本發(fā)明涉及氣相外延沉積技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種hvpe用氣體傳輸裝置、反應(yīng)腔及hvpe設(shè)備。

背景技術(shù)：

氫化物氣相外延(hvpe，hydridevaporphaseepitaxy)設(shè)備為化合物生長(zhǎng)工藝設(shè)備，主要用于在1000度左右高溫環(huán)境下通過如h2、hcl等氫化物氣體，使襯底表面外延生長(zhǎng)一層如gaas、gan等的厚膜或晶體。

外延層生長(zhǎng)最重要的指標(biāo)是其生長(zhǎng)厚度及其組分的均勻性。這就要求襯底上方反應(yīng)區(qū)內(nèi)的各前驅(qū)物氣體混合均勻，并具有較佳的氣流均勻性。但采用現(xiàn)有的hvpe設(shè)備，在一片或多片襯底表面生長(zhǎng)外延層時(shí)，反應(yīng)區(qū)內(nèi)的各前驅(qū)物氣體的混合往往不夠均勻，且氣流的均勻性也較低，從而導(dǎo)致外延層厚度及其組分出現(xiàn)均勻性較差的問題。

之所以會(huì)出現(xiàn)這些問題，是因?yàn)楝F(xiàn)有hvpe設(shè)備中反應(yīng)腔內(nèi)的氣體傳輸裝置等結(jié)構(gòu)不夠理想?，F(xiàn)有hvpe設(shè)備中反應(yīng)腔內(nèi)的氣體傳輸裝置是由含金屬前驅(qū)物氣體通路管道、含氮前驅(qū)物氣體通路管道以及其間的惰性稀釋(id)屏蔽氣體通路管道組成同心圓管道結(jié)構(gòu)，且一般位于反應(yīng)區(qū)的中心區(qū)域。在外延生長(zhǎng)時(shí)，由于大部分含氮前驅(qū)物氣體在未達(dá)到襯底表面并與含金屬前驅(qū)物氣體混合時(shí)就已經(jīng)流出反應(yīng)區(qū)，其達(dá)到襯底表面的濃度呈指數(shù)遞減，并隨著屏蔽氣體的流量增大而遞減速度增大，同時(shí)與含金屬前驅(qū)物氣體的混合均勻性及氣流均勻性也受到了限制。這樣一來，不但需要傳輸更多的含氮前驅(qū)物氣體與含金屬前驅(qū)物氣體進(jìn)行混合，外延層的生長(zhǎng)速率會(huì)受到影響，而且襯底表面生長(zhǎng)的外延層會(huì)出現(xiàn)明顯的厚膜帶，厚膜帶的組分也與其他部位具有明顯差異，從而造成外延層厚度及其組分的均勻性較差。

因此，如何改進(jìn)hvpe設(shè)備中反應(yīng)腔內(nèi)的氣體傳輸裝置，以避免上述缺陷的發(fā)生，是亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種hvpe用氣體傳輸裝置、反應(yīng)腔及hvpe設(shè)備，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中外延層厚度及其組分的均勻性較差的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種hvpe用氣體傳輸裝置，其中，所述hvpe用氣體傳輸裝置至少包括：含金屬前驅(qū)物氣體通路管道，屏蔽氣體通路管道，以及含氮前驅(qū)物氣體通路管道；其中：

所述含氮前驅(qū)物氣體通路管道套設(shè)于所述屏蔽氣體通路管道外，所述屏蔽氣體通路管道套設(shè)于所述含金屬前驅(qū)物氣體通路管道外，形成同軸三套管結(jié)構(gòu)；

