一種用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置，包括：設(shè)置在生長室上的混氣裝置，混氣裝置上劃分有第一預(yù)設(shè)數(shù)量的混氣區(qū)域；與混氣區(qū)域的入口導(dǎo)通的第二預(yù)設(shè)數(shù)量的進(jìn)氣通道，混氣區(qū)域的出口與生長室導(dǎo)通；進(jìn)氣通道用于各種反應(yīng)氣體的輸入；混氣區(qū)域用于預(yù)反應(yīng)程度差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的反應(yīng)氣體的盛放。使用時，將各種反應(yīng)氣體通過進(jìn)氣通道輸送到各自對應(yīng)的混氣區(qū)域，其中，同一混氣區(qū)域盛放的為反應(yīng)氣體中預(yù)反應(yīng)程度接近的氣體，最后，所有反應(yīng)氣體進(jìn)入生長室進(jìn)行晶體生長。本發(fā)明將各種反應(yīng)氣體分開輸送到各自對應(yīng)的混氣區(qū)域，在輸入的過程中，可各自調(diào)節(jié)，且將預(yù)反應(yīng)程度相差多的區(qū)分開，降低了預(yù)反應(yīng)，提高了混晶的晶體質(zhì)量。
【專利說明】
一種用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]III族氮化物多元系材料屬于直接帶隙的半導(dǎo)體材料，AlxGa(1-X)N的帶隙(0〈χ〈1)從3.4eV到6.2eV連續(xù)可調(diào)，顏色覆蓋近紫外到深紫外波長，然而，在室溫下其發(fā)光效率受材料缺陷的影響很強(qiáng)，因此，用AlGaN作為量子阱生長的紫外LED器件發(fā)光效率很低，實用性差。而實驗研究表明，使用InAlGaN四元混晶代替AlGaN作為量子阱可以顯著降低室溫下發(fā)光效率受材料缺陷的影響，從而制作出高光效的紫外LED。
[0003]然而，InAlGaN四元混晶材料的金屬有機(jī)物化學(xué)氣相外延在理論上存在一定的困難，因為:
[0004]1.銦源的預(yù)反應(yīng)弱，需要在生長室中與氨氣充分混合，而鋁源的預(yù)反應(yīng)強(qiáng)，需要在生長室中盡量不與氨氣混合，二者在進(jìn)氣模式上存在顯著差異，其他有機(jī)源的預(yù)反應(yīng)程度比較接近銦源；
[0005]2.在晶體生長時銦原子需要較低的溫度才能進(jìn)入薄膜中，在溫度高于850°C時基本以氣相存在于生長室中而不會以固相進(jìn)入薄膜，而鋁原子由于自身的表面迀移率較低，加上低溫下原子的表面迀移率會進(jìn)一步降低，在溫度低于850°C時難以實現(xiàn)二維臺階流的生長，鎵原子的適宜生長溫度介于銦原子與鋁原子之間，最終導(dǎo)致生長出的薄膜晶體質(zhì)量差，晶體缺陷嚴(yán)重。
[0006]現(xiàn)有金屬有機(jī)物化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置是將鋁源與其他有機(jī)源直接混合在一起進(jìn)氣，生長InAlGaN四元混晶時銦的預(yù)反應(yīng)不夠或者鋁的預(yù)反應(yīng)太強(qiáng)，導(dǎo)致生長出的晶體質(zhì)量很差。
[0007]因此，如何提高InAlGaN四元混晶的晶體質(zhì)量是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置，以提高InAlGaN四元混晶的晶體質(zhì)量。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案:
[0010]—種用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置，包括:
[0011]設(shè)置在生長室上的混氣裝置，所述混氣裝置上劃分有第一預(yù)設(shè)數(shù)量的混氣區(qū)域；
[0012]與所述混氣區(qū)域的入口導(dǎo)通的第二預(yù)設(shè)數(shù)量的進(jìn)氣通道，所述混氣區(qū)域的出口與所述生長室導(dǎo)通；
[0013]所述進(jìn)氣通道用于反應(yīng)氣體的輸入；
[0014]所述混氣區(qū)域用于預(yù)反應(yīng)程度差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的所述反應(yīng)氣體的盛放。
[0015]優(yōu)選地，在上述用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置中，還包括開有多個均勻透氣孔的勻氣板；
[0016]所述勻氣板設(shè)置在所述混氣裝置與所述生長室之間。
[0017]優(yōu)選地，在上述用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置中，還包括密封圈；
