一種清除iii族混晶氮化物沉積物的回收裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種清除HVPE設(shè)備中III族混晶氮化物沉積物的回收裝置及方法。本發(fā)明設(shè)計包括了主槽、防壁流擋圈、導(dǎo)流槽及收集器的III族混晶氮化物沉積物的回收裝置，并利用腐蝕性氣體在高溫下對其具有腐蝕分解作用，有效地回收高溫分解后的液態(tài)氮化物，解決反應(yīng)腔體中直管與彎管之間嚴(yán)重堵塞及其高溫分解產(chǎn)物的無定向流動等問題。本發(fā)明裝置及方法，其結(jié)構(gòu)合理緊湊、操作簡便，能更好地保證被分解的混晶III族氮化物液體流聚到指定區(qū)域，便于收集清理，防止腔室的堵塞與污染，增加HVPE設(shè)備的使用壽命，極具實用價值。
【專利說明】
一種清除MI族混晶氮化物沉積物的回收裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體材料與設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及氫化物氣相外延(HVPE)技術(shù)生長氮化物半導(dǎo)體材料時，一種清除III族混晶氮化物沉積物的回收裝置及方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]以氮化鎵(GaN)為代表的III族氮化物，具有高熱導(dǎo)、高電子迀移率、高擊穿電壓及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)異的性能，在半導(dǎo)體激光二極管(LD)、高能高頻電子器件、發(fā)光二極管 (LED)及紅外探測器等方面有著巨大的應(yīng)用前景。在多種GaN的生產(chǎn)技術(shù)中，HVPE具有低成本、高生長速率(每小時可達(dá)幾十至幾百微米)、可大面積生長及均勻性容易控制等顯著優(yōu)點，十分適合制備自支撐氮化物(如:GaN)襯底材料。[〇〇〇3]目前采用HVPE技術(shù)生長氮化物半導(dǎo)體材料過程中，III族混晶氮化物沉積物的產(chǎn)生難于避免，尤其在直管與彎管之間的沉積現(xiàn)象特別嚴(yán)重。HVPE反應(yīng)腔體中積聚的固體 III族混晶氮化物副產(chǎn)物若不能及時地清除，將導(dǎo)致反應(yīng)腔體堵塞而嚴(yán)重影響氮化物材料的生長系統(tǒng)環(huán)境與流場的均勻、穩(wěn)定性。然而對反應(yīng)腔體進(jìn)行高溫刻蝕，直管與彎管之間的沉積現(xiàn)象得到改善，但刻蝕后的殘渣依然無定向地流聚在腔體下端的料倉里，污染反應(yīng)腔體，損壞HVPE設(shè)備，造成設(shè)備維護(hù)頻率增大，設(shè)備利用率偏低，生產(chǎn)費(fèi)用高等，不利于氮化物材料的大規(guī)模批量生產(chǎn)。因此，不少業(yè)內(nèi)人士在尋找一種設(shè)備和方法，在不影響腔體反應(yīng)流場穩(wěn)定的前提下，如何有效地清理反應(yīng)腔體中氮化物的沉積，至今尚無良好的解決方法。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對【背景技術(shù)】中所提出的問題及現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種清除III族混晶氮化物沉積物的回收裝置及方法，顯著地改善HVPE設(shè)備中直管與彎管之間嚴(yán)重堵塞、沉積物積聚、反應(yīng)腔體被污染的問題。本發(fā)明設(shè)計了一種由光滑主槽、防壁流擋圈、導(dǎo)流槽及收集器組成的III族混晶氮化物沉積回收裝置。根據(jù)HVPE設(shè)備反應(yīng)環(huán)境和III族氮化物的物理化學(xué)特性，提出高溫分解III族混晶氮化物沉積物，并使用本發(fā)明III族氮化物沉積物的回收裝置，最大限度地去除高溫分解后的III族混晶氮化物沉積產(chǎn)物。本發(fā)明回收去除III族混晶氮化物所述裝置設(shè)計結(jié)構(gòu)，使高溫分解后的產(chǎn)物自動流進(jìn)傾斜光滑的主槽 (此時，防壁流擋圈可以防止產(chǎn)物濺射或因產(chǎn)物過多而直接流進(jìn)料倉)，并匯聚入倒錐型開口中，最終經(jīng)由導(dǎo)流槽流進(jìn)收集器，并在收集器中積聚沉積，達(dá)到定向收集高溫分解III族混晶氮化物的產(chǎn)物的目的。