所述含金屬前驅(qū)物氣體通路管道近出口處設(shè)有孔狀封端。

優(yōu)選地，所述含氮前驅(qū)物氣體通路管道的長(zhǎng)度小于等于所述屏蔽氣體通路管道和所述含金屬前驅(qū)物氣體通路管道的長(zhǎng)度。

優(yōu)選地，所述含金屬前驅(qū)物氣體通路管道的長(zhǎng)度小于等于所述屏蔽氣體通路管道的長(zhǎng)度。

優(yōu)選地，所述含氮前驅(qū)物氣體通路管道的內(nèi)壁與所述屏蔽氣體通路管道的外壁之間的距離大于所述屏蔽氣體通路管道的內(nèi)壁與所述含金屬前驅(qū)物氣體通路管道的外壁之間的距離。

優(yōu)選地，所述含金屬前驅(qū)物氣體通路管道的內(nèi)徑為待外延襯底的尺寸的5％～120％。

優(yōu)選地，所述含金屬前驅(qū)物氣體通路管道、所述屏蔽氣體通路管道以及所述含氮前驅(qū)物氣體通路管道的壁厚均不超過5mm。

優(yōu)選地，所述孔狀封端設(shè)有至少一個(gè)通孔，且所述通孔均勻分布在所述孔狀封端上。

優(yōu)選地，所述通孔的形狀為圓形、方形、任意形狀或者它們的組合。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種反應(yīng)腔，其中，所述反應(yīng)腔至少包括：石英腔體，以及設(shè)置于所述石英腔體內(nèi)的如上所述的hvpe用氣體傳輸裝置。

優(yōu)選地，所述石英腔體至少包括：上段腔體，與所述上段腔體連接的中段腔體，以及與所述中段腔體連接的下段腔體；其中，所述上段腔體和所述下段腔體均為柱形腔體，且所述上段腔體的內(nèi)徑小于所述下段腔體的內(nèi)徑，所述中段腔體為匹配所述上段腔體內(nèi)徑和所述下段腔體內(nèi)徑的變徑腔體。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種hvpe設(shè)備，其中，所述hvpe設(shè)備至少包括：如上所述的反應(yīng)腔。

如上所述，本發(fā)明的hvpe用氣體傳輸裝置、反應(yīng)腔及hvpe設(shè)備，具有以下有益效果：

本發(fā)明的hvpe用氣體傳輸裝置，將含氮前驅(qū)物氣體通路管道、屏蔽氣體通路管道和含金屬前驅(qū)物氣體通路管道由外向內(nèi)套設(shè)在一起形成同軸三套管結(jié)構(gòu)，且含金屬前驅(qū)物氣體通路管道近出口處設(shè)有孔狀封端，通過同軸三套管結(jié)構(gòu)將擴(kuò)散速度不同的各前驅(qū)物氣體分隔開來通入到反應(yīng)腔腔體，其中的含金屬前驅(qū)物氣體在從含金屬前驅(qū)物氣體通路管道內(nèi)流出時(shí)受孔狀封端作用形成若干孔狀氣柱，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在流量不變的情況下，從孔狀封端流出的孔狀氣柱具有高氣壓值，從而使含金屬前驅(qū)物氣體的流速更快，擴(kuò)散速度也更快，與含氮前驅(qū)物氣體的混合也更均勻，進(jìn)而提高了在襯底表面生長(zhǎng)的外延層厚度及其組分的均勻性；同時(shí)，在不影響各前驅(qū)物氣體混合反應(yīng)的前提下，避免了含金屬前驅(qū)物氣體與含氮前驅(qū)物氣體在氣體傳輸裝置的出口處附生生長(zhǎng)形成金屬氮化物，從而避免了氣體傳輸裝置因應(yīng)力不均而造成破裂，同時(shí)避免了附生生長(zhǎng)的金屬氮化物掉落在待外延襯底上造成襯底污染，而最終導(dǎo)致生成的晶圓片缺陷密度增大，甚至破裂。另外，由于含氮前驅(qū)物氣體通路管道的長(zhǎng)度小于等于其他氣體通路管道的長(zhǎng)度，防止從含氮前驅(qū)物氣體通路管道流出的含氮前驅(qū)物氣體向同軸三套管結(jié)構(gòu)下方反應(yīng)區(qū)域的中心擴(kuò)散，進(jìn)一步提高了含氮前驅(qū)物氣體與含金屬前驅(qū)物氣體混合的均勻性，從而進(jìn)一步提高了在襯底表面生長(zhǎng)的外延層的質(zhì)量。

