[發(fā)明專利]一種適用于制備高In組分InGaN材料的反應(yīng)裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011200900.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-02
• 公開（公告）號(hào): CN112376035A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 全知覺(jué);諸榮烽;曹盛;吳先民;何麗華;湯繪華;佟金山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南昌大學(xué);南昌硅基半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號(hào): C23C16/34
• 分類號(hào): C23C16/34;C23C16/44;C23C16/48;C23C16/458
• 代理公司: 江西省專利事務(wù)所 36100
• 代理人: 張文

1.一種適用于制備高In組分InGaN材料的反應(yīng)裝置，其特征在于：包括反應(yīng)腔體、氣體離化器、束源爐、樣品臺(tái)裝置、真空系統(tǒng)和加熱裝置，其中：

在反應(yīng)腔體內(nèi)的頂部設(shè)有樣品臺(tái)裝置，樣品臺(tái)裝置包括樣品臺(tái)旋轉(zhuǎn)裝置和載片架，載片架用以盛放襯底，樣品臺(tái)旋轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)載片架進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；

在反應(yīng)腔體內(nèi)設(shè)有加熱裝置，加熱裝置包括加熱襯底的襯底加熱裝置和烘烤腔體的腔體加熱裝置；若干個(gè)襯底加熱裝置設(shè)置在反應(yīng)腔體內(nèi)的反應(yīng)腔體底板上，襯底加熱裝置為聚光型輻射加熱裝置，包括加熱光源、反光杯和加熱器載板，加熱器載板的底端固定在反應(yīng)腔體內(nèi)的反應(yīng)腔體底板上，反光杯固定在加熱器載板上，呈立置狀態(tài)，反光杯與加熱器載板共同圍成一個(gè)向上開口且只有頂端可供光線出射的半封閉空間；加熱光源設(shè)置在反光杯與加熱器載板共同圍成的半封閉空間內(nèi)；反光杯為雙層結(jié)構(gòu)，反光杯的內(nèi)表面和外表面之間設(shè)有中空的夾層，冷卻管道從加熱器載板引入至反光杯中，并纏在反光杯內(nèi)、外表面的夾層之中，通過(guò)在冷卻管道中通入不同的冷卻介質(zhì)來(lái)控制反光杯和加熱器載板的溫度，避免反光杯和加熱器載板對(duì)周側(cè)元器件的加熱；通過(guò)控制冷卻管道內(nèi)的冷卻介質(zhì)和流速能將加熱器載板和反光杯的溫度控制在0~100℃之間；在反應(yīng)腔體底板的中間上方設(shè)有腔體加熱裝置，且位于氣體離化器、束源爐、襯底加熱裝置的中間，腔體加熱裝置采用熱輻射法對(duì)整個(gè)反應(yīng)腔體進(jìn)行加熱；

對(duì)反應(yīng)腔體抽真空的真空系統(tǒng)包括機(jī)械泵、分子泵和低溫泵三組泵，其中：分子泵設(shè)在反應(yīng)腔體外，且分子泵的輸入端設(shè)在反應(yīng)腔體的中部左側(cè)壁上，以連通反應(yīng)腔體，機(jī)械泵作為分子泵的前級(jí)泵，機(jī)械泵的輸入端接分子泵的輸出端；低溫泵設(shè)在反應(yīng)腔體外，且低溫泵的輸入端設(shè)在反應(yīng)腔體外的頂部，與反應(yīng)腔體連通；真空系統(tǒng)配合腔體加熱裝置的腔體烘烤作用，能實(shí)現(xiàn)較高的本底真空；

若干個(gè)束源爐和若干個(gè)氣體離化器豎直地放置在在反應(yīng)腔體底板上，且氣體離化器、束源爐和襯底加熱裝置均位于載片架旋轉(zhuǎn)形成的圓弧線的正下方。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于制備高In組分InGaN材料的反應(yīng)裝置，其特征在于：載片架能盛放襯底的數(shù)量為1~7個(gè)，載片架的數(shù)量為1~9個(gè)，載片架的放置位置均位于一同心圓的圓弧線上，且旋轉(zhuǎn)時(shí)也沿著這一圓弧線進(jìn)行公轉(zhuǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于制備高In組分InGaN材料的反應(yīng)裝置，其特征在于：氣體離化器數(shù)量為1~4個(gè)，用于提供生長(zhǎng)所需的陰離子。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于制備高In組分InGaN材料的反應(yīng)裝置，其特征在于：束源爐數(shù)量為1~6個(gè)，用于提供生長(zhǎng)所需的各種陽(yáng)離子。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于制備高In組分InGaN材料的反應(yīng)裝置，其特征在于：襯底加熱裝置的數(shù)量為3~12個(gè)，襯底加熱裝置均勻地設(shè)在反應(yīng)腔體底板上，且在每個(gè)襯底加熱裝置的左右兩側(cè)分別放置氣體離化器或束源爐。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于制備高In組分InGaN材料的反應(yīng)裝置，其特征在于：反光杯的內(nèi)表面為拋物線形。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于制備高In組分InGaN材料的反應(yīng)裝置，其特征在于：加熱光源位于反光杯內(nèi)表面的拋物線形焦點(diǎn)處。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于制備高In組分InGaN材料的反應(yīng)裝置，其特征在于：加熱光源為紅外線石英輻射燈或鹵素?zé)簟?/p>

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于制備高In組分InGaN材料的反應(yīng)裝置，其特征在于：真空系統(tǒng)能將本底真空抽至1×10^-6Pa以下。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于制備高In組分InGaN材料的反應(yīng)裝置，其特征在于：能在襯底溫度低于300℃下實(shí)現(xiàn)InGaN材料的生長(zhǎng)，制備In組分高于30%的InGaN材料。