[發(fā)明專利]氫化物氣相外延的鎵舟結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910554424.5
• 申請(qǐng)日: 2019-06-25
• 公開（公告）號(hào): CN112126976B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龐云玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 紫石能源有限公司
• 主分類號(hào): C30B25/14
• 分類號(hào): C30B25/14;C30B29/42
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 張璐

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種氫化物氣相外延的鎵舟結(jié)構(gòu)，包括舟體，還包括：所述舟體的頂部設(shè)置鎵源入口，所述舟體內(nèi)用于盛放液態(tài)鎵源，所述舟體內(nèi)設(shè)置反應(yīng)物出口管路，所述反應(yīng)物出口管路的頂端高于液態(tài)鎵源的液面，所述反應(yīng)物出口管路的底端穿出所述舟體的底壁；以及分氣盤，所述分氣盤設(shè)置在所述舟體內(nèi)的底壁上，在所述分氣盤的側(cè)面設(shè)置氯化氫進(jìn)口，在所述分氣盤的管路的頂端設(shè)置至少一個(gè)氯化氫出口，各個(gè)所述氯化氫出口均位于液態(tài)鎵源的液面的下方。該鎵舟結(jié)構(gòu)具有氯化氫轉(zhuǎn)化率高、氯化氫與液態(tài)鎵源的接觸面積大以及有效地延長(zhǎng)了氯化氫的路徑的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種氫化物氣相外延的鎵舟結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

HVPE(氫化物氣相外延)技術(shù)與MOCVD(有機(jī)金屬氣相沉積)技術(shù)相比具有生長(zhǎng)速率相對(duì)較高、源成本大幅下降等的優(yōu)點(diǎn)，日益成為用于Ⅲ-Ⅴ族化合物氣相生長(zhǎng)的新方法。該方法已用于GaN(氮化鎵)襯底的生長(zhǎng)，并正在研究用于GaAs(砷化鎵)器件的生長(zhǎng)。該方法使氯化氫與液態(tài)鎵反應(yīng)生成一氯化鎵，導(dǎo)入生長(zhǎng)區(qū)與砷烷或氨氣發(fā)生反應(yīng)。以砷化鎵的生成為例，發(fā)生以下反應(yīng)：

Ga(l)+HCl(g)→GaCl(g)+H₂(g)；

GaCl(g)+AsH3(g)→GaAs(s)+HCl(g)+H₂(g)；

作為HVPE中比較關(guān)鍵的一個(gè)步驟，氯化氫氣體流過鎵舟內(nèi)液體的表面，在該表面上生成一氯化鎵氣體，這一步驟直接決定了GaAs(砷化鎵)最終的生長(zhǎng)速度和源的利用率；此種反應(yīng)方式容易引起，氯化氫與液態(tài)鎵接觸時(shí)間短，氯化氫未來得及反應(yīng)就已流出反應(yīng)腔。另外，由于液態(tài)金屬在不斷的消耗，造成進(jìn)氣口與液體源的距離在不斷改變，由此，導(dǎo)致砷化鎵生長(zhǎng)參數(shù)變化較大。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種氫化物氣相外延的鎵舟結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的氯化氫氣體與液態(tài)鎵的接觸面積小，容易造成氯化氫氣體的轉(zhuǎn)化效率低的技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種氫化物氣相外延的鎵舟結(jié)構(gòu)，包括舟體，還包括：所述舟體的頂部設(shè)置鎵源入口，所述舟體內(nèi)用于盛放液態(tài)鎵源，所述舟體內(nèi)設(shè)置反應(yīng)物出口管路，所述反應(yīng)物出口管路的頂端高于液態(tài)鎵源的液面，所述反應(yīng)物出口管路的底端穿出所述舟體的底壁；以及分氣盤，所述分氣盤設(shè)置在所述舟體內(nèi)的底壁上，在所述分氣盤上設(shè)置氯化氫進(jìn)口，在所述分氣盤的管路的頂端設(shè)置至少一個(gè)氯化氫出口，各個(gè)所述氯化氫出口均位于液態(tài)鎵源的液面的下方。

其中，所述分氣盤包括主管路、與所述主管路的上下兩端相連通的第一分支管路。

其中，所述分氣盤還包括分別與相應(yīng)的所述第一分支管路相連通的第二分支管路，其中，所述第二分支管路與所述主管路呈平行式設(shè)置。

其中，所述分氣盤還包括分別與相應(yīng)的所述第二分支管路的上下兩端相連通的第三分支管路，其中，所述第三分支管路與所述第一分支管路呈平行式設(shè)置。

其中，在各個(gè)所述第三分支管路的頂端均呈等距式構(gòu)造有多個(gè)所述氯化氫出口。

其中，所述氯化氫進(jìn)口為兩個(gè)并分別設(shè)置在所述分氣盤的側(cè)邊，其中，兩個(gè)所述氯化氫進(jìn)口呈相對(duì)式設(shè)置。

其中，所述分氣盤的水平截面的輪廓尺寸與所述舟體的底壁的水平截面的輪廓尺寸相同。

其中，所述鎵舟結(jié)構(gòu)還包括設(shè)置在所述舟體的外表面的加熱部件。

其中，所述加熱部件包括沿所述舟體的縱向進(jìn)行螺旋盤繞的金屬加熱絲或紅外加熱絲。

其中，所述鎵舟結(jié)構(gòu)還包括與所述氯化氫進(jìn)口相連通的氯化氫進(jìn)口管路，其中，在所述氯化氫進(jìn)口管路上設(shè)置閥門。