一种用于气相外延生长的防返流气体输运装置及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115928204A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202211727679.5(22)申请日2022.12.27(71)申请人北京大学东莞光电研究院地址523000广东省东莞市松山湖高新技术产业开发区沁园路17号(72)发明人谢胜杰陈垦宇刘南柳姜永京王琦张国义(74)专利代理机构东莞恒成知识产权代理事务所(普通合伙)44412专利代理师姚伟旗(51)Int.Cl.C30B25/14(2006.01)C30B29/40(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种用于气相外延生长的防返流气体输运装置及方法(57)摘要本发明提供了一种用于气相外延生长的防返流气体输运装置及方法，该装置呈喷头结构，至少包括多路管道进气口、多路气体输运管道、多路管道出气口、喷口多路管道出气口、一内置反应室、及多处变径防返流板。通过在多路管道出气口处设置防返流板，形成类漏斗式结构，避免因多路管道出气口横截面积小、流速大、压强小而导致出气管口受周围气体影响形成湍流乃至导致流体返流。本发明通过调控喷口多路管道出气口压强差的方法，避免喷口因单一管道出气口流速过大而出现虹吸返流现象。调控气流层流输运，可以有效减少预反应产生的颗粒，进而提高晶体质量。本发明结构简单，易于制造且实用性较强，具有极高的商业价值。CN115928204ACN115928204A权利要求书1/1页1.一种用于气相外延生长的防返流气体输运装置，其特征在于：包括：Ga路管道，所述Ga路管道包括Ga路管道进气口、Ga路气体输运管道和Ga路管道出气口，所述Ga路管道出气口设有第一变径防返流板；ID路管道，所述ID路管道包括ID路管道进气口、ID路气体输运管道和ID路管道出气口，所述ID路管道出气口设有第二变径防返流板；NH3路管道，所述NH3路管道包括NH3路管道进气口、NH3路气体输运管道和NH3路管道出气口，所述NH3路管道出气口设有第三变径防返流板；及内置反应室。2.根据权利要求1所述的用于气相外延生长的防返流气体输运装置，其特征在于：所述第一变径防返流板为类漏斗式结构，所述Ga路管道进气口与Ga路管道出气口的横截面积比为1:3～10。3.根据权利要求1所述的用于气相外延生长的防返流气体输运装置，其特征在于：所述第二变径防返流板为类漏斗式结构，所述ID路管道进气口与ID路管道出气口的横截面积比为1:5～20。4.根据权利要求1所述的用于气相外延生长的防返流气体输运装置，其特征在于：所述第三变径防返流板为类漏斗式结构，所述NH3路管道进气口与NH3路管道出气口的横截面积比为1:3～10。5.根据权利要求1所述的用于气相外延生长的防返流气体输运装置，其特征在于：所述Ga路管道还设置有喷口Ga路管道出气口，所述ID路管道还设置有喷口ID路管道出气口，所述NH3路管道还设置喷口NH3路管道出气口。6.一种用于气相外延生长的防返流气体输运方法，其特征在于，气体通过权利要求1至5任一项所述用于气相外延生长的防返流气体输运装置，协同调节所述防返流气体输运装置中多路管道出气口的体积流量和面积，调控喷头多路管道出气口压强差，以避免形成湍流乃至返流。7.根据权利要求6所述的用于气相外延生长的防返流气体输运方法，其特征在于：所述Ga路管道出气口、ID路管道出气口和NH3路管道出气口的横截面积比为1:2～8:1～3。8.根据权利要求5所述的用于气相外延生长的防返流气体输运方法，其特征在于：所述Ga路管道、ID路管道和NH3路管道的进气体积流量比为1:3～10:1～5。9.根据权利要求5所述的用于气相外延生长的防返流气体输运方法，其特征在于：所述Ga路管道出气口、ID路管道出气口和NH3路管道出气口的压强比为1:1.2～1.3:1.1～1.2。2CN115928204A说明书1/4页一种用于气相外延生长的防返流气体输运装置及方法技术领域[0001]本发明涉及半导体气相外延生长及流场控制技术领域，尤其涉及一种用于气相外延生长的防返流气体输运装置及方法。背景技术[0002]Ⅲ‑Ⅴ族半导体材料的研究与应用是全球半导体研究的前沿与热点，在半导体晶圆生长及气相外延过程中，控制气体对流场、减少预反应是半导体高质量生长和外延的关键要素。[0003]目前市场上主流的商业半导体设备，比如金属有机物化学气相淀积系统(MOCVD),大部分都采用了垂直式反应腔设计，该设计可以很好地保证薄膜沉积的均匀性以及可靠性，但此类设备生长速度较慢，只能用于生长薄膜。而另一商业化半导体设备，比如氢化物气相外延系统(HVPE)，则通过反应腔上方的喷头将沉积所需要的Ⅲ族和Ⅴ族源气体输运进反应腔，并扩散至衬底表面，在衬底表面成核、进行厚膜生长，反应的副