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一層如gaas、gan等的厚膜或晶體。

外延層生長最重要的指標是其生長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外延層時，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。

之所以會出現(xiàn)這些問題，是因為現(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。在外延生長時，由于大部分含氮前驅(qū)物氣體在未達到襯底表面并與含金屬前驅(qū)物氣體混合時就已經(jīng)流出反應(yīng)區(qū)，其達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)物氣體進行混合，外延層的生長速率會受到影響，而且襯底表面生長的外延層會出現(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)實現(xiàn)要素：

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，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：

所述含金屬前驅(qū)物氣體通路管道和所述屏蔽氣體通路管道均為方形管道，且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，形成方形雙套管結(jié)構(gòu)；

所述含氮前驅(qū)物氣體通路管道位于所述方形雙套管結(jié)構(gòu)的上方或者一側(cè)。

優(yōu)選地，所述含氮前驅(qū)物氣體通路管道的長度小于所述方形雙套管結(jié)構(gòu)的長度的1/4。

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

優(yōu)選地，所述含金屬前驅(qū)物氣體通路管道的內(nèi)徑為20～70mm，所述屏蔽氣體通路管道的內(nèi)徑為30～110mm，且所述含金屬前驅(qū)物氣體通路管道與所述屏蔽氣體通路管道之間的內(nèi)徑比為1:1.1～1:5。

優(yōu)選地，所述含氮前驅(qū)物氣體通路管道為側(cè)通管道，其底端封閉，其側(cè)壁上開設(shè)有至少兩個出氣孔，且所述出氣孔在所述含氮前驅(qū)物氣體通路管道的側(cè)壁上等距分布。

優(yōu)選地，所述含氮前驅(qū)物氣體通路管道由水平段管道以及垂直于所述水平段管道的豎直段管道構(gòu)成，其中，所述水平段管道的上表面開設(shè)有至少兩個出氣孔。

優(yōu)選地，所述hvpe用氣體傳輸裝置還包括：載氣通路管道，所述載氣通路管道套設(shè)于所述含金屬前驅(qū)物氣體通路管道內(nèi)。

優(yōu)選地，所述載氣通路管道的長度比所述含金屬前驅(qū)物氣體通路管道的長度短50～600mm。

為實現(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。

為實現(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，將屏蔽氣體通路管道和含金屬前驅(qū)物氣體通路管道形成方形雙套管結(jié)構(gòu)，且含氮前驅(qū)物氣體通路管道位于方形雙套管結(jié)構(gòu)的上方或者一側(cè)，通過在氣體傳輸裝置和反應(yīng)腔腔體之間的空隙通入含氮前驅(qū)物氣體，使該空隙內(nèi)的壓力與方形雙套管結(jié)構(gòu)內(nèi)的壓力保持平衡，避免了從方形雙套管結(jié)構(gòu)內(nèi)流出的含金屬前驅(qū)物氣體流向該空隙內(nèi)，并與含氮前驅(qū)物氣體反應(yīng)生成金屬氮化物，附著在反應(yīng)腔腔體內(nèi)壁和氣體傳輸裝置的外壁上，導(dǎo)致其因應(yīng)力不均而造成破裂；另外，由于含氮前驅(qū)物氣體通路管道的長度遠小于方形雙套管結(jié)構(gòu)的長度，且位于反應(yīng)腔腔體與方形雙套管結(jié)構(gòu)之間，可以使含氮氣體前驅(qū)物氣體在到達方形雙套管結(jié)構(gòu)出口與含金屬前驅(qū)物氣體混合前，在氣體傳輸裝置的周圍以及反應(yīng)腔腔體的內(nèi)部預(yù)先自分散均勻，然后再與含金屬前驅(qū)物氣體混合反應(yīng)，保證了含氮前驅(qū)物氣體與含金屬前驅(qū)物氣體混合的均勻性，從而提高了在襯底表面生長的外延層厚度及其組分的均勻性；另外，由于雙套管結(jié)構(gòu)為方形，可以使通過其中的含金屬前驅(qū)物氣體形成細長型氣流，與圓形雙套管結(jié)構(gòu)相比，減少了含氮前驅(qū)物氣體穿透含金屬前驅(qū)物氣體的深度，從而使含氮前驅(qū)物氣體更容易通過屏蔽氣體和含金屬前驅(qū)物氣體進行反應(yīng)；另外，方形雙套管結(jié)構(gòu)在使用時能夠進行旋轉(zhuǎn)，可以配合襯底按照一定的速度轉(zhuǎn)動，從而使通過方形雙套管結(jié)構(gòu)導(dǎo)出的細長型氣流均勻地沉積在襯底上形成外延層，大大提高了在襯底表面生長的外延層厚度及其組分的均勻性。。

