[发明专利]HVPE用气体传输装置、反应腔及HVPE设备

说明书

技术领域

本发明涉及气相外延沉积技术领域，特别是涉及一种HVPE用气体传输装置、反应腔及HVPE设备。

背景技术

氢化物气相外延(HVPE，Hydride Vapor Phase Epitaxy)设备为化合物生长工艺设备，主要用于在1000度左右高温环境下通过如H₂、HCl等氢化物气体，使衬底表面外延生长一层如GaAs、GaN等的厚膜或晶体。

外延层生长最重要的指标是其生长厚度及其组分的均匀性。这就要求衬底上方反应区内的各前驱物气体混合均匀，并具有较佳的气流均匀性。但采用现有的HVPE设备，在一片或多片衬底表面生长外延层时，反应区内的各前驱物气体的混合往往不够均匀，且气流的均匀性也较低，从而导致外延层厚度及其组分出现均匀性较差的问题。

之所以会出现这些问题，是因为现有HVPE设备中反应腔内的气体传输装置等结构不够理想。现有HVPE设备中反应腔内的气体传输装置是由含金属前驱物气体通路管道、含氮前驱物气体通路管道以及其间的惰性稀释(ID)屏蔽气体通路管道组成同心圆管道结构，且一般位于反应区的中心区域。在外延生长时，由于大部分含氮前驱物气体在未达到衬底表面并与含金属前驱物气体混合时就已经流出反应区，其达到衬底表面的浓度呈指数递减，并随着屏蔽气体的流量增大而递减速度增大，同时与含金属前驱物气体的混合均匀性及气流均匀性也受到了限制。这样一来，不但需要传输更多的含氮前驱物气体与含金属前驱物气体进行混合，外延层的生长速率会受到影响，而且衬底表面生长的外延层会出现明显的厚膜带，厚膜带的组分也与其他部位具有明显差异，从而造成外延层厚度及其组分的均匀性较差。

因此，如何改进HVPE设备中反应腔内的气体传输装置，以避免上述缺陷的发生，是亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种HVPE用气体传输装置、反应腔及HVPE设备，用于解决现有技术中外延层厚度及其组分的均匀性较差的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提高一种HVPE用气体传输装置，其中，所述HVPE用气体传输装置至少包括：含金属前驱物气体通路管道，屏蔽气体通路管道，以及含氮前驱物气体通路管道；其中：

所述含金属前驱物气体通路管道设有多根，且所述屏蔽气体通路管道套设于各含金属前驱物气体通路管道外；

所述含氮前驱物气体通路管道位于所述屏蔽气体通路管道的上方或者一侧。

优选地，所述含氮前驱物气体通路管道的长度小于所述屏蔽气体通路管道的长度的1/2。

优选地，各含金属驱物气体通路管道均匀排布在所述屏蔽气体通路管道内；或者，相邻含金属驱物气体通路管道之间以任意间距排布在所述屏蔽气体通路管道内，且相邻含金属驱物气体通路管道之间具有小于等于4个的不同的间距。

优选地，各含金属驱物气体通路管道的内径相同或者不同，各含金属驱物气体通路管道的长度相同或者不同。

优选地，所述含金属驱物气体通路管道的数量为2-30根，所述含金属驱物气体通路管道的内径为3-30mm，所述屏蔽气体通路管道的内径为30-200mm。

优选地，各含金属前驱物气体通路管道的长度均小于等于所述屏蔽气体通路管道的长度。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提高一种反应腔，其中，所述反应腔至少包括：石英腔体，以及设置于所述石英腔体内的如上所述的HVPE用气体传输装置。

优选地，所述石英腔体至少包括：上段腔体，与所述上段腔体连接的中段腔体，以及与所述中段腔体连接的下段腔体；其中，所述上段腔体和所述下段腔体均为柱形腔体，且所述上段腔体的内径小于所述下段腔体的内径，所述中段腔体为匹配所述上段腔体内径和所述下段腔体内径的变径腔体。

优选地，所述上段腔体的内壁与所述屏蔽气体通路管道的外壁之间的最短距离为5-15mm。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提高一种HVPE设备，其中，所述HVPE设备至少包括：如上所述的反应腔。

如上所述，本发明的HVPE用气体传输装置、反应腔及HVPE设备，具有以下有益效果：