本發(fā)明的反應(yīng)腔，設(shè)置有特殊構(gòu)造的石英腔體，將本發(fā)明的hvpe用氣體傳輸裝置置入該石英腔體中，可以進(jìn)一步提高含氮前驅(qū)物氣體與含金屬前驅(qū)物氣體混合的均勻性以及氣流均勻性。

本發(fā)明的hvpe設(shè)備，采用本發(fā)明的hvpe用氣體傳輸裝置和反應(yīng)腔，能夠在一片或多片襯底表面生長(zhǎng)厚度及組分均勻性極佳的外延層。

附圖說明

圖1顯示為本發(fā)明第一實(shí)施方式的hvpe用氣體傳輸裝置的俯視示意圖。

圖2顯示為本發(fā)明第一實(shí)施方式的hvpe用氣體傳輸裝置的剖面示意圖。

圖3顯示為本發(fā)明第二實(shí)施方式的hvpe用氣體傳輸裝置中含氮前驅(qū)物氣體通路管道的一個(gè)優(yōu)選方案示意圖。

圖4顯示為本發(fā)明第二實(shí)施方式的hvpe用氣體傳輸裝置中含氮前驅(qū)物氣體通路管道的另一個(gè)優(yōu)選方案示意圖。

圖5顯示為圖4的俯視示意圖。

元件標(biāo)號(hào)說明

11含金屬前驅(qū)物氣體通路管道

111孔狀封端

112通孔

12屏蔽氣體通路管道

13含氮前驅(qū)物氣體通路管道

131出氣孔

132水平段管道

133豎直段管道

20石英腔體

21上段腔體

22中段腔體

23下段腔體

具體實(shí)施方式

以下由特定的具體實(shí)施例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。

請(qǐng)參閱圖1至圖3，本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及一種hvpe用氣體傳輸裝置。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。

如圖1和圖2所示，本實(shí)施方式的hvpe用氣體傳輸裝置至少包括：含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11，屏蔽氣體通路管道12，以及含氮前驅(qū)物氣體通路管道13。其中：

含氮前驅(qū)物氣體通路管道套13設(shè)于屏蔽氣體通路管道12外，屏蔽氣體通路管道12套設(shè)于含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11外，形成同軸三套管結(jié)構(gòu)；

含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11近出口處設(shè)有孔狀封端111。

在本實(shí)施方式中，孔狀封端111位于含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11的近出口處，且不突出于含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11；孔狀封端111設(shè)有至少一個(gè)通孔112，且通孔112均勻分布在孔狀封端111上。其中，通孔112的形狀可以為圓形、方形、任意形狀或者它們的組合，數(shù)量也可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，優(yōu)選地，通孔112的數(shù)量為1～30個(gè)，更優(yōu)地，通孔112的數(shù)量為4～19個(gè)，并且這些通孔112均勻地分布在孔狀封端111上，且通孔112總面積占孔狀封端111總面積的1/4～3/4，更利于含金屬前驅(qū)物氣體勻速流出，且保障了氣流的均勻性。

值得一提的是，含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11用于傳輸含金屬前驅(qū)物氣體，例如gacl、gacl2、gacl3、alcl3、incl3、gabr、albr、inbr、gai3、ali3、ini3等中的一種或幾種，優(yōu)選地，含金屬前驅(qū)物氣體為氯化鎵，其是由金屬鎵與氯化氫或氯氣反應(yīng)而成。屏蔽氣體通路管道12用于傳輸屏蔽氣體，例如氮?dú)狻錃?、氦氣、氬氣或它們的任意組合等。含氮前驅(qū)物氣體通路管道13用于傳輸含氮前驅(qū)物氣體，例如氨氣等。在本實(shí)施方式中，含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11、屏蔽氣體通路管道12和含氮前驅(qū)物氣體通路管道13均為圓形管道，套設(shè)在一起形成同軸圓形三套管結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11、屏蔽氣體通路管道12和含氮前驅(qū)物氣體通路管道13也可以均為方形管道，或者三者也可以為不同形狀的管道，只需保證套設(shè)在一起時(shí)三者同軸即可。

