用于卧式HVPE的氮化镓反应器的制作方法

本技术涉及涉及氮化镓生产，尤其涉及用于卧式hvpe的氮化镓反应器。

背景技术：

1、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gan的厚膜或晶体。

2、现生长gan的hvpe设备普遍为立式hvpe设备，立式hvpe设备的托盘因结构关系，部分反应副产物或颗粒物会因重力原因影响长片质量，所以需要可以使托盘垂直甚至倒放在设备中的卧式hvpe设备。

3、现有hvpe设备中，氯化氢气体与金属镓进行反应的镓源反应器主要存在以下缺陷：1、氯化氢气体与金属镓的接触时间短，氯化氢气体未参与反应就已经流出反应区。2、反应器内的液态金属镓的余量的变化，引起氯化氢转化为氯化镓的比率变化，进而导致后续工艺中氮化镓生成速率波动大，难以控制，尤其是在厚膜生长。3、现有镓源反应器进气口和出气口在同一反应腔内增加了氯化氢气体从进气口进入然后直接从出气口排出的概率。4、由于气流波动的影响，很容易在生成的反应产物——氯化镓气体中夹带有金属镓颗粒，这些颗粒落在生长衬底上很容易造成衬底污染，从而导致生成的晶圆片缺陷密度增大，甚至破裂。

4、因此，如何设计可以在卧式hvpe中使用的氮化镓反应装置，又避免上述缺陷的发生是亟待解决的问题。

5、中国实用新型专利公开号cn214361833u公开了一种减少hvpe外延膜缺陷的镓舟结构，包括：壳体；上法兰端，所述上法兰端密封安装于壳体的上端；进气管，所述进气管连通于上法兰端的中央；第一进气口和第二进气口，所述第一进气口和第二进气口关于进气管对称开设于上法兰端上；多层仓，所述多层仓固接于上法兰端底部用于盛放金属镓，所述多层仓的底部具有收缩部，所述进气管底部沿多层仓的轴向向下延伸并与收缩部形成同心的圆柱腔；载台，所述载台位于壳体内的多层仓下方；衬底，所述衬底置于载台上且正对圆柱腔。该镓舟结构也并未解决上述提到的四个问题。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是现有的卧式hvpe中使用的氮化镓反应装置存在的诸多弊端，为此提供用于卧式hvpe的氮化镓反应器。

2、本实用新型的技术方案是：用于卧式hvpe的氮化镓反应器,包括：反应室，所述反应室内再垂直方向分隔成多个反应层，多个反应层开设有交错分布的垂直通道，位于最下层的反应层与反应室的底部之间形成充分反应层；进口管道，所述进口管道开设在位于最上层的反应层的一侧；出气管，所述出气管与充分反应层远离进口管道的侧面连通。

3、上述方案的改进是所述反应室远离进口管道的侧面与出气管之间连通有气体缓冲室，所述充分反应层的侧面开设有与气体缓冲室连通的第一气体通道。

4、上述方案的进一步改进是所述气体缓冲室的中部设有垂直隔板，所述垂直隔板的上部开设有第二气体通道。

5、上述方案的更进一步改进是所述进口管道与反应室之间设有加强筋。

6、上述方案中所述加强筋是石英材质。

7、上述方案的另进一步改进是所述出气管道与气体缓冲室之间设有加强筋。

8、上述方案中所述加强筋是石英材质。

9、本实用新型的有益效果是将多个反应层组合起来，液态金属镓在反应前可通过进口管道，添加到各反应层；随后通hcl气体进行反应，hcl气体从上到下逐层反应，最终生产的氯化镓气体从出气管流出。充分反应层和气体缓冲室用于对生成的氯化镓气体进行缓冲和稳流，且气体缓冲室可以对生成的氯化镓气体中夹带的金属镓颗粒进行蓄留和拦阻，避免这些颗粒落在生长衬底上造成衬底污染，从而避免生成的晶圆片缺陷密度较大或破裂。

技术特征：

1.用于卧式hvpe的氮化镓反应器,其特征是：包括：反应室（1），所述反应室内再垂直方向分隔成多个反应层（2），多个反应层开设有交错分布的垂直通道（3），位于最下层的反应层与反应室的底部之间形成充分反应层（4）；进口管道（5），所述进口管道开设在位于最上层的反应层的一侧；出气管（6），所述出气管与充分反应层远离进口管道的侧面连通。

2.如权利要求1所述的用于卧式hvpe的氮化镓反应器,其特征是：所述反应室远离进口管道的侧面与出气管之间连通有气体缓冲室（7），所述充分反应层的侧面开设有与气体缓冲室连通的第一气体通道（8）。

3.如权利要求2所述的用于卧式hvpe的氮化镓反应器,其特征是：所述气体缓冲室的中部设有垂直隔板（9），所述垂直隔板的上部开设有第二气体通道（10）。

4.如权利要求1所述的用于卧式hvpe的氮化镓反应器,其特征是：所述进口管道与反应室之间设有加强筋（11）。

5.如权利要求4所述的用于卧式hvpe的氮化镓反应器,其特征是：所述加强筋是石英材质。

6.如权利要求2所述的用于卧式hvpe的氮化镓反应器,其特征是：所述出气管道与气体缓冲室之间设有加强筋。

7.如权利要求6所述的用于卧式hvpe的氮化镓反应器,其特征是：所述加强筋是石英材质。

技术总结本技术公开了用于卧式HVPE的氮化镓反应器,包括：反应室（1），所述反应室内再垂直方向分隔成多个反应层（2），多个反应层开设有交错分布的垂直通道（3），位于最下层的反应层与反应室的底部之间形成充分反应层（4）；进口管道（5），所述进口管道开设在位于最上层的反应层的一侧；出气管（6），所述出气管与充分反应层远离进口管道的侧面连通。本技术的有益效果是将多个反应层组合起来，充分反应层和气体缓冲室用于对生成的氯化镓气体进行缓冲和稳流，且气体缓冲室可以对生成的氯化镓气体中夹带的金属镓颗粒进行蓄留和拦阻，避免这些颗粒落在生长衬底上造成衬底污染，从而避免生成的晶圆片缺陷密度较大或破裂。技术研发人员：孟庆宇受保护的技术使用者：镓特半导体科技（铜陵）有限公司技术研发日：20240407技术公布日：2024/11/21