[發(fā)明專利]液相生長氮化鎵晶體的裝置

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201610140081.4
• 申請日: 2016-03-12
• 公開（公告）號: CN105648533A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳蛟;羅睿宏;巫永鵬;張國義
• 申請（專利權(quán)）人: 東莞市中鎵半導(dǎo)體科技有限公司;北京大學(xué)東莞光電研究院
• 主分類號: C30B29/40
• 分類號: C30B29/40;C30B9/10
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料生長裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種液相生長氮 化鎵晶體的裝置。

背景技術(shù)

氮化鎵(GaN)基半導(dǎo)體材料是重要的直接帶隙、寬禁帶半導(dǎo)體 材料，由于其特有的帶隙范圍、優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，在藍(lán)綠LED/LD 和功率器件等半導(dǎo)體應(yīng)用領(lǐng)域有著廣闊的市場前景，而受到關(guān)注。作 為GaN半導(dǎo)體器件應(yīng)用的基礎(chǔ)之一，高質(zhì)量大尺寸GaN襯底材料的制 備尤為重要。

鈉流法(NaFluxMethod)制備GaN襯底材料，由于能夠得到較 好的晶體質(zhì)量(10⁴cm^-2),成為目前制備GaN單晶體材料的最佳途徑 之一。盡管相較于高溫高壓法(HighNitrogenPressureSolution) 與氨熱法(AmmothermalGrowth),鈉流法對生長裝置的要求已經(jīng)沒 有那么苛刻，但其裝置仍需同時承受溫度800℃左右、壓力5MPa左 右的考驗，并且存在生長溶液混合不均勻的問題，中國專利CN 1922345A通過一個貫穿反應(yīng)釜的傳動軸實現(xiàn)外部機械旋轉(zhuǎn)傳入到反 應(yīng)釜內(nèi)部以解決生長溶液混合不均勻的問題，但是該設(shè)計由于要對反 應(yīng)釜與傳動軸接觸處進行額外的密封處理，而裝置需同時承受高溫高 壓，因此局限了密封材料選材的范圍，增加了裝置制造的難度。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明設(shè)計一種液相生長氮化鎵晶體的裝 置，在實現(xiàn)生長溶液混合均勻目的的同時，可以避免反應(yīng)釜出現(xiàn)額外 的密封處，有效地降低了裝置制造難度，節(jié)約設(shè)備成本。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種液相生長氮化鎵晶體的裝置，包括：反應(yīng)釜、置于反應(yīng)釜外 部的加熱裝置、放置于反應(yīng)釜內(nèi)部的坩堝、坩堝內(nèi)裝有晶體生長溶液、 和淹沒在晶體生長溶液中的籽晶，還包括電磁感應(yīng)裝置及其所驅(qū)動的 攪拌裝置，具體有下面兩種：

第一種電磁感應(yīng)裝置及其所驅(qū)動的攪拌裝置，其特征在于，由電 磁感應(yīng)裝置驅(qū)動攪拌器旋轉(zhuǎn)攪拌晶體生長溶液；所述電磁感應(yīng)裝置， 包括：置于反應(yīng)釜外的外部線圈裝置及與外部線圈裝置連接的交變電 源、置于反應(yīng)釜內(nèi)的內(nèi)部線圈裝置，外部線圈裝置與內(nèi)部線圈裝置位 置內(nèi)外相對應(yīng)；所述內(nèi)部線圈裝置設(shè)置在反應(yīng)釜的內(nèi)部，位于坩堝上 方，通過中軸固定于反應(yīng)釜頂部；所述攪拌器浸沒在生長溶液中，固 定連接于內(nèi)部線圈裝置的下方，所述電磁感應(yīng)裝置驅(qū)動攪拌器旋轉(zhuǎn)攪 拌晶體生長溶液。

第二種電磁感應(yīng)裝置及其所驅(qū)動的攪拌裝置，其特征在于，由電 磁感應(yīng)裝置驅(qū)動坩堝旋轉(zhuǎn)攪拌晶體生長溶液；所述電磁感應(yīng)裝置，包 括：置于反應(yīng)釜外的外部線圈裝置及與其連接的交變電源、置于反應(yīng) 釜內(nèi)的內(nèi)部線圈裝置，外部線圈裝置與內(nèi)部線圈裝置位置內(nèi)外相對應(yīng)； 所述支撐臺固定連接于內(nèi)部線圈裝置上面，坩堝固定連接于支撐臺上 面；所述電磁感應(yīng)裝置，處在反應(yīng)釜下部、坩堝下方。

所述攪拌器的類型為，或旋槳式，或渦輪式，或槳式，或錨式， 或折葉式，或螺帶式。

所述內(nèi)部線圈裝置、外部線圈裝置為，或空芯線圈，或鐵氧體線 圈，或鐵芯線圈，或銅芯線圈。

所述內(nèi)部線圈裝置、外部線圈裝置，其線圈個數(shù)均大于或等于一 個。

所述交變電源為，或交流電源，或電壓電流大小和方向隨時間作 不規(guī)則變化的電源。

所述籽晶是，或藍(lán)寶石襯底，或碳化硅襯底，或硅襯底，或襯底 上沉積氮化物薄膜的復(fù)合襯底，或氮化物自支撐襯底；所述籽晶的放 置，或是水平放置，或非水平放置；所述籽晶至少設(shè)置一片。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、對反應(yīng)釜沒有造成額外密封處的情況下，實現(xiàn)晶體生長溶液 的混合均勻，促進晶體均勻生長。

2、通過對交變電源所輸出的電流電壓控制，實現(xiàn)攪拌可控，促 進氮化鎵可控生長。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明實施例一中的液相生長氮化鎵晶體的裝置示意 圖；

附圖2是本發(fā)明實施例二中的液相生長氮化鎵晶體的裝置示意 圖。

附圖標(biāo)記說明：

11：外部線圈裝置，12：內(nèi)部線圈裝置，13：交變電源，14： 中軸，15：攪拌器，16：支撐臺，21：加熱裝置，22：反應(yīng)釜， 23：坩堝，24：氣路裝置，3：晶體生長溶液，4：籽晶。

具體實施方式