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)明第二實施方式的hvpe用氣體傳輸裝置的俯視示意圖。

圖4顯示為本發(fā)明第二實施方式的hvpe用氣體傳輸裝置的剖面示意圖。

圖5顯示為本發(fā)明第三實施方式的hvpe用氣體傳輸裝置中含氮前驅(qū)物氣體通路管道的一個優(yōu)選方案示意圖。

圖6顯示為本發(fā)明第三實施方式的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優(yōu)選方案示意圖。

圖7顯示為圖6的俯視示意圖。

元件標號說明

11含金屬前驅(qū)物氣體通路管道

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

14載氣通路管道

20石英腔體

21上段腔體

22中段腔體

23下段腔體

具體實施方式

以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，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)點及功效。

請參閱圖1至圖2，本發(fā)明第一實施方式涉及一種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)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(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，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)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當亦視為本發(fā)明可實施的范疇。

如圖1和圖2所示，本實施方式的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：

含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11和屏蔽氣體通路管道12均為方形管道，且屏蔽氣體通路管道12套設(shè)于含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11外，形成方形雙套管結(jié)構(gòu)；

含氮前驅(qū)物氣體通路管道13位于方形雙套管結(jié)構(gòu)的一側(cè)。

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、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，例如氮氣、氫氣、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。由于雙套管結(jié)構(gòu)為方形，可以使通過其中的含金屬前驅(qū)物氣體形成細長型氣流，與圓形雙套管結(jié)構(gòu)相比，減少了含氮前驅(qū)物氣體穿透含金屬前驅(qū)物氣體的深度，從而使含氮前驅(qū)物氣體更容易通過屏蔽氣體和含金屬前驅(qū)物氣體進行反應(yīng)；另外，方形雙套管結(jié)構(gòu)在使用時能夠進行旋轉(zhuǎn)，可以配合襯底按照一定的速度轉(zhuǎn)動，從而使通過方形雙套管結(jié)構(gòu)導(dǎo)出的細長型氣流均勻地沉積在襯底上形成外延層，大大提高了在襯底表面生長的外延層厚度及其組分的均勻性。在本實施方式中，含氮前驅(qū)物氣體通路管道13的長度小于方形雙套管結(jié)構(gòu)的長度的1/4。更優(yōu)地，含氮前驅(qū)物氣體通路管道13的長度小于方形雙套管結(jié)構(gòu)的長度的1/10。其中，方形雙套管結(jié)構(gòu)的長度是指含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11和屏蔽氣體通路管道12中長度較長的管道的長度。

需要說明的是，本實施方式的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。通過在本實施方式的hvpe用氣體傳輸裝置和反應(yīng)腔腔體之間的空隙通入含氮前驅(qū)物氣體，使該空隙內(nèi)的壓力與方形雙套管結(jié)構(gòu)內(nèi)的壓力保持平衡，避免了從方形雙套管結(jié)構(gòu)內(nèi)流出的含金屬前驅(qū)物氣體流向該空隙內(nèi)，并與含氮前驅(qū)物氣體反應(yīng)生成金屬氮化物，附著在反應(yīng)腔腔體內(nèi)壁和氣體傳輸裝置的外壁上，導(dǎo)致其因應(yīng)力不均而造成破裂。另外，由于含氮前驅(qū)物氣體通路管道13的長度短于方形雙套管結(jié)構(gòu)的長度，且位于反應(yīng)腔腔體與方形雙套管結(jié)構(gòu)之間，通過含氮前驅(qū)物氣體通路管道13導(dǎo)出的含氮前驅(qū)物氣體在到達方形雙套管結(jié)構(gòu)出口與含金屬前驅(qū)物氣體混合前，能夠在本實施方式的hvpe用氣體傳輸裝置的周圍以及反應(yīng)腔腔體的內(nèi)部預(yù)先自分散均勻，然后再與含金屬前驅(qū)物氣體混合反應(yīng)，進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，有助于含金屬前驅(qū)物氣體中金屬的氮化，從而提高了在襯底表面生長的外延層厚度及其組分的均勻性。

