[实用新型]一种稳定镓源反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及反应器技术领域，特别是涉及一种稳定镓源反应器。

背景技术

氢化物气相外延(HVPE，Hydride Vapor Phase Epitaxy)设备为化合物生长工艺设备，主要用于在高温环境下通过如H₂、HCl等氢化物气体，使衬底表面外延生长一层如GaAs、GaN 等的厚膜或晶体。

现有HVPE设备中，氯化氢气体与金属镓进行反应的镓源反应器主要存在以下缺陷：1、氯化氢气体与金属镓的接触时间短，氯化氢气体未参与反应就已经流出反应区。2、反应器内的液态金属镓的余量的变化，引起氯化氢转化为氯化镓的比率变化，进而导致后续工艺中氮化镓生成速率波动大，难以控制，尤其是在厚膜生长。3、现有镓源反应器进气口和出气口在同一反应腔内增加了氯化氢气体从进气口进入然后直接从出气口排出的概率。4、由于气流波动的影响，很容易在生成的反应产物——氯化镓气体中夹带有金属镓颗粒，这些颗粒落在生长衬底上很容易造成衬底污染，从而导致生成的晶圆片缺陷密度增大，甚至破裂。

因此，如何改进镓源反应器，以避免上述缺陷的发生，是亟待解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种稳定镓源反应器，用于解决现有技术中镓源反应器氯化镓生成速率难以控制的问题，同时解决了生成的氯化镓气体中夹带金属镓颗粒而导致生成的晶圆片缺陷密度增大的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种稳定镓源反应器，其中，所述稳定镓源反应器至少包括：

依次叠置的至少两层反应层；

位于相邻两层反应层之间的气体通道；

位于最上层反应层的顶端的进气管道；以及，

位于最下层反应层的底端的出气管道。

优选地，相邻两个所述气体通道相对设置在所述稳定镓源反应器的两侧。

优选地，所述气体通道的两端分别伸入相邻两层反应层内，所述气体通道的顶端伸入相邻两层反应层中位于上层的反应层内的高度为该位于上层的反应层高度的1/4～3/4。

优选地，所述气体通道的底端伸入相邻两层反应层中位于下层的反应层内的高度不大于该位于下层的反应层高度的1/2。

优选地，所述出气管道的顶端伸入所述最下层反应层内。

优选地，所述出气管道的顶端伸入所述最下层反应层内的高度为所述最下层反应层高度的1/4～3/4。

优选地，所述出气管道的出口处设有封端，所述封端上开设有至少一个出气孔。

优选地，所述出气孔的数量为1-30个。

优选地，所述出气管道的内壁向内收缩形成一缩颈结构。

优选地，所述稳定镓源反应器还包括：位于相邻两层反应层之间的支撑柱，相同两层反应层之间的支撑柱和气体通道相对设置在所述稳定镓源反应器的两侧。

优选地，所述进气管道与顶端伸入所述最上层反应层内的气体通道相对设置在所述稳定镓源反应器的两侧。

优选地，所述反应层的层数为2～10层，每层反应层的高度为1～10cm。

如上所述，本实用新型的稳定镓源反应器，具有以下有益效果：本实用新型采用多层反应层叠置在一起，相邻两层反应层之间通过气体通道连通，液态金属镓预先通过进气管道和各气体通道注入到各反应层中，然后通入氯化氢气体进行反应，氯化氢气体从进气管道进入最上层反应层，随后从气体通道向下进入相邻两层反应层，并逐层通过所有反应层，最终生成的氯化镓气体从出气管道流出，从而能够确保氯化氢气体充分与金属镓进行反应。并且，本实用新型中进气管道和出气管道在不同的反应层，大大降低了从进气管道进入的氯化氢气体直接从出气管道排出的概率。并且，本实用新型中最下层反应层用于对生成的氯化镓气体进行缓冲、稳流和过滤，其内不注入金属镓，且出气管道的顶端伸入最下层反应层内一定高度，可以对生成的氯化镓气体中夹带的金属镓颗粒进行蓄留和拦阻，避免这些颗粒落在生长衬底上造成衬底污染，从而避免生成的晶圆片缺陷密度较大或破裂。

附图说明

图1显示为本实用新型第一实施方式的稳定镓源反应器示意图。

图2显示为本实用新型第一实施方式的稳定镓源反应器中气体流向示意图。

图3显示为本实用新型第二实施方式的稳定镓源反应器示意图。

图4显示为本实用新型第三实施方式的稳定镓源反应器的一个优选方案示意图。

图5显示为本实用新型第三实施方式的稳定镓源反应器的另一个优选方案示意图。