CN208776871U - 一种采用氢化物气相外延方法生长氮化镓材料的镓舟结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用氢化物气相外延方法生长氮化镓材料的镓舟结构，包括镓舟组，镓舟上设有添加镓液口，镓舟组上设有入口和出口，所述镓舟组包括至少两个垂直叠加排布的镓舟，相邻的两个镓舟采用连接管道连接相通，该连接管道可采用串联或者并联的方式连接。本实用新型使镓液接触面积和接触时间成倍增加，能高效率的转化氯化镓。

Description

一种采用氢化物气相外延方法生长氮化镓材料的镓舟结构

技术领域

本实用新型属于半导体加工设备领域，具体地说是一种采用氢化物气相外延方法生长氮化镓材料的镓舟结构。

背景技术

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（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。

HVPE生长氮化镓的工艺流程主要分为两步：

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；

第二步：氯化镓气体与氨气在反应室发生化学反应，在衬底上生成氮化镓。

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，关键在于提高镓舟处氯化氢与液态镓的接触面积和接触时间。

但现有HVPE反应器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器。而位于这两类反应器内的单个镓舟，受到反应器尺寸的限制，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，最终导致镓舟处无法高效率转化氮化镓。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种采用氢化物气相外延方法生长氮化镓材料的镓舟结构，使镓液接触面积和接触时间成倍增加，能高效率的转化氯化镓。

为了解决上述技术问题，本实用新型采取以下技术方案：

一种采用氢化物气相外延方法生长氮化镓材料的镓舟结构，包括镓舟组，镓舟上设有添加镓液口，镓舟组上设有入口和出口，所述镓舟组包括至少两个垂直叠加排布的镓舟，相邻的两个镓舟采用连接管道连接相通。

所述镓舟组中的各个镓舟通过连接管路并联连接，并且镓舟组与入口之间具有气体分配腔，镓舟组与出口之间具有气体汇合腔，入口与气体分配腔连通，出口与气体汇合腔连通。

所述镓舟组中的各个镓舟通过连接管路串联连接。

所述入口设置在气体分配腔的中心位置。

所述镓舟为石英或者石墨制成。

本实用新型在整个过程中氯化氢气体，在两个或两个以上垂直叠加的镓舟内流动，与镓液接触面积和接触时间成倍增加，能高效率的转化氯化镓。

附图说明

附图1为本实用新型实施例一示意图；

附图2为本实用新型实施例二示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

实施例一

如附图1所示，一种采用氢化物气相外延方法生长氮化镓材料的镓舟结构，包括镓舟组，镓舟组上设有添加镓液口15，镓舟组上设有入口11和出口18，所述镓舟组包括三个垂直叠加排布的镓舟，分别为镓舟13、镓舟14和镓舟16，相邻的两个镓舟采用连接管道并联连接相通。镓舟组与入口11之间具有气体分配腔12，镓舟组与出口18之间具有气体汇合腔17，入口11与气体分配腔12连通，出口18与气体汇合腔17连通。入口设置在气体分配腔的中心位置。该结构主要针对水平式HVPE反应器气体水平流动的特点而设定。

氯化氢气体从入口11流入气体分配腔12，被均匀分配至三个垂直叠加的镓舟13、镓舟14、镓舟16并发生化学反应，反应后的气体流入气体气体汇合腔17，最终从出口18流出。在整个过程中，原本的单股气流在气体分配腔被分成三股气流，在分别对应的镓舟内流动并反应，大大增加了气体与镓液接触的接触面积与接触时间，因此，本发明能高效率的转化氯化镓。

实施例二

如附图2所示，一种采用氢化物气相外延方法生长氮化镓材料的镓舟结构，包括镓舟组，镓舟组上设有添加镓液口22，镓舟组上设有入口21和出口25，所述镓舟组包括三个垂直叠加排布的镓舟23，相邻的两个镓舟采用连接管道24串联连接相通，不同的连接管道错位设置。

入口作为氯化氢通入的入口。出口，在镓舟中反应后的气体最终从该出口流入垂直式HVPE反应器发生外延的部分。

氯化氢气体从串联镓舟的入口21流入三层垂直叠加的镓舟23，通过镓舟连接管道24，氯化氢气体，从上至下流经每一层镓舟，最终从出口25流出。在整个过程中氯化氢气体，在三层垂直叠加的镓舟内流动，与镓液接触面积和接触时间成倍增加。因此，本发明能高效率的转化氯化镓。

需要说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种采用氢化物气相外延方法生长氮化镓材料的镓舟结构，包括镓舟组，镓舟上设有添加镓液口，镓舟组上设有入口和出口，其特征在于，所述镓舟组包括至少两个垂直叠加排布的镓舟，相邻的两个镓舟采用连接管道连接相通。

2.根据权利要求1所述的采用氢化物气相外延方法生长氮化镓材料的镓舟结构，其特征在于，所述镓舟组中的各个镓舟通过连接管路并联连接，并且镓舟组与入口之间具有气体分配腔，镓舟组与出口之间具有气体汇合腔，入口与气体分配腔连通，出口与气体汇合腔连通。

3.根据权利要求1所述的采用氢化物气相外延方法生长氮化镓材料的镓舟结构，其特征在于，所述镓舟组中的各个镓舟通过连接管路串联连接。

4.根据权利要求2所述的采用氢化物气相外延方法生长氮化镓材料的镓舟结构，其特征在于，所述入口设置在气体分配腔的中心位置。

5.根据权利要求3所述的采用氢化物气相外延方法生长氮化镓材料的镓舟结构，其特征在于，所述镓舟为石英或者石墨制成。