另外，在本實施方式中，含氮前驅(qū)物氣體通路管道13可以位于方形雙套管結(jié)構(gòu)的任意一側(cè)。優(yōu)選地，含氮前驅(qū)物氣體通路管道底端所處的位置高于方形雙套管結(jié)構(gòu)頂端所處的位置，或者含氮前驅(qū)物氣體通路管道頂端所處的位置與方形雙套管結(jié)構(gòu)頂端所處的位置平齊。

當然，在其他實施方式中，含氮前驅(qū)物氣體通路管道13也可以位于方形雙套管結(jié)構(gòu)的上方(說明書附圖中未示出)，當含氮前驅(qū)物氣體通路管道13位于方形雙套管結(jié)構(gòu)的上方時，含氮前驅(qū)物氣體在本實施方式的hvpe用氣體傳輸裝置的周圍以及反應(yīng)腔的內(nèi)部的分布可以更均勻。

此外，在本實施方式中，含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11的長度小于等于屏蔽氣體通路管道12的長度，屏蔽氣體通路管道12傳輸?shù)钠帘螝怏w用于保護從含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11流出的含金屬前驅(qū)物氣體，避免了含金屬前驅(qū)物氣體在含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11的出口處就與外界的含氮前驅(qū)物氣體發(fā)生反應(yīng)而在方形雙套管結(jié)構(gòu)的出口處沉積金屬氮化物，因而也就避免了含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11出口處的金屬氮化物被氣流吹落在襯底表面造成襯底污染，而最終導(dǎo)致生成的晶圓片缺陷密度增大，甚至破裂。

并且，含金屬前驅(qū)物氣體通路管道的內(nèi)徑為20～70mm，屏蔽氣體通路管道的內(nèi)徑為30～110mm，且含金屬前驅(qū)物氣體通路管道與屏蔽氣體通路管道之間的內(nèi)徑比為1:1.1～1:5。更優(yōu)地，含金屬前驅(qū)物氣體通路管道的內(nèi)徑為25～50mm，屏蔽氣體通路管道的內(nèi)徑為30～80mm，且含金屬前驅(qū)物氣體通路管道與屏蔽氣體通路管道之間的內(nèi)徑比為1:1.2～1:3。

此外，在本實施方式中，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。

本實施方式的hvpe用氣體傳輸裝置，將屏蔽氣體通路管道和含金屬前驅(qū)物氣體通路管道形成方形雙套管結(jié)構(gòu)，且含氮前驅(qū)物氣體通路管道位于方形雙套管結(jié)構(gòu)的上方或者一側(cè)，通過在本實施方式的hvpe用氣體傳輸裝置和反應(yīng)腔腔體之間的空隙通入含氮前驅(qū)物氣體，使該空隙內(nèi)的壓力與方形雙套管結(jié)構(gòu)內(nèi)的壓力保持平衡，避免了從方形雙套管結(jié)構(gòu)內(nèi)流出的含金屬前驅(qū)物氣體流向該空隙內(nèi)，并與含氮前驅(qū)物氣體反應(yīng)生成金屬氮化物，附著在反應(yīng)腔腔體內(nèi)壁和本實施方式的hvpe用氣體傳輸裝置的外壁上，導(dǎo)致其因應(yīng)力不均而造成破裂；另外，由于含氮前驅(qū)物氣體通路管道的長度遠小于方形雙套管結(jié)構(gòu)的長度，且位于反應(yīng)腔腔體與方形雙套管結(jié)構(gòu)之間，可以使含氮氣體前驅(qū)物氣體在到達方形雙套管結(jié)構(gòu)出口與含金屬前驅(qū)物氣體混合前，在本實施方式的hvpe用氣體傳輸裝置的周圍以及反應(yīng)腔腔體的內(nèi)部預(yù)先自分散均勻，然后再與含金屬前驅(qū)物氣體混合反應(yīng)，保證了含氮前驅(qū)物氣體與含金屬前驅(qū)物氣體混合的均勻性，從而提高了在襯底表面生長的外延層厚度及其組分的均勻性。另外，由于雙套管結(jié)構(gòu)為方形，可以使通過其中的含金屬前驅(qū)物氣體形成細長型氣流，與圓形雙套管結(jié)構(gòu)相比，減少了含氮前驅(qū)物氣體穿透含金屬前驅(qū)物氣體的深度，從而使含氮前驅(qū)物氣體更容易通過屏蔽氣體和含金屬前驅(qū)物氣體進行反應(yīng)；另外，方形雙套管結(jié)構(gòu)在使用時能夠進行旋轉(zhuǎn)，可以配合襯底按照一定的速度轉(zhuǎn)動，從而使通過方形雙套管結(jié)構(gòu)導(dǎo)出的細長型氣流均勻地沉積在襯底上形成外延層，大大提高了在襯底表面生長的外延層厚度及其組分的均勻性。