在本實(shí)施方式中，含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11、屏蔽氣體通路管道12和含氮前驅(qū)物氣體通路管道13同時(shí)開始導(dǎo)出氣體，但由于在高溫下，含氮前驅(qū)物氣體的擴(kuò)散最快，含金屬前驅(qū)物氣體次之，為了保證各前驅(qū)物氣體混合的均勻性，含氮前驅(qū)物氣體通路管道13內(nèi)的氣體流速低于其他氣體通路管道內(nèi)的氣體流速，而含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11內(nèi)的氣體流速略低于屏蔽氣體通路管道12內(nèi)的氣體流速。

為了配合各前驅(qū)物氣體的擴(kuò)散速度和流速，作為一個(gè)優(yōu)選方案，含氮前驅(qū)物氣體通路管道13的內(nèi)壁與屏蔽氣體通路管道12的外壁之間的距離大于屏蔽氣體通路管道12的內(nèi)壁與含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11的外壁之間的距離。

并且，在本實(shí)施方式中，在保證各氣體通路管道強(qiáng)度(不會(huì)受氣流影響變形)的前提下，為了減少各氣體通路管道對(duì)于氣流的影響，含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11、屏蔽氣體通路管道12以及含氮前驅(qū)物氣體通路管道13的壁厚均不超過5mm，優(yōu)選地，含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11、屏蔽氣體通路管道12以及含氮前驅(qū)物氣體通路管道13的壁厚均為3mm，更優(yōu)地，含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11、屏蔽氣體通路管道12以及含氮前驅(qū)物氣體通路管道13的壁厚均為2mm。

與現(xiàn)有技術(shù)的同心圓管道結(jié)構(gòu)相比，本實(shí)施方式的hvpe用氣體傳輸裝置中的含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11近出口處設(shè)有孔狀封端111，在流量不變的情況下，從孔狀封端111流出的孔狀氣柱具有高氣壓值，使含金屬前驅(qū)物氣體的流速更快，擴(kuò)散速度也更塊，能夠大大降低屏蔽氣體對(duì)含氮前驅(qū)物氣體的影響，同時(shí)，由于含金屬前驅(qū)物氣體之間具有由通孔112分隔而成的間隙，使得含氮前驅(qū)物氣體更容易與含金屬前驅(qū)物氣體混合均勻，提高了氣流均勻性。

在本實(shí)施方式中，含氮前驅(qū)物氣體通路管道13的長(zhǎng)度小于等于屏蔽氣體通路管道12和含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11的長(zhǎng)度，防止從含氮前驅(qū)物氣體通路管道13流出的含氮前驅(qū)物氣體向同軸三套管結(jié)構(gòu)下方反應(yīng)區(qū)域的中心擴(kuò)散而造成含氮前驅(qū)物氣體分布不均，進(jìn)一步提高了含氮前驅(qū)物氣體與含金屬前驅(qū)物氣體混合的均勻性，從而進(jìn)一步提高了在襯底表面生長(zhǎng)的外延層的質(zhì)量。。

此外，在本實(shí)施方式中，含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11的長(zhǎng)度小于等于屏蔽氣體通路管道12的長(zhǎng)度，優(yōu)選地，含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11的長(zhǎng)度比屏蔽氣體通路管道12的長(zhǎng)度小10cm～50cm。屏蔽氣體通路管道12傳輸?shù)钠帘螝怏w用于保護(hù)從含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11流出的含金屬前驅(qū)物氣體，在不影響各前驅(qū)物氣體混合反應(yīng)的前提下，避免了含金屬前驅(qū)物氣體與含氮前驅(qū)物氣體在本實(shí)施方式的hvpe用氣體傳輸裝置的出口處附生生長(zhǎng)形成金屬氮化物，從而避免了本實(shí)施方式的hvpe用氣體傳輸裝置因應(yīng)力不均而造成破裂，同時(shí)避免了附生生長(zhǎng)的金屬氮化物掉落在待外延襯底上造成襯底污染，而最終導(dǎo)致生成的晶圓片缺陷密度增大，甚至破裂。