因沉積物收集器可拆卸清理，故在清理時只需拆下收集器，勿需拆下整體設(shè)備進(jìn)行處理，從而不但能夠有效地移除III族混晶氮化物的寄生沉積，避免了其在反應(yīng)腔體中的再次沉積，污染腔體環(huán)境，保證管道不被堵塞，使循環(huán)系統(tǒng)連續(xù)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，提高設(shè)備的利用率，更有效地降低生產(chǎn)成本。
[0005]具體技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明所述一種清除HVPE設(shè)備中III族混晶氮化物沉積物的回收裝置，包括主槽、設(shè)置在主槽中的導(dǎo)流槽、防壁流擋圈、及連接在導(dǎo)流槽下端的液態(tài)氮化物收集器的裝置。
[0007]所述一種清除HVPE設(shè)備中III族混晶氮化物沉積物的回收裝置，主槽、防壁流擋圈、導(dǎo)流槽及收集器都具有抗氧化、耐應(yīng)力、耐腐蝕開裂、耐高溫和抗硫化的優(yōu)良性能，其材質(zhì)可以是但不限于不銹鋼；
[0008]所述一種清除HVPE設(shè)備中III族混晶氮化物沉積物的回收裝置，主槽的槽體為橫截面光滑，具有向?qū)Я鞑鄯较騼A斜的凹槽且凹槽開口呈倒錐型，這樣的結(jié)構(gòu)更有利于槽內(nèi)液體的匯集、流出，并對液體的匯聚具有良好的導(dǎo)向作用。
[0009]所述一種清除HVPE設(shè)備中III族混晶氮化物沉積物的回收裝置，所述導(dǎo)流槽為光滑管道，并與凹槽的倒錐型開口面形成彎曲弧度為3°?45°，這種管道結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是更好地保證高溫分解后的III族氮化物液體更徹底地流入指定區(qū)域。
[0010]所述一種清除HVPE設(shè)備中III族混晶氮化物沉積物的回收裝置，主槽、導(dǎo)流槽與防壁流擋圈固定連接。
[0011]所述防壁流擋圈主要作用是避免高溫分解后III族氮化物液體噴濺或因產(chǎn)物過多而直接流進(jìn)料倉。
[0012]所述一種清除HVPE設(shè)備中III族混晶氮化物沉積物的回收裝置，其收集器可以拆卸清理。
[0013]本發(fā)明的一種清除HVPE設(shè)備中III族混晶氮化物沉積物的方法，在高溫條件下， 采用腐蝕性氣體對III族混晶氮化物具有腐蝕分解作用，把沉積在HVPE反應(yīng)腔體內(nèi)的III 族混晶氮化物等固體副產(chǎn)物進(jìn)行高溫分解，最終液態(tài)產(chǎn)物通過III族混晶氮化物沉積回收裝置進(jìn)行回收再利用。
[0014]所述腐蝕性氣氛是指所述腐蝕性氣體，是指N2、H2、HC1以及NH3，或其中兩種或多種氣體的混合物?！靖綀D說明】
[0015]圖1是本發(fā)明中一種清除HVPE設(shè)備中III族混晶氮化物沉積物的回收裝置的截面圖。
[0016]1、主槽，2、防壁流擋圈，3、倒錐型開口，4、導(dǎo)流槽，5、收集器，6、料倉【具體實施方式】[〇〇17] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案、設(shè)備特征及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處描述的具體實施例僅用以解析本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明的權(quán)利要求范圍。
[0018]本發(fā)明提出的利用腐蝕性氣體在高溫下對固體III族混晶氮化物具有分解作用， 調(diào)控刻蝕工藝，高溫分解III族混晶氮化物沉積物的方法，能從根本上解決HVPE反應(yīng)腔體中III族混晶氮化物的寄生沉積而造成堵塞的問題，而利用本發(fā)明的回收裝置能夠方便有效的去除III族混晶氮化物沉積物，并回收其液態(tài)產(chǎn)物，是一種高效去除與回收III族混晶氮化物沉積物的新技術(shù)。
[0019]實施例一:
[0020]如附圖1所示，HVPE設(shè)備中III族混晶氮化物在高溫分解后形成的液體產(chǎn)物，在所示裝置中沉積收集，該裝置中設(shè)置有:光滑傾斜的主槽1、防壁流擋圈2、倒錐型開口 3、導(dǎo)流槽4、收集器5。本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)特征為:①所述主槽，其槽體為橫截面光滑、并向凹型導(dǎo)流槽方向傾斜，凹槽開口呈倒錐型，用于裝載和匯集高溫分解后的液態(tài)產(chǎn)物；②所述回收裝置，其主槽、導(dǎo)流槽與防壁流擋圈固定連接，其結(jié)構(gòu)合理緊湊、操作簡便，防壁流擋圈可以有效地避免高溫分解后III族氮化物液體噴濺或直接流進(jìn)料倉，污染反應(yīng)腔體；③所述導(dǎo)流槽，其槽體表面光滑，并與倒錐型開口面形成彎曲弧度為3°?45°，可以更好地保證高溫分解后的III族混晶氮化物液體產(chǎn)物更徹底地入到指定區(qū)域；④所述收集器，可以拆卸清理，因此只需要拆下清理沉積物收集器，勿需拆下整體設(shè)備進(jìn)行處理，從而不但能夠有效地去除寄生沉積，同時避免了其在反應(yīng)腔體中的再次沉積，污染腔體環(huán)境，使HVPE系統(tǒng)連續(xù)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0021]利用HVPE技術(shù)生長多爐GaN厚膜后，反應(yīng)腔體中彎管與直管之間沉積的一定厚度的III族混晶氮化物，當(dāng)其達(dá)到影響晶圓生長質(zhì)量時，采用N2、氏與HC1的混合氣體，或用其中兩種或多種氣體的混合物，在900°C高溫下對固體III族混晶氮化物進(jìn)行高溫刻蝕清除，調(diào)控刻蝕工藝，高溫分解的III族混晶氮化物液體產(chǎn)物通過本發(fā)明的裝置進(jìn)行回收，并取下收集器，進(jìn)行回收清理。
[0022]實施例二:
[0023]如附圖1所示，HVPE設(shè)備中III族混晶氮化物在高溫分解后形成的液體產(chǎn)物，在所示裝置中沉積收集，該裝置中設(shè)置有:光滑傾斜的主槽1、防壁流擋圈2、倒錐型開口 3、導(dǎo)流槽4、收集器5。本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)特征為:①所述主槽，其槽體為橫截面光滑、并向凹型導(dǎo)流槽方向傾斜，凹槽開口呈倒錐型結(jié)構(gòu)，用于裝載和匯集III族混晶氮化物被高溫分解后形成的液體產(chǎn)物；②所述回收裝置，其主槽、導(dǎo)流槽與防壁流擋圈固定連接，其結(jié)構(gòu)合理緊湊、操作簡便，防壁流擋圈可以有效地避免高溫分解后III族氮化物液體噴濺或直接流進(jìn)料倉，污染反應(yīng)腔體；③所述導(dǎo)流槽，其槽體表面光滑，并與倒錐型開口面形成彎曲弧度為 3°?45°，可以更好地保證高溫分解后的III族混晶氮化物液體產(chǎn)物更徹底地入到指定區(qū)域；④所述收集器，可以拆卸清理，因此只需要拆下清理沉積物收集器，勿需拆下整體設(shè)備進(jìn)行處理，從而不但能夠有效地去除寄生沉積，同時避免了其在反應(yīng)腔體中的再次沉積， 污染腔體環(huán)境，使HVPE系統(tǒng)連續(xù)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0024]利用HVPE技術(shù)生長多爐GaN厚膜后，反應(yīng)腔體中彎管與直管之間沉積了一定厚度的III族混晶氮化物，當(dāng)其達(dá)到影響晶圓生長質(zhì)量時，采用N2、順3與HC1的混合氣體，或用其中兩種或多種氣體的混合物，在1500°C高溫下對固體III族混晶氮化物進(jìn)行高溫刻蝕清除，調(diào)控刻蝕工藝，高溫分解的III族混晶氮化物液體產(chǎn)物通過本發(fā)明的裝置進(jìn)行回收，并取下收集器，進(jìn)行回收清理。
[0025]本發(fā)明的顯著優(yōu)點如下:
[0026]1、根據(jù)HVPE設(shè)備反應(yīng)環(huán)境和III族混晶氮化物的物理化學(xué)特性，提出高溫分解 III族混晶氮化物沉積物，最大限度地清除反應(yīng)腔體中直管與彎管之間的III族混晶氮化物的寄生沉積。