請參閱圖3和圖4，本發(fā)明第二實施方式涉及一種hvpe用氣體傳輸裝置。第二實施方式為在本發(fā)明第一實施方式的基礎(chǔ)上進行的改進，主要改進之處在于：如圖3和圖4所示，本實施方式的hvpe用氣體傳輸裝置還包括：載氣通路管道14，載氣通路管道14套設(shè)于含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11內(nèi)。

在本實施方式中，載氣通路管道14的長度比含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11的長度短50～600mm。更優(yōu)地，載氣通路管道14的長度比含金屬前驅(qū)物氣體通路管道11的長度短200～300mm。

需要說明的是，載氣通路管道14用于傳輸載氣，例如氮氣、氫氣、氦氣、氬氣或它們的任意組合等。從載氣通路管道14導(dǎo)出的載氣具有如下作用：1、能夠稀釋含金屬前驅(qū)物氣體的濃度，調(diào)控外延層的生長速率；2、能夠?qū)饘偾膀?qū)物氣體進行引流。此外，由于載氣通路管道14較短，載氣在沒有出管道之前便能夠和含金屬前驅(qū)物氣體混合均勻，更有利于載氣發(fā)揮其上述功效。

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

請參閱圖5至圖7，本發(fā)明第三實施方式涉及一種hvpe用氣體傳輸裝置。第三實施方式與第一實施方式和第二實施方式大致相同，主要區(qū)別之處在于：在第一實施方式和第二實施方式中，含氮前驅(qū)物氣體通路管道13是一根直通管道。而在本實施方式中，對含氮前驅(qū)物氣體通路管道13進行了結(jié)構(gòu)改進。具體地說：

作為本實施方式的一個優(yōu)選方案，如圖5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)壁上相對開設(shè)有兩個出氣孔131，含氮前驅(qū)物氣體從含氮前驅(qū)物氣體通路管道13的頂端進入，并通過含氮前驅(qū)物氣體通路管道13側(cè)壁的兩個出氣孔131向兩側(cè)導(dǎo)出。此外，出氣孔131的數(shù)量為2～16個，需要根據(jù)實際所需的含氮前驅(qū)物氣體的流量和流速進行選擇。

通過該優(yōu)選方案的含氮前驅(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)物氣體水平流動到達并撞擊反應(yīng)腔腔體內(nèi)壁，然后反向流動并繼而向下流動，從而進一步提高了含氮前驅(qū)物氣體在本實施方式的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，進而提高了在襯底表面生長的外延層厚度及其組分的均勻性。

作為本實施方式的另一個優(yōu)選方案，如圖6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7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，需要根據(jù)實際所需的含氮前驅(qū)物氣體的流量和流速進行選擇。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，

通過該優(yōu)選方案的含氮前驅(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)物氣體的流場形成一個微旋流，含氮前驅(qū)物氣體先向上流動到達并撞擊反應(yīng)腔腔體頂部，然后反向向下流動，從而進一步提高了含氮前驅(qū)物氣體在本實施方式的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，進而提高了在襯底表面生長的外延層厚度及其組分的均勻性。

