[发明专利]半导体材料制作装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体材料制作装置，尤其是一种适用于制作氮化物半导体的半导体材 料制作装置。

背景技术

发光二极管(LED，Light Emitting Diode)以其亮度高、工作电压低、功耗小、易与集 成电路匹配、驱动简单、寿命长等优点，从而可广泛应用于液晶显示器的背光源，可参见 Chien-Chih Chen等人在文献IEEE Transactions on power electronics，Vol.22，No.3 May 2007中的Sequential Color LED Backlight Driving System for LCD Panels一文。 LED的制作技术通常包括卤素气相外延生长法(Hydride Vapor Phase Epitaxy，HVPE)、分子 束外延生长法(Molecular Beam Epitaxy，MBE)以及有机金属气相外延生长法 (Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy，MOVPE)等。

参见图1，现有的一种用以制作氮化镓半导体的HVPE装置包括一个反应腔80，与该反应 腔80相连通的第一进料管81及第二进料管82。所述反应腔80内设置有供氮化镓(GaN)生长用 的基底83。

所述第一进料管81用于向反应腔80内提供氩气(Ar)与氯化氢(HCl)的混合气体，该第一 进料管81内部设置有一个用于容纳熔融金属镓(Ga)84的敞口容器85，当氩气与氯化氢的混合 气体经由第一进料管81流向反应腔80时，氯化氢会先与熔融金属镓(Ga)84发生化学反应： Ga+2HCl(GaCl+H₂，Ga+3HCl(GaCl₃+3H，生成主要成分为氯化镓(GaCl)和三氯化镓(GaCl₃)的 第一原料气体。该第一原料气体继而以平行于基底83上表面830的方向从开口810流入至所述 反应腔80内，并扩散到基底83的上表面830。所述第二进料管82用于向反应腔80内提供主要 成分为氨气(NH₃)的第二原料气体，该第二原料气体以平行于基底83上表面830的方向流入至 反应腔80内后与第一原料气体中的氯化镓(GaCl)发生化学反应：3GaCl+NH₃(GaN+3HCl，从而 在基底83上形成氮化镓(GaN)半导体外延层86。

然而，该种HVPE反应装置的进料管材质通常为石英，所述第一进料管81在向反应腔80提 供第一原料气体的过程中，该第一进料管81的位于反应腔内的开口810处会因第一原料气体 中的氯化镓和第二原料气体中的氨气在该处发生反应而沉积氮化镓，从而会使开口810发生 堵塞，导致第一原料气体的进气速度降低而影响氮化镓的生长速率。

参见图2，现有的另一种用以制作氮化镓半导体的HVPE装置包括一个反应腔90以及与该 反应腔90相连通的第一进料管91。该反应腔90还包括一个进气口94，该第一进料管91的外侧 套设有一外管92。外延生长半导体材料的过程中，从所述第一进料管91通入氯化氢气体，该 氯化氢气体和第一进料管91内部的熔融金属镓93反应而生成主要成分为氯化镓(GaCl)和三氯 化镓(GaCl₃)的第一原料气体，该第一原料气体从第一进料管91的开口910处流出至反应腔 90内并流至倾斜设置的基底表面；从所述进气口94通入氨气；所述外管92被通入一惰性气体 而在第一进料管91的开口910的周围形成隔离气流，尽量避免第一原料气体与氨气在开口910 处相接触而避免因二者反应造成的氮化镓沉积导致堵塞现象。然而，根据实际生产情况来看 ，该种设置仅能在一定程度上延缓堵塞现象的发生，待反应进行的时间较长时堵塞现象仍然 会发生，进而影响氮化镓的生长速率。

现有技术中，为了保证氮化镓的生长速率不被所述第一进料管的堵塞影响，通常会在发 生堵塞时将该第一进料管取出并将设置在其内的盛有熔融态金属镓的容器转移至新的进料管 中，再将该新的进料管装入反应腔以进行生产。然而，在将盛有熔融态金属镓的容器转移至 新的进料管的过程中，金属镓容易受到外界环境的污染，从而会影响外延生长出的氮化镓的 品质。

有鉴于此，有必要提供一种能够保证高效率、高品质半导体材料生产的半导体材料制作 装置。

发明内容

以下将以具体实施例说明一种半导体材料制作装置，其可具有生产效率高、产品品质高 的优点。