需要說明的是，本實(shí)施方式的hvpe用氣體傳輸裝置應(yīng)用于hvpe設(shè)備的反應(yīng)腔中，并通常設(shè)置于反應(yīng)腔腔體的內(nèi)部上方，而待外延襯底設(shè)置于與本實(shí)施方式的hvpe用氣體傳輸裝置相對(duì)的反應(yīng)腔腔體的內(nèi)部下方。并且，在本實(shí)施方式中，為了保證外延層厚度及其組分的均勻性，含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11的內(nèi)徑為待外延襯底的尺寸的5％～120％，優(yōu)選地，含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11的內(nèi)徑為待外延襯底的尺寸的10％-100％。

此外，在本實(shí)施方式中，含氮前驅(qū)物氣體通路管道13為直通管道，其頂端和底端貫通，含氮前驅(qū)物氣體從含氮前驅(qū)物氣體通路管道13的頂端進(jìn)入，并通過含氮前驅(qū)物氣體通路管道13的底端向下導(dǎo)出。

此外，在本實(shí)施方式中，含金屬前驅(qū)物通路管道11和含氮前驅(qū)物氣體通路管道13中還可以通入適量的載氣，例如氮?dú)?、氫氣、氦氣、氬氣或它們的任意組合等。載氣具有如下作用：1、能夠稀釋含金屬前驅(qū)物氣體的濃度，調(diào)控外延層的生長(zhǎng)速率；2、能夠?qū)饘偾膀?qū)物氣體和含氮前驅(qū)物氣體進(jìn)行引流。此外，在含金屬前驅(qū)物通路管道11和含氮前驅(qū)物氣體通路管道13中通入載氣，有利于載氣與含金屬前驅(qū)物氣體混合均勻，因而更有利于載氣發(fā)揮其上述功效。

此外，在本實(shí)施方式中，如圖3所示，含氮前驅(qū)物氣體通路管道13為側(cè)通管道，其底端為封閉結(jié)構(gòu)，其側(cè)壁上開設(shè)有至少兩個(gè)出氣孔131，且出氣孔131在含氮前驅(qū)物氣體通路管道13的側(cè)壁上等距分布。較佳地，含氮前驅(qū)物氣體通路管道13的側(cè)壁上相對(duì)開設(shè)有兩個(gè)出氣孔131，含氮前驅(qū)物氣體從含氮前驅(qū)物氣體通路管道13的頂端進(jìn)入，并通過含氮前驅(qū)物氣體通路管道13側(cè)壁的兩個(gè)出氣孔131向兩側(cè)導(dǎo)出。此外，出氣孔131的數(shù)量為2～16個(gè)，需要根據(jù)實(shí)際所需的含氮前驅(qū)物氣體的流量和流速進(jìn)行選擇。

通過本實(shí)施方式中的含氮前驅(qū)物氣體通路管道13，含氮前驅(qū)物氣體從含氮前驅(qū)物氣體通路管道13側(cè)壁上的出氣孔131導(dǎo)出，含氮前驅(qū)物氣體水平流動(dòng)到達(dá)并撞擊反應(yīng)腔腔體內(nèi)壁，然后反向流動(dòng)并繼而向下流動(dòng)，從而進(jìn)一步提高了含氮前驅(qū)物氣體在本實(shí)施方式的hvpe用氣體傳輸裝置的周圍以及反應(yīng)腔的內(nèi)部的分布均勻性，并進(jìn)一步提高了后續(xù)含氮前驅(qū)物氣體與含金屬前驅(qū)物氣體混合的均勻性，進(jìn)而提高了在襯底表面生長(zhǎng)的外延層厚度及其組分的均勻性。

