21)前端伸出至壳体(1)外，氯化氢气体能通入进气管(21)，所述的镓舟(22)为内部装有镓的储存仓，所述的氯化氢气体在镓舟(22)中与镓反应生成氯化镓，氯化镓气体进入第一匀气折流板(23)前端，所述的第一匀气折流板(23)为宽度与待生长衬底直径相匹配、在长度方向上具有弯折的中空板，所述的第一匀气折流板(23)后端与喷涂管(24)上端连通，所述的氯化镓气体经第一匀气折流板(23)的内腔后，从喷涂管(24)喷出，所述的喷涂管(24)的宽度与待生长衬底直径相匹配，所述的氧气通道结构(3)包括氧气进管(31)和第二匀气折流板(32)，氧气进管(31)前端伸出至壳体(1)外，混有氧气的惰性气体能通过氧气进管(31)进入第二匀气折流板(32)前端，所述的第二匀气折流板(32)为宽度与待生长衬底直径相匹配、在长度方向上具有弯折的中空板，所述的第二匀气折流板(32)后端为开放端，混有氧气的惰性气体能从第二匀气折流板(32)后端喷出，所述的生长盘(4)为可旋转盘，生长盘(4)上表面水平设置，待生长衬底置于生长盘(4)上表面，所述的生长盘(4)内设置有驱动结构，所述的驱动结构驱动生长盘(4)转动，所述的喷涂管(24)下端和第二匀气折流板(32)后端均正对着生长盘(4)上表面，所述的壳体(1)上设置有出气口。2.根据权利要求1所述的一种超宽禁带半导体材料氧化镓的外延生长装备，其特征是：所述的第一匀气折流板(23)和第二匀气折流板(32)均为蛇形弯曲。3.根据权利要求2所述的一种超宽禁带半导体材料氧化镓的外延生长装备，其特征是：所述的喷涂管(24)的数量为若干个，喷涂管(24)沿前后方向等间距平行设置。4.根据权利要求3所述的一种超宽禁带半导体材料氧化镓的外延生长装备，其特征是：所述的喷涂管(24)倾斜设置，喷涂管(24)和水平面角度为10
°‑
30
【专利技术属性】
技术研发人员：李健，曲恒绪，程少帅，胡金勇，
申请(专利权)人：广东氢芯智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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