由于本實施方式是在本發(fā)明第一實施方式或第二實施方式的基礎(chǔ)上進行的改進，第一實施方式或第二實施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細節(jié)在本實施方式中依然有效，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細節(jié)也可應(yīng)用在第一實施方式或第二實施方式中。

請繼續(xù)參閱圖2和圖4，本發(fā)明第四實施方式涉及一種反應(yīng)腔，其中，本實施方式的反應(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)明第一實施方式、第二實施方式或者第三實施方式所涉及的hvpe用氣體傳輸裝置。

在本實施方式中，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和圖4所示，在石英腔體20中，上段腔體21的長度大于含氮前驅(qū)物氣體通路管道13的長度，且小于屏蔽氣體通路管道12的長度；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，在到達中段腔體22中后逐漸擴散流動，同時與通過含金屬前驅(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，直至到達一片或者多片襯底表面，形成外延層。

另外，本實施方式的反應(yīng)腔應(yīng)用于溫度在800℃～1200℃的具有腐蝕性氣體環(huán)境中，且在本實施方式中，石英腔體20采用石英材質(zhì)制備而成。當然，在其他實施方式中，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)明第一實施方式、第二實施方式或者第三實施方式所涉及的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。

當然，在其他實施方式中，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)實際需要進行設(shè)置，并不以本實施方式為限制。

本發(fā)明第五實施方式涉及一種hvpe設(shè)備，其中，本實施方式的hvpe設(shè)備至少包括：本發(fā)明第四實施方式所涉及的反應(yīng)腔。

本實施方式的hvpe設(shè)備采用本發(fā)明上述實施方式中的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，將屏蔽氣體通路管道和含金屬前驅(qū)物氣體通路管道形成方形雙套管結(jié)構(gòu)，且含氮前驅(qū)物氣體通路管道位于方形雙套管結(jié)構(gòu)的上方或者一側(cè)，通過在氣體傳輸裝置和反應(yīng)腔腔體之間的空隙通入含氮前驅(qū)物氣體，使該空隙內(nèi)的壓力與方形雙套管結(jié)構(gòu)內(nèi)的壓力保持平衡，避免了從方形雙套管結(jié)構(gòu)內(nèi)流出的含金屬前驅(qū)物氣體流向該空隙內(nèi)，并與含氮前驅(qū)物氣體反應(yīng)生成金屬氮化物，附著在反應(yīng)腔腔體內(nèi)壁和氣體傳輸裝置的外壁上，導(dǎo)致其因應(yīng)力不均而造成破裂；另外，由于含氮前驅(qū)物氣體通路管道的長度遠小于方形雙套管結(jié)構(gòu)的長度，且位于反應(yīng)腔腔體與方形雙套管結(jié)構(gòu)之間，可以使含氮氣體前驅(qū)物氣體在到達方形雙套管結(jié)構(gòu)出口與含金屬前驅(qū)物氣體混合前，在氣體傳輸裝置的周圍以及反應(yīng)腔腔體的內(nèi)部預(yù)先自分散均勻，然后再與含金屬前驅(qū)物氣體混合反應(yīng)，保證了含氮前驅(qū)物氣體與含金屬前驅(qū)物氣體混合的均勻性，從而提高了在襯底表面生長的外延層厚度及其組分的均勻性；另外，由于雙套管結(jié)構(gòu)為方形，可以使通過其中的含金屬前驅(qū)物氣體形成細長型氣流，與圓形雙套管結(jié)構(gòu)相比，減少了含氮前驅(qū)物氣體穿透含金屬前驅(qū)物氣體的深度，從而使含氮前驅(qū)物氣體更容易通過屏蔽氣體和含金屬前驅(qū)物氣體進行反應(yīng)；另外，方形雙套管結(jié)構(gòu)在使用時能夠進行旋轉(zhuǎn)，可以配合襯底按照一定的速度轉(zhuǎn)動，從而使通過方形雙套管結(jié)構(gòu)導(dǎo)出的細長型氣流均勻地沉積在襯底上形成外延層，大大提高了在襯底表面生長的外延層厚度及其組分的均勻性。

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)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

上述實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，對上述實施例進行修飾或改變。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。