本實(shí)施方式的hvpe用氣體傳輸裝置，將含氮前驅(qū)物氣體通路管道、屏蔽氣體通路管道和含金屬前驅(qū)物氣體通路管道由外向內(nèi)套設(shè)在一起形成同軸三套管結(jié)構(gòu)，且含金屬前驅(qū)物氣體通路管道近出口處設(shè)有孔狀封端，通過同軸三套管結(jié)構(gòu)將擴(kuò)散速度不同的各前驅(qū)物氣體分隔開來通入到反應(yīng)腔腔體，其中的含金屬前驅(qū)物氣體在從含金屬前驅(qū)物氣體通路管道內(nèi)流出時(shí)受孔狀封端作用形成若干孔狀氣柱，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在流量不變的情況下，從孔狀封端流出的孔狀氣柱具有高氣壓值，從而使含金屬前驅(qū)物氣體的流速更快，擴(kuò)散速度也更快，與含氮前驅(qū)物氣體的混合也更均勻，進(jìn)而提高了在襯底表面生長(zhǎng)的外延層厚度及其組分的均勻性；同時(shí)，在不影響各前驅(qū)物氣體混合反應(yīng)的前提下，避免了含金屬前驅(qū)物氣體與含氮前驅(qū)物氣體在氣體傳輸裝置的出口處附生生長(zhǎng)形成金屬氮化物，從而避免了氣體傳輸裝置因應(yīng)力不均而造成破裂，同時(shí)避免了附生生長(zhǎng)的金屬氮化物掉落在待外延襯底上造成襯底污染，而最終導(dǎo)致生成的晶圓片缺陷密度增大，甚至破裂。另外，由于含氮前驅(qū)物氣體通路管道的長(zhǎng)度小于等于其他氣體通路管道的長(zhǎng)度，防止從含氮前驅(qū)物氣體通路管道流出的含氮前驅(qū)物氣體向同軸三套管結(jié)構(gòu)下方反應(yīng)區(qū)域的中心擴(kuò)散，進(jìn)一步提高了含氮前驅(qū)物氣體與含金屬前驅(qū)物氣體混合的均勻性，從而進(jìn)一步提高了在襯底表面生長(zhǎng)的外延層的質(zhì)量。

請(qǐng)參閱圖4至圖5，本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及一種hvpe用氣體傳輸裝置。第二實(shí)施方式與第一實(shí)施方式大致相同，主要區(qū)別之處在于：在第一實(shí)施方式中，含氮前驅(qū)物氣體通路管道13是一根側(cè)通管道。而在本實(shí)施方式中，對(duì)含氮前驅(qū)物氣體通路管道13進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)。具體地說：

在本實(shí)施方式中，如圖4所示，含氮前驅(qū)物氣體通路管道13由水平段管道132以及垂直于水平段管道132的豎直段管道133構(gòu)成，其中，水平段管道132的上表面開設(shè)有至少兩個(gè)出氣孔131。優(yōu)選地，水平段管道132為水平圓盤管道，水平段管道132和豎直段管道133同軸設(shè)置，如圖5所示，出氣孔131繞豎直段管道133的軸線在水平段管道132的上表面等距分布。當(dāng)然，在其他方案中，水平段管道132也可以為水平直管道，豎直段管道133垂直連接于水平段管道132中部的上表面，出氣孔131對(duì)稱分布在水平段管道132兩端的上表面。含氮前驅(qū)物氣體從含氮前驅(qū)物氣體通路管道13的豎直段管道133頂端進(jìn)入，并通過含氮前驅(qū)物氣體通路管道13的水平段管道132上表面的出氣孔131向上導(dǎo)出。此外，出氣孔131的數(shù)量為2～16個(gè)，需要根據(jù)實(shí)際所需的含氮前驅(qū)物氣體的流量和流速進(jìn)行選擇。出氣孔131的存在更利于含氮前驅(qū)物氣體勻速流出，保障了氣流的均勻性，

