[实用新型]HVPE排气、镓分离收集装置

说明书

本实用新型公开了HVPE排气、镓分离收集装置,它包括：反应腔（1）；分流装置（2），所述分流装置通过腔体排气管与反应腔连通；法兰（3），所述法兰与分流装置连通；第一阀门（4），所述第一阀门与分流装置连通；镓容器（5），所述镓容器与第一阀门连通；第二阀门（6），所述第二阀门与镓容器连通；排气管路（7），所述排气管路分别与第二阀门和法兰连通。本实用新型的有益效果是金属镓会通过分流装置流到镓容器内，不会流入排气管中，镓容器内流入一定量金属镓时，关闭第一阀门和第二阀门，更换镓容器即可，这样整个过程不用更换排气管。大大减少了设备保养频率，从而提高了生产效率，同时更好的回收金属镓。而且所用装置的结构简单有效。

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排气、镓分离收集装置。

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。因为镓源没有百分之百的反应和后续的还原，到时候排气管中有大量的金属镓堆积，影响腔体生长的压力。而且金属镓的特性会腐蚀一些金属，导致排气端时常会漏气。

中国发明专利公开号CN108265279A公开了金属Ga高效利用装置及方法，所述金属Ga高效利用装置包括：生长设备、气液分离器；其中的气液分离器通过循环泵将分离后的金属Ga送至生长设备循环利用，这对循环泵和循环管路的要求就较高，循环泵和循环管路会被镓腐蚀。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是现有的HVPE反应后气体内夹杂金属镓，为此提供一种HVPE排气、镓分离收集装置。

本实用新型的技术方案是：HVPE排气、镓分离收集装置,它包括：反应腔；分流装置，所述分流装置通过腔体排气管与反应腔连通；法兰，所述法兰与分流装置连通；第一阀门，所述第一阀门与分流装置连通；镓容器，所述镓容器与第一阀门连通；第二阀门，所述第二阀门与镓容器连通；排气管路，所述排气管路分别与第二阀门和法兰连通。

上述方案中所述第一阀门和第二阀门是电磁阀。

上述方案中所述第一阀门和第二阀门是手动阀。

上述方案中所述分流装置是重力沉降分离器。

上述方案中所述第一阀门连通在重力沉降分离器的底部，所述法兰连通在重力沉降分离器的侧壁。