[发明专利]一种可批量生产氮化镓的HVPE设备

说明书

本发明涉及半导体材料技术领域，具体公开了一种可批量生产氮化镓的HVPE设备，包括：气源室和生长室；气源室中设置有两条气体流入通道，两条气体流入通道的一端与气源室的上部连通，适于气体从气源室进入到生长室中并在生长室中混合；生长室的中部设置有主衬托盘以及布置在主衬托盘上的多个副衬托盘，副衬托盘用于放置衬底；其中，气体流入通道横向设置，主衬托盘的盘面水平放置，用于气体横向进入并与衬底竖向接触生长氮化镓。本发明通过分别设置横向气源室和竖向生长室，将资源气体的进气和氮化镓晶体的生长分开来，同时解决副衬托盘的数量以及资源气体不足的问题，进而实现了氮化镓晶体的大批量生产。

技术领域

本发明涉及半导体材料技术领域，具体涉及一种可批量生产氮化镓的HVPE设备。

背景技术

GaN(含氮化镓的相关化合物：氮化铝、氮化铟、氮化镓铝、氮化镓铟等)是继硅和砷化镓后第三代半导体材料，是制作蓝光——紫外光波的发光器件(发光二极管和激光二极管)、探测器以及高温、高频、大功率电子器件的优良材料。氮化镓半导体效率是硅半导体效率的100-1000倍。此外，这种位错密度为5*10⁶/cm²的氮化镓LED材料可以生产比传统LED效率高两倍的LED。

当前，氯化物气相外延(Hydride Vapor Phase Epitaxy,HVPE)由于生产速率快，可以生产氮化镓，故是当前主流的氮化镓生产方法。但是如图1所示，传统的卧式HVPE设备中反应室水平放置的的，其反应室包括由卧式放置的石英管构成的资源区和放置衬底片1的生长区，其中，资源区中设置有多重以供不同气体通过的通道，多种气体在资源区的末端汇合，并于设置在凹陷生长区中与气体前进方向平行的衬底片1上反应生成氮化镓晶体；在该装置中，因需要保证石英管反应室内的反应温度，因此石英管的直径是有限的，在有限直径的石英管内衬底片1的尺寸和数量的增加也具有局限性，因此其广泛应用于研究而不适合大规模氮化镓的生产。最近，本领域也开发出了如图2所示的立式HVPE设备并开始用于研究或生产，在如图2所示，不同的反应气体从垂直于主托盘2盘面的管道中喷出并混合，进而在置于主托盘2上的副托盘3上反应生成氮化镓晶体；但是上述装置虽然增加了反应气体与副托盘3的接触面积，但是单一一组喷嘴设置的情况下，当底部衬片的尺寸增加时，气体的供应量无法完全覆盖所有的底部衬片，无法保证各衬片上氮化镓的均衡生长，而为了补偿气体的均匀性，需要使得主托盘2旋转且多个副托盘3自转以增强气流的均匀性。但是旋转副托盘3的现有方法如图3所示，是在通过在副托盘3上形成螺旋形式的气体流通通道进行气体的输入和输出，但是在使用时，由于气路容易堵塞或者气体控制难度较大，会造成主托盘2上的多个副托盘3的转速不一致，进而使得生长于副托盘3上的氮化镓晶体质量不一，因此，这种方法也无法实现均匀和高质量的氮化镓生长。

因此，针对以上不足，本发明急需提供一种可批量生产氮化镓的HVPE设备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可批量生产氮化镓的HVPE设备，以解决现有技术中氮化镓生产设备效率不高且产品合格率低的问题。

本发明提供了下述方案：

一种可批量生产氮化镓的HVPE设备，包括气源室和生长室；所述气源室中设置有两条气体流入通道，两条所述气体流入通道的一端与所述气源室的上部连通，适于气体从所述气源室进入到所述生长室中并在所述生长室中混合；所述生长室的中部设置有主衬托盘以及布置在所述主衬托盘上的多个副衬托盘，所述副衬托盘用于放置衬底；

其中，所述气体流入通道横向设置，所述主衬托盘的盘面水平放置，用于气体横向进入并与所述衬底竖向接触生长氮化镓。

如上所述的一种可批量生产氮化镓的HVPE设备，进一步优选为，还包括设置在所述生长室上方的喷气针孔束，所述喷气针孔束每个针孔包括第一喷气管针孔和第二喷气管针孔，所述第一喷气管针孔和所述第二喷气管针孔上部各对应连通一条气体流入通道，下部各针孔的延伸方向垂直于所述主衬托盘的盘面，其中