通過本實(shí)施方式中的含氮前驅(qū)物氣體通路管道13，含氮前驅(qū)物氣體從倒梯形的含氮前驅(qū)物氣體通路管道13的水平段管道132上表面的出氣孔131向上導(dǎo)出，含氮前驅(qū)物氣體的流場(chǎng)形成一個(gè)微旋流，含氮前驅(qū)物氣體先向上流動(dòng)到達(dá)并撞擊反應(yīng)腔腔體頂部，然后反向向下流動(dòng)，從而進(jìn)一步提高了含氮前驅(qū)物氣體在本實(shí)施方式的hvpe用氣體傳輸裝置的周圍以及反應(yīng)腔的內(nèi)部的分布均勻性，并進(jìn)一步提高了后續(xù)含氮前驅(qū)物氣體與含金屬前驅(qū)物氣體混合的均勻性，進(jìn)而提高了在襯底表面生長(zhǎng)的外延層厚度及其組分的均勻性。

由于本實(shí)施方式是在本發(fā)明第一實(shí)施方式的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)，第一實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)在本實(shí)施方式中依然有效，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)也可應(yīng)用在第一實(shí)施方式中。

請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2，本發(fā)明第三實(shí)施方式涉及一種反應(yīng)腔，其中，本實(shí)施方式的反應(yīng)腔至少包括：石英腔體20，以及設(shè)置于石英腔體20內(nèi)的如本發(fā)明第一實(shí)施方式或者第二實(shí)施方式所涉及的hvpe用氣體傳輸裝置。

在本實(shí)施方式中，石英腔體20至少包括：上段腔體21，與上段腔體21連接的中段腔體22，以及與中段腔體22連接的下段腔體23，且上段腔體21、中段腔體22和下段腔體23同軸設(shè)置。其中，上段腔體21和下段腔體23均為柱形腔體，且上段腔體21的內(nèi)徑小于下段腔體23的內(nèi)徑，中段腔體22為匹配上段腔體21內(nèi)徑和下段腔體23內(nèi)徑的變徑腔體。

如圖2所示，在石英腔體20中，上段腔體21的長(zhǎng)度大于含氮前驅(qū)物氣體通路管道13的長(zhǎng)度，且小于屏蔽氣體通路管道12的長(zhǎng)度；而屏蔽氣體通路管道12,的底端所在位置不超過中段腔體22的底部。該種特殊構(gòu)造的石英腔體20配合上述實(shí)施方式中的hvpe用氣體傳輸裝置，能夠更好地控制各前驅(qū)物氣體的流動(dòng)方向和氣流的均勻性。具體地說，在上段腔體21中，通過含氮前驅(qū)物氣體通路管道13導(dǎo)出的含氮前驅(qū)物氣體集中向下流動(dòng)，在到達(dá)中段腔體22中后逐漸擴(kuò)散流動(dòng)，同時(shí)與通過含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11導(dǎo)出的含金屬前驅(qū)物氣體均勻混合，然后混合后的前驅(qū)物氣體在下段腔體23中向下集中沉積，直至到達(dá)一片或者多片襯底表面，形成外延層。

另外，本實(shí)施方式的反應(yīng)腔應(yīng)用于溫度在800℃～1200℃的具有腐蝕性氣體環(huán)境中，且在本實(shí)施方式中，石英腔體20采用石英材質(zhì)制備而成。當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，腔體也可以采用除金屬材質(zhì)外的其他材質(zhì)，這是由于含金屬前驅(qū)物氣體所包含的金屬(例如金屬鎵)具有穿透性，能穿透金屬，因此腔體應(yīng)采用含金屬前驅(qū)物氣體所包含的金屬無法穿透的材質(zhì)制備。

