[实用新型]HVPE密闭式手动加镓装置

说明书

本实用新型公开了HVPE密闭式手动加镓装置，它包括：镓容器（1）；镓舟（2），所述镓舟位于镓容器下方；第一手动阀门（3），所述第一手动阀门连通于镓容器底部；第二手动阀门（4），所述第二手动阀门分别与第一手动阀门和镓舟连通；第一气动阀（5），所述第一气动阀一端接入在第一手动阀门和第二手动阀门之间，另一端与外界连通。本实用新型的有益效果是利用控制系统，实现密闭人工加镓，能很好的去除加镓装置的空气和加镓过程中空气的进入。大大改善了因加镓污染腔体的环境。更好地保证反应腔反应环境同时提高了产品的良率，减小了不必要的生产成本。而且所用装置的结构简单消耗件少，更有效地降低生产成本。

技术领域

本实用新型涉及半导体材料与设备技术领域，特别涉及氢化物气相外延(HVPE)技术生长氮化物半导体材料时，HVPE密闭式手动加镓装置。

背景技术

GaN是继第一代以硅为代表的半导体材料和第二代以砷化镓为代表的半导体材料之后，迅速发展起来的第三代半导体材料。GaN具有直接能带结构，禁带宽度为3. 4 eV, 还具有热导率高、电子饱和漂移速率大、击穿场强高、介电常数小等特性。因此在蓝、绿光和紫外光发光二极管（LED) 、短波长激光二极管（LD） 、紫外探测器和功率电子器件等多个领域都有广泛的应用前景，由于GaN体单晶的制备比较困难,难以得到大尺寸和质量比较好的体单晶 GaN衬底，所以GaN 的外延生长通常是以异质外延的方式进行的。但理论和实验都表明，采用 GaN作衬底同质外延器件时，器件性能得到大幅度提高。因此制造 GaN衬底成为人们关注的焦点。HVPE是一种比较经典氢化物汽相外延设备，借助于高温化学汽相生产工艺来生产单晶材料，其工艺成熟、设备相对简单、可控性好、制造成本低，生长速率较快，一般可以达到100μm/h，十分适合制备自支撑氮化物衬底材料。

HVPE生长氮化物的主要原理是：以金属镓作为III族镓源，氨气(NH3)作为V族氮源，氯化氢(HCl)作为反应气体并在载气(氢气或是氮气)的携带下，通过镓舟，与其中的金属镓发生化学反应，生成氯化镓(GaCl)，在通过载气(氢气或是氮气)的携带下在衬底上方与NH3反应生成GaN，并在衬底上沉积，主要的化学反应如下：

2HCl(g)+2Ga(l)＝2GaCl(g)+H2(g)

GaCl(g)+NH3(g)＝GaN(S)+HCl(g)+H2(g)

氢化物气相外延设备为化合物生长工艺设备，主要用于在高温环境下通过如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。由于反应腔和镓舟空间的限制，镓舟中的镓源只能生长一段时间，每次用完之前都要人工加镓，加镓都要拆开腔体的法兰，且腔体的压力小于大气压，这样就会有大量的空气和颗粒物吸入腔体内部，给反应腔内部环境造成污染，从而影响晶圆片的质量。而且加镓时腔体温度比较高，为了安全起见，需要降一定的温度才能加镓，完成后在升温，这样一来会加长加镓的时间。且频繁的升降温，设备一些连接处就会因为热胀冷缩而导致气密性不好。

中国发明专利公告号CN105986313B公开了一种镓源自动补给及回收装置，设计了一种含镓舟、连通器、控制阀、附加镓舟、加热器、液位控制器、控制系统及发动机的镓源自动补给及回收装置。利用连通器的工作原理，设计控制镓源的自动补给及回收，而该装置仍然存在安装时会有少量空气和颗粒物残留在连通器、控制阀内，会带来污染。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是现有的HVPE会有杂质污染，为此提供一种HVPE密闭式手动加镓装置。

本实用新型的技术方案是：HVPE密闭式手动加镓装置,它包括：镓容器；镓舟，所述镓舟位于镓容器下方；第一手动阀门，所述第一手动阀门连通于镓容器底部；第二手动阀门，所述第二手动阀门分别与第一手动阀门和镓舟连通；第一气动阀，所述第一气动阀一端接入在第一手动阀门和第二手动阀门之间，另一端与外界连通。

上述方案的改进是还包括第二气动阀，所述第二气动阀与镓舟连通。