[0027]2、本發(fā)明的III族混晶氮化物沉積回收裝置的主槽、導(dǎo)流槽與防壁流擋圈固定連接，其結(jié)構(gòu)合理緊湊、操作簡便。主槽的槽體結(jié)構(gòu)設(shè)計更有利于槽內(nèi)液體的匯集，流出，對液體的匯聚具有良好的導(dǎo)向作用。防壁流擋圈可以有效地避免III族混晶氮化物被高溫分解后的液體產(chǎn)物噴濺或因產(chǎn)物過多而直接流進(jìn)料倉，污染反應(yīng)腔體，能有效延長HVPE設(shè)備的使用壽命，極具實用價值。
[0028]3、本發(fā)明去除并回收III族混晶氮化物所述裝置設(shè)計結(jié)構(gòu)，便于操作和檢查清理，導(dǎo)流槽為光滑管道，并與倒錐型開口面形成3°?45°，可以更好地保證III族混晶氮化物被高溫分解后的液體產(chǎn)物更徹底地流入指定區(qū)域。
[0029]4、本發(fā)明中高溫分解后的氮化物液體只在收集器中沉積，因此只需要拆下收集器，勿需拆下整體設(shè)備進(jìn)行處理，從而不但能夠有效地移除寄生沉積，同時避免了其在反應(yīng)腔體中的再次沉積，污染腔體環(huán)境，使循環(huán)系統(tǒng)連續(xù)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，提高設(shè)備的利用率，延長設(shè)備的使用壽命，更有效地降低生產(chǎn)成本。
[0030]以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的部分實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說， 在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種清除III族混晶氮化物沉積物的回收裝置，其特征在于，所述裝置包括:主槽、 固定設(shè)置在主槽中的導(dǎo)流槽和設(shè)置在主槽上方的防壁流擋圈、及與導(dǎo)流槽連接的收集器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種清除HVPE設(shè)備中III族混晶氮化物沉積物的回收裝置， 其特征在于，所述主槽的槽體橫截面光滑，具有向?qū)Я鞑鄯较騼A斜的凹槽，且凹槽開口呈倒 錐型。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種清除III族混晶氮化物沉積物的回收裝置，其特征在于， 所述導(dǎo)流槽為光滑管道，并與凹槽的倒錐型開口面形成彎曲弧度為3°?45°。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種清除III族混晶氮化物沉積物的回收裝置，其特征在于， 主槽、導(dǎo)流槽與防壁流擋圈固定連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種清除III族混晶氮化物沉積物的回收裝置，其特征在于， 所述收集器可以拆卸清理。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種清除III族混晶氮化物沉積物的回收裝置，其特征在于， 所述主槽、防壁流擋圈、導(dǎo)流槽及收集器，都具有抗氧化、耐應(yīng)力、耐腐蝕開裂、耐高溫和抗 硫化的優(yōu)良性能，其材質(zhì)可以是但不限于不銹鋼材質(zhì)。7.—種清除III族混晶氮化物沉積物的方法，其特征在于，在高溫條件下，采用腐蝕性 氣體對III族混晶氮化物具有腐蝕分解作用，把沉積在HVPE反應(yīng)腔體內(nèi)的III族混晶氮化 物等固體副產(chǎn)物進(jìn)行高溫分解，產(chǎn)物通過權(quán)利要求1的所述的裝置進(jìn)行回收再利用。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種清除III族混晶氮化物沉積物的方法，其特征在于，所述 腐蝕性氣體，是指N2、H2、HC1以及NH3，或其中兩種或多種氣體的混合物。
【文檔編號】H01L21/02GK105990182SQ201510050675
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月31日
【發(fā)明人】劉南柳, 李春霞, 趙紅軍, 張國義
【申請人】東莞市中鎵半導(dǎo)體科技有限公司