本實(shí)施方式的反應(yīng)腔采用特殊構(gòu)造的石英腔體20，將本發(fā)明第一實(shí)施方式或者第二實(shí)施方式所涉及的hvpe用氣體傳輸裝置置入該石英腔體20中，可以進(jìn)一步提高含氮前驅(qū)物氣體與含金屬前驅(qū)物氣體混合的均勻性以及氣流均勻性。

當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，石英腔體20也可以為一直通腔體或者其他變形腔體。且石英腔體20的形狀、大小和高度可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置，并不以本實(shí)施方式為限制。

本發(fā)明第四實(shí)施方式涉及一種hvpe設(shè)備，其中，本實(shí)施方式的hvpe設(shè)備至少包括：本發(fā)明第三實(shí)施方式所涉及的反應(yīng)腔。

本實(shí)施方式的hvpe設(shè)備采用本發(fā)明上述實(shí)施方式中的hvpe用氣體傳輸裝置和反應(yīng)腔，能夠在一片或多片襯底表面生長(zhǎng)厚度及組分均勻性極佳的外延層。

綜上所述，本發(fā)明的hvpe用氣體傳輸裝置、反應(yīng)腔及hvpe設(shè)備，具有以下有益效果：

本發(fā)明的hvpe用氣體傳輸裝置，將含氮前驅(qū)物氣體通路管道、屏蔽氣體通路管道和含金屬前驅(qū)物氣體通路管道由外向內(nèi)套設(shè)在一起形成同軸三套管結(jié)構(gòu)，且含金屬前驅(qū)物氣體通路管道近出口處設(shè)有孔狀封端，通過同軸三套管結(jié)構(gòu)將擴(kuò)散速度不同的各前驅(qū)物氣體分隔開來通入到反應(yīng)腔腔體，其中的含金屬前驅(qū)物氣體在從含金屬前驅(qū)物氣體通路管道內(nèi)流出時(shí)受孔狀封端作用形成若干孔狀氣柱，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在流量不變的情況下，從孔狀封端流出的孔狀氣柱具有高氣壓值，從而使含金屬前驅(qū)物氣體的流速更快，擴(kuò)散速度也更快，與含氮前驅(qū)物氣體的混合也更均勻，進(jìn)而提高了在襯底表面生長(zhǎng)的外延層厚度及其組分的均勻性；同時(shí)，在不影響各前驅(qū)物氣體混合反應(yīng)的前提下，避免了含金屬前驅(qū)物氣體與含氮前驅(qū)物氣體在氣體傳輸裝置的出口處附生生長(zhǎng)形成金屬氮化物，從而避免了氣體傳輸裝置因應(yīng)力不均而造成破裂，同時(shí)避免了附生生長(zhǎng)的金屬氮化物掉落在待外延襯底上造成襯底污染，而最終導(dǎo)致生成的晶圓片缺陷密度增大，甚至破裂。另外，由于含氮前驅(qū)物氣體通路管道的長(zhǎng)度小于等于其他氣體通路管道的長(zhǎng)度，防止從含氮前驅(qū)物氣體通路管道流出的含氮前驅(qū)物氣體向同軸三套管結(jié)構(gòu)下方反應(yīng)區(qū)域的中心擴(kuò)散，進(jìn)一步提高了含氮前驅(qū)物氣體與含金屬前驅(qū)物氣體混合的均勻性，從而進(jìn)一步提高了在襯底表面生長(zhǎng)的外延層的質(zhì)量。

本發(fā)明的反應(yīng)腔，設(shè)置有特殊構(gòu)造的石英腔體，將本發(fā)明的hvpe用氣體傳輸裝置置入該石英腔體中，可以進(jìn)一步提高含氮前驅(qū)物氣體與含金屬前驅(qū)物氣體混合的均勻性以及氣流均勻性。

本發(fā)明的hvpe設(shè)備，采用本發(fā)明的hvpe用氣體傳輸裝置和反應(yīng)腔，能夠在一片或多片襯底表面生長(zhǎng)厚度及組分均勻性極佳的外延層。

所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。

上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。