一种减少HVPE外延膜缺陷的镓舟结构的制作方法

一种减少hvpe外延膜缺陷的镓舟结构
技术领域
1.本实用新型涉及一种镓舟结构，尤其涉及一种减少hvpe外延膜缺陷的镓舟结构。


背景技术：

2.gan、sic、金刚石和zno等宽禁带半导体材料称为第三代半导体，它们具有击穿电压更大、介电常数更小、饱和电子漂移速率更高、导热性能更好、能隙更宽（eg≥2.3ev）等优异性能。其中gan因化学性质更稳定、耐高温、耐腐蚀性的特点，非常适合制作高频、大功率和高密度集成的电子器件。
3.由于hvpe的镓舟采用石英材质，在高温条件下，h2会腐蚀石英材质的镓舟，特别是镓舟主体下端石英管腐蚀非常严重，导致生长出来的氮化镓单晶材料产生很多的缺陷。
4.中国发明专利公开号cn112210828a公开了一种降低hvpe外延膜中si含量的镓舟结构，该结构为多层结构，外层为石英管，左端密封在hvpe的法兰上，起到支撑的作用；中层为两个热解氮化硼管，分别为第一热解氮化硼管和第二热解氮化硼管，防止腐蚀性气体cl2和石英管接触，内层是热解氮化硼坩埚，用于盛放液态的金属镓；第一热解氮化硼管套在石英管中；第二热解氮化硼管套在第一热解氮化硼管中；热解氮化硼坩埚放置在第二热解氮化硼管内。该种结构是水平结构卤化物气相外延（hvpe）炉所用的镓舟结构，对垂直结构hvpe炉的参考意义不大。


技术实现要素：

5.本实用新型为了解决hvpe法生长氮化镓过程中产生过多的缺陷的问题，提出了一种新型的镓舟结构，是一种减少外延膜缺陷的镓舟结构。本发明所涉及的镓舟适用于垂直结构的hvpe机台，利用这种镓舟可以大大减少氮化镓的缺陷，提高氮化镓外延膜的质量，从而有利于制作高频、大功率和高密度集成的电子器件，提升器件性能。
6.本实用新型的技术方案是：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。
7.上述方案中所述收缩部是可拆卸石英管。
8.上述方案中所述进气管是石英管。
9.上述方案中所述壳体是石英罩。
10.上述方案中所述多层仓具有至少三层，每层开设有通孔。
11.上述方案的改进是所述壳体内壁下方设有将圆柱腔和载台收纳在内的内衬。
12.上述方案中所述壳体的底部固接有下法兰。
13.本实用新型的有益效果是可以有效的减少镓舟腐蚀，提高镓舟的使用寿命，进而
减少外延膜缺陷，提高外延膜质量。
附图说明
14.图1是本实用新型示意图；
15.图2是图1中壳体示意图；
16.图中，1、壳体，2、上法兰端，3、进气管，4、第一进气口，5、第二进气口，6、多层仓，7、收缩部，8、载台，9、衬底，10、内衬，11、高温炉。
具体实施方式
17.下面结合附图 ，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
18.如图1所示，本实用新型包括：壳体1；上法兰端2，所述上法兰端密封安装于壳体的上端；进气管3，所述进气管连通于上法兰端的中央；第一进气口4和第二进气口5，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6，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7，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8，所述载台位于壳体内的多层仓下方；衬底9，所述衬底置于载台上且正对圆柱腔。
19.具体的，所述收缩部是可拆卸石英管，所述进气管是石英管，所述壳体是石英罩，壳体的顶部和底部密封、固定在法兰上，起支撑、隔离保护作用；所述收缩部是可拆卸石英管，便于拆卸维护；多层仓可以有三层、四层甚至更多层，每层都可以用于盛放液态金属镓，每层都设有供进气管通过的通道，每层还另外设有通孔用于引导气体从多层仓的收缩部流出，收缩部指的是与多层仓的本体相比，直径收缩形成圆柱形的管道，与进气管形成内外间隙配合的同心圆柱腔。
20.本实用新型的工作原理如下：壳体放置在多温区高温炉11中，其上下端分别由法兰密封住，从上法兰端通入特气hcl、h2、n2、nh3,具体的h2、n2、nh3由第一进气口输入，hcl由第二进气口输入，h2、n2由进气管输入，下端尾气排出。其中hcl和多层仓中金属镓反应生成氯化镓，经过载台上与nh3反应生成氮化镓沉积在衬底表面。衬底放置在载台上。一般，镓舟是由石英材料制成，在高温条件下，h2会对石英造成腐蚀，特别是镓舟底部石英管，造成杂质元素大量掺入外延膜表面，形成表面缺陷。为了减少外延膜表面缺陷，需要及时更换石英管，以及定期更换新镓舟和石英罩。故本实用新型采用多层结构，外层为石英罩，上端密封、固定在法兰上，起支撑、隔离保护作用；中层为镓舟主体，主体上端为多层仓，用于盛放液态金属镓，主体下端有石英管起稳定气流作用，石英管下端改装成可拆卸石英管，气体腐蚀严重时可及时更换；进气管为石英管，主要起束流作用，形成稳定的气柱。可拆卸石英管正对着载台.可以确保氮化镓以一定的流速到达衬底并沉积在衬底表面。


技术特征：
1.一种减少hvpe外延膜缺陷的镓舟结构，其特征是：包括：壳体（1）；上法兰端（2），所述上法兰端密封安装于壳体的上端；进气管（3），所述进气管连通于上法兰端的中央；第一进气口（4）和第二进气口（5），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（6），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（7），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（8），所述载台位于壳体内的多层仓下方；衬底（9），所述衬底置于载台上且正对圆柱腔。2.如权利要求1所述的一种减少hvpe外延膜缺陷的镓舟结构，其特征是：所述收缩部是可拆卸石英管。3.如权利要求1所述的一种减少hvpe外延膜缺陷的镓舟结构，其特征是：所述进气管是石英管。4.如权利要求1所述的一种减少hvpe外延膜缺陷的镓舟结构，其特征是：所述壳体是石英罩。5.如权利要求1所述的一种减少hvpe外延膜缺陷的镓舟结构，其特征是：所述多层仓具有至少三层，每层开设有通孔。6.如权利要求1所述的一种减少hvpe外延膜缺陷的镓舟结构，其特征是：所述壳体内壁下方设有将圆柱腔和载台收纳在内的内衬（10）。7.如权利要求1所述的一种减少hvpe外延膜缺陷的镓舟结构，其特征是：所述壳体的底部固接有下法兰。

技术总结
本实用新型公开了一种减少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。本实用新型的有益效果是可以有效的减少镓舟腐蚀，提高镓舟的使用寿命，进而减少外延膜缺陷，提高外延膜质量。质量。质量。


技术研发人员：张林 魏曙亮
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：2021.03.01
技术公布日：2021/10/8