[發明專利]一種防止工藝氣體回流的氣相外延反應腔結構

在審

• 申請號: 202110683880.7
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113445129A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 張海濤;山本曉;許彬
• 申請（專利權）人: 無錫吳越半導體有限公司
• 主分類號: C30B29/40
• 分類號: C30B29/40;C30B25/14
• 代理公司: 北京華際知識產權代理有限公司 11676
• 代理人: 劉秀穎

本發明涉及GaN制備技術領域，且公開了一種防止工藝氣體回流的氣相外延反應腔結構，包括安裝基板和沉積底座，所述安裝基板的底部表面以其中心為圓心由內向外安裝有多個用于隔離氣體的環形導流圈，安裝基板的底部表面中心處安裝有混合導流圈，混合導流圈的內腔中心處安裝有多個用于工藝氣體導流的隔離圈，所述安裝基板的底部表面中心處通過連接桿安裝有混流擋板。該防止工藝氣體回流的氣相外延反應腔結構，未沉積的工藝氣體呈輻射狀擴散在工藝氣體回流區內回流，隔離氣體氣膜層對未沉積的工藝氣體進行引導回收，從而有效的降低工藝氣體回流對設備表面產生腐蝕，降低或避免回流工藝氣體對沉積的GaN材料成長的影響。

技術領域

本發明涉及GaN制備相關技術領域，具體為一種防止工藝氣體回流的氣相外延反應腔結構。

背景技術

GaN是第三代寬禁帶半導體的典型代表，已被廣泛應用于半導體照明、微波功率器件和電力電子器件等方面，展現出巨大的應用前景。用于氮化鎵生長的最理想襯底自然是氮化鎵單晶材料，這樣的同質外延(即外延層和襯底是同一種材料)可以大大提高外延膜的晶體質量，降低位錯密度，提高器件工作壽命，提高發光效率，提高器件工作電流密度。

GaN半導體材料的生長方法主要有金屬有機物氣相外延沉積法(MOCVD)、氫化物氣相外延沉積法(HVPE)和氣相反應(CAD)等方法。其中MOCVD是最常用的技術之一，具有晶體質量高、均勻性好、操作簡單、容易控制等優點，HVPE法具有很高的生長速度，可達每小時幾十甚至上百微米，十分適于生長厚膜GaN襯底，但由于生長速率快，外延薄膜容易產生裂紋，而且均勻性也有待提高。

通過金屬有機物氣相外延沉積法(MOCVD)、氫化物氣相外延沉積法(HVPE)和氣相反應(CAD)等方法在生產加工時均需要將工藝氣體進行混合沉積，工藝氣體在襯底基板上沉積，工藝氣體不可避免的與襯底基板進行沖擊，使得工藝氣體產生回流，易對設備的上基板表面產生腐蝕現象，同時工藝氣體的回流影響設備反應腔內的氣流導向，影響GaN材料制備成長的質量，因此發明人設計了一種防止工藝氣體回流的氣相外延反應腔結構，解決上述技術問題。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種防止工藝氣體回流的氣相外延反應腔結構，解決了氣相延伸反應中的工藝氣體回流影響GaN晶體成長質量的問題。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種防止工藝氣體回流的氣相外延反應腔結構，包括安裝基板和沉積底座，所述安裝基板的底部表面以其中心為圓心由內向外安裝有多個用于隔離氣體的環形導流圈，安裝基板的底部表面中心處安裝有混合導流圈，混合導流圈的內腔中心處安裝有多個用于工藝氣體導流的隔離圈，所述安裝基板的底部表面中心處通過連接桿安裝有混流擋板，環形導流圈和混合導流圈的底部端口處均設置有向外圈傾斜的環形引流坡；

所述安裝基板的上表面中心處由內到外環形陣列開設有隔離氣體導入接口，環形陣列設置的隔離氣體導入接口的底部端口與相對應環形導流圈的內圈相連通，安裝基板的上表面中心處開設有工藝氣體導入接口，工藝氣體導入接口的底部端口與相對應的隔離圈的內側相連通；

所述沉積底座位于安裝基板的正下方，沉積底座的頂部安裝有沉積基板，沉積基板和沉積底座之間組成隔離氣體回流通道。

優選的，相鄰的兩個所述環形導流圈之間組成隔離氣體導流腔，混合導流圈和隔離圈之間組成工藝氣體混合腔。

優選的，所述環形導流圈和混合導流圈的底部端口相平齊，混流擋板位于隔離圈端口的正下方。

優選的，所述隔離氣體導流腔內的隔離氣體通過相鄰的兩個兩個環形導流圈端口處導出形成隔離氣體氣膜層。

優選的，所述工藝氣體混合腔通過混合導流圈的端口處導出形成工藝氣體沉積通道。