[0018]所述密封圈設(shè)置在所述混氣裝置與所述勻氣板之間，能夠密封所述混氣裝置與所述勾氣板。
[0019]優(yōu)選地，在上述用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置中，所述混氣裝置為法蘭頂盤。
[0020]優(yōu)選地，在上述用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置中，所述法蘭頂盤上開有3個所述混氣區(qū)域:第一混氣區(qū)域，第二混氣區(qū)域和第三混氣區(qū)域；
[0021]所述第一混氣區(qū)域用于盛放鎵源、銦源、鎂源、硅烷及載氣；
[0022]所述第二混氣區(qū)域用于盛放鋁源及載氣；
[0023]所述第三混氣區(qū)域用于盛放氨氣及載氣；
[0024]所述第一混氣區(qū)域與所述第三混氣區(qū)域相鄰設(shè)置，所述第二區(qū)域與所述第三區(qū)域間隔設(shè)置。
[0025]優(yōu)選地，在上述用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置中，3個所述混氣區(qū)域通過設(shè)置在所述法蘭頂盤上的隔離擋板分隔設(shè)置。
[0026]優(yōu)選地，在上述用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置中，3個所述混氣區(qū)域包括第三預(yù)設(shè)數(shù)量的子區(qū)域，同一所述混氣區(qū)域的子區(qū)域之間導(dǎo)通，且所述第一混氣區(qū)域的子區(qū)域與所述第三混氣區(qū)域的子區(qū)域相鄰設(shè)置，所述第二混氣區(qū)域的子區(qū)域與所述第三混氣區(qū)域的子區(qū)域間隔設(shè)置。
[0027]優(yōu)選地，在上述用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置中，所述子區(qū)域為以所述法蘭頂盤的中心為圓心均分的扇形區(qū)域。
[0028]優(yōu)選地，在上述用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置中，所述法蘭頂盤上開有放置所述密封圈的凹槽。
[0029]優(yōu)選地，在上述用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置中，所述凹槽開在所述隔離擋板的下方。
[0030]從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置，使用時，將各種反應(yīng)氣體通過進(jìn)氣通道輸送到各自對應(yīng)的混氣區(qū)域，其中，同一混氣區(qū)域盛放的為反應(yīng)氣體中預(yù)反應(yīng)程度接近的氣體，最后，所有反應(yīng)氣體進(jìn)入生長室進(jìn)行晶體生長。本發(fā)明提供的用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置，將各種反應(yīng)氣體分開輸送到各自對應(yīng)的混氣區(qū)域，在輸入的過程中，可各自調(diào)節(jié)，且將預(yù)反應(yīng)程度相差多的區(qū)分開，降低了預(yù)反應(yīng)，提尚了混晶的晶體質(zhì)量。
[0031]當(dāng)用于生產(chǎn)InAlGaN四元混晶的晶體時，由于各個反應(yīng)氣體通過不同的進(jìn)氣通道進(jìn)入，使得鋁源的進(jìn)氣與銦源等其他有機(jī)源及硅烷的進(jìn)氣單獨(dú)區(qū)分開，鋁源與銦源的進(jìn)氣可單獨(dú)調(diào)節(jié)，且鋁源的進(jìn)氣與氨氣分開，降低了鋁源的預(yù)反應(yīng)，使銦源與鋁源在進(jìn)氣模式上各自符合自身的特點(diǎn)，從而達(dá)到提高InAlGaN四元混晶的晶體質(zhì)量的目的。
【附圖說明】
[0032]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0033]圖1為本發(fā)明提供的用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2為圖1的混氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]其中，圖1-2中:
[0036]混氣裝置1、生長室2、勻氣板3、密封圈4、隔離擋板5、凹槽6。
【具體實施方式】
[0037]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0038]名詞解釋:
[0039]混晶:即置換固溶體，兩種或多種元素相互溶解而形成的均勻晶相，在本發(fā)明中特指多元化合物晶體。
[0040]請參閱圖1-2，本發(fā)明公開了一種用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置，包括:
[0041]設(shè)置在生長室2上的混氣裝置1，混氣裝置I上劃分有第一預(yù)設(shè)數(shù)量的混氣區(qū)域，第一預(yù)設(shè)數(shù)量的是指根據(jù)具體混晶成分而定的混氣區(qū)域的個數(shù)，可依據(jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整；與混氣區(qū)域的入口導(dǎo)通的第二預(yù)設(shè)數(shù)量的進(jìn)氣通道，混氣區(qū)域的出口與生長室2導(dǎo)通；其中，進(jìn)氣通道用于各種反應(yīng)氣體的輸入;混氣區(qū)域用于預(yù)反應(yīng)程度差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的反應(yīng)氣體的盛放。這里，預(yù)反應(yīng)程度差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)是指預(yù)反應(yīng)程度接近，可依據(jù)實際調(diào)整。
[0042]本發(fā)明提供的用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置，使用時，將各種反應(yīng)氣體通過進(jìn)氣通道輸送到各自對應(yīng)的混氣區(qū)域，其中，同一混氣區(qū)域盛放的為反應(yīng)氣體中預(yù)反應(yīng)程度接近的氣體，最后，所有反應(yīng)氣體進(jìn)入生長室2進(jìn)行晶體生長。本發(fā)明提供的用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置，將各種反應(yīng)氣體分開輸送到各自對應(yīng)的混氣區(qū)域，在輸入的過程中，可各自調(diào)節(jié)，且將預(yù)反應(yīng)程度相差多的區(qū)分開，降低了預(yù)反應(yīng)，提高了混晶的晶體質(zhì)量。
[0043]當(dāng)用于生產(chǎn)InAlGaN四元混晶的晶體時，由于各個反應(yīng)氣體通過不同的進(jìn)氣通道進(jìn)入，使得鋁源的進(jìn)氣與銦源等其他有機(jī)源及硅烷的進(jìn)氣單獨(dú)區(qū)分開，鋁源與銦源的進(jìn)氣可單獨(dú)調(diào)節(jié)，且鋁源的進(jìn)氣與氨氣分開，降低了鋁源的預(yù)反應(yīng)，使銦源與鋁源在進(jìn)氣模式上各自符合自身的特點(diǎn)，從而達(dá)到提高InAlGaN四元混晶的晶體質(zhì)量的目的。
[0044]在本發(fā)明提供又一實施例中，本實施例中的用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置和實施例一中的用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置的結(jié)構(gòu)類似，對相同之處就不再贅述了，僅介紹不同之處。
[0045]在本實施例中，為了便于反應(yīng)氣體均勻的進(jìn)入生長室2中，本發(fā)明公開的用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置還包括開有多個均勻透氣孔的勻氣板3;勻氣板3設(shè)置在混氣裝置I與生長室2之間。勻氣板3為開有透氣孔的金屬板，上面均布的透氣孔便于反應(yīng)氣體均勻的進(jìn)入生長室2。
[0046]為了增加混氣裝置I與勻氣板3的密封性，本發(fā)明還公開了進(jìn)氣裝置還包括密封圈4;密封圈4設(shè)置在混氣裝置I與勻氣板3之間，能夠密封混氣裝置I與勻氣板3。
[0047]本發(fā)明還公開了混氣裝置I具體為法蘭頂盤，法蘭頂盤上開有放置密封圈4的凹槽6，凹槽6開在隔離擋板5的下方，這樣設(shè)置，便于隔離擋板5的加工制造。密封圈4的個數(shù)為8個，分別設(shè)置在開有的8個凹槽6內(nèi)。
[0048]進(jìn)一步地，本發(fā)明公開了第一預(yù)設(shè)數(shù)量的為3個，即法蘭頂盤上開有3個混氣區(qū)域，分別命名為:第一混氣區(qū)域，第二混氣區(qū)域和第三混氣區(qū)域;其中，第一混氣區(qū)域用于盛放鎵源、銦源、鎂源、硅烷及載氣;第二混氣區(qū)域用于盛放鋁源及載氣;第三混氣區(qū)域用于盛放氨氣及載氣;第一混氣區(qū)域與第三混氣區(qū)域相鄰設(shè)置，第二區(qū)域與第三區(qū)域間隔設(shè)置。第一混氣區(qū)域和第三混氣區(qū)域相鄰設(shè)置，第二區(qū)域與第三區(qū)域不相鄰設(shè)置使得鋁源的進(jìn)氣不與氨氣相鄰，降低了鋁源的預(yù)反應(yīng)，進(jìn)一步提高了晶體質(zhì)量。其中，載氣為氮?dú)?、氫氣或兩者的混合氣體，載氣一共為3路，每路載氣的氮?dú)浠旌媳壤皻怏w流量可單獨(dú)調(diào)節(jié)。
[0049]進(jìn)一步地，本發(fā)明公開了 3個混氣區(qū)域通過設(shè)置在法蘭頂盤上的隔離擋板5分隔設(shè)置。需要說明的是，也可以是在法蘭頂盤上開孔設(shè)置成3個混氣區(qū)域。
