[发明专利]氢化物气相外延的镓舟结构

说明书

本发明涉及半导体技术领域，公开了一种氢化物气相外延的镓舟结构，包括舟体，还包括：所述舟体的顶部设置镓源入口，所述舟体内用于盛放液态镓源，所述舟体内设置反应物出口管路，所述反应物出口管路的顶端高于液态镓源的液面，所述反应物出口管路的底端穿出所述舟体的底壁；以及分气盘，所述分气盘设置在所述舟体内的底壁上，在所述分气盘的侧面设置氯化氢进口，在所述分气盘的管路的顶端设置至少一个氯化氢出口，各个所述氯化氢出口均位于液态镓源的液面的下方。该镓舟结构具有氯化氢转化率高、氯化氢与液态镓源的接触面积大以及有效地延长了氯化氢的路径的优点。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种氢化物气相外延的镓舟结构。

背景技术

HVPE(氢化物气相外延)技术与MOCVD(有机金属气相沉积)技术相比具有生长速率相对较高、源成本大幅下降等的优点，日益成为用于Ⅲ-Ⅴ族化合物气相生长的新方法。该方法已用于GaN(氮化镓)衬底的生长，并正在研究用于GaAs(砷化镓)器件的生长。该方法使氯化氢与液态镓反应生成一氯化镓，导入生长区与砷烷或氨气发生反应。以砷化镓的生成为例，发生以下反应：

Ga(l)+HCl(g)→GaCl(g)+H₂(g)；

GaCl(g)+AsH3(g)→GaAs(s)+HCl(g)+H₂(g)；

作为HVPE中比较关键的一个步骤，氯化氢气体流过镓舟内液体的表面，在该表面上生成一氯化镓气体，这一步骤直接决定了GaAs(砷化镓)最终的生长速度和源的利用率；此种反应方式容易引起，氯化氢与液态镓接触时间短，氯化氢未来得及反应就已流出反应腔。另外，由于液态金属在不断的消耗，造成进气口与液体源的距离在不断改变，由此，导致砷化镓生长参数变化较大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种氢化物气相外延的镓舟结构，以解决现有技术中的氯化氢气体与液态镓的接触面积小，容易造成氯化氢气体的转化效率低的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种氢化物气相外延的镓舟结构，包括舟体，还包括：所述舟体的顶部设置镓源入口，所述舟体内用于盛放液态镓源，所述舟体内设置反应物出口管路，所述反应物出口管路的顶端高于液态镓源的液面，所述反应物出口管路的底端穿出所述舟体的底壁；以及分气盘，所述分气盘设置在所述舟体内的底壁上，在所述分气盘上设置氯化氢进口，在所述分气盘的管路的顶端设置至少一个氯化氢出口，各个所述氯化氢出口均位于液态镓源的液面的下方。

其中，所述分气盘包括主管路、与所述主管路的上下两端相连通的第一分支管路。

其中，所述分气盘还包括分别与相应的所述第一分支管路相连通的第二分支管路，其中，所述第二分支管路与所述主管路呈平行式设置。

其中，所述分气盘还包括分别与相应的所述第二分支管路的上下两端相连通的第三分支管路，其中，所述第三分支管路与所述第一分支管路呈平行式设置。

其中，在各个所述第三分支管路的顶端均呈等距式构造有多个所述氯化氢出口。

其中，所述氯化氢进口为两个并分别设置在所述分气盘的侧边，其中，两个所述氯化氢进口呈相对式设置。

其中，所述分气盘的水平截面的轮廓尺寸与所述舟体的底壁的水平截面的轮廓尺寸相同。

其中，所述镓舟结构还包括设置在所述舟体的外表面的加热部件。

其中，所述加热部件包括沿所述舟体的纵向进行螺旋盘绕的金属加热丝或红外加热丝。

其中，所述镓舟结构还包括与所述氯化氢进口相连通的氯化氢进口管路，其中，在所述氯化氢进口管路上设置阀门。