[0050]更近一步地，本發(fā)明還公開了 3個混氣區(qū)域包括第三預(yù)設(shè)數(shù)量的子區(qū)域，同一混氣區(qū)域的子區(qū)域之間導(dǎo)通，且第一混氣區(qū)域的子區(qū)域與第三混氣區(qū)域的子區(qū)域相鄰設(shè)置，第二混氣區(qū)域的子區(qū)域與第三混氣區(qū)域的子區(qū)域間隔設(shè)置。法蘭頂盤包含的每一種類型的混氣區(qū)域由N個子區(qū)域組成，同種類型子區(qū)域的入口連通在一起，N為大于或等于I的整數(shù)。同種類型子區(qū)域為大小相等的，以法蘭頂盤中心為圓心的扇形。同種類型子區(qū)域呈等夾角分布，或者以法蘭頂盤的直徑為對稱軸呈對稱分布，以保證分布呈現(xiàn)一定的均勻性。
[0051 ]在本發(fā)明中的“第一”、“第二”等均為描述上進(jìn)行區(qū)別，沒有其他的特殊含義。
[0052]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和創(chuàng)造性特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置，其特征在于，包括: 設(shè)置在生長室(2)上的混氣裝置(I)，所述混氣裝置(I)上劃分有第一預(yù)設(shè)數(shù)量的混氣區(qū)域； 與所述混氣區(qū)域的入口導(dǎo)通的第二預(yù)設(shè)數(shù)量的進(jìn)氣通道，所述混氣區(qū)域的出口與所述生長室(2)導(dǎo)通； 所述進(jìn)氣通道用于反應(yīng)氣體的輸入； 所述混氣區(qū)域用于預(yù)反應(yīng)程度差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的所述反應(yīng)氣體的盛放。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置，其特征在于，還包括開有多個均勻透氣孔的勻氣板(3); 所述勻氣板(3)設(shè)置在所述混氣裝置(I)與所述生長室(2)之間。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置，其特征在于，還包括密封圈⑷； 所述密封圈(4)設(shè)置在所述混氣裝置(I)與所述勻氣板(3)之間，能夠密封所述混氣裝置(I)與所述勻氣板(3)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置，其特征在于，所述混氣裝置(I)為法蘭頂盤。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置，其特征在于，所述法蘭頂盤上開有3個所述混氣區(qū)域:第一混氣區(qū)域，第二混氣區(qū)域和第三混氣區(qū)域； 所述第一混氣區(qū)域用于盛放鎵源、銦源、鎂源、硅烷及載氣； 所述第二混氣區(qū)域用于盛放鋁源及載氣； 所述第三混氣區(qū)域用于盛放氨氣及載氣； 所述第一混氣區(qū)域與所述第三混氣區(qū)域相鄰設(shè)置，所述第二區(qū)域與所述第三區(qū)域間隔設(shè)置。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置，其特征在于，3個所述混氣區(qū)域通過設(shè)置在所述法蘭頂盤上的隔離擋板(5)分隔設(shè)置。7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置，其特征在于，3個所述混氣區(qū)域包括第三預(yù)設(shè)數(shù)量的子區(qū)域，同一所述混氣區(qū)域的子區(qū)域之間導(dǎo)通，且所述第一混氣區(qū)域的子區(qū)域與所述第三混氣區(qū)域的子區(qū)域相鄰設(shè)置，所述第二混氣區(qū)域的子區(qū)域與所述第三混氣區(qū)域的子區(qū)域間隔設(shè)置。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置，其特征在于，所述子區(qū)域為以所述法蘭頂盤的中心為圓心均分的扇形區(qū)域。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置，其特征在于，所述法蘭頂盤上開有放置所述密封圈(4)的凹槽(6)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于混晶化學(xué)氣相外延的進(jìn)氣裝置，其特征在于，所述凹槽(6)開在所述隔離擋板(5)的下方。
【文檔編號】C30B25/14GK105926035SQ201610339091
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】蔣國文, 冉軍學(xué), 何斌, 黎天韻, 胡國新, 王其忻, 胡強(qiáng)
【申請人】廣東省中科宏微半導(dǎo)體設(shè)備有限公司