独立的金属源系统向半导体生长设备提供金属源气体的方法

摘要

本发明提供一种氮化镓基材料生长所需要的金属源气体，利用金属的三氯化物作为源材料，通过载气输运并混合反应得到所需的源气体。本发明将一定量金属的三氯化物放置于石英腔加热，并以氢气、氮气、惰性气体或者它们的混合气体作为载气，调节载气的流量即可获得需要的三氯化物流量，转化气体后输运至材料生长系统，生长氮化镓基半导体材料。本发明的外置的金属源系统可以减小半导体生长系统的反应室体积，获得均匀的流场以及温场分布，降低了设备的设计与维护成本。

主权项

一种独立的金属源系统向半导体生长设备提供金属源气体的方法，该系统由气体输运系统和两级加热炉构成，其特征在于，所述系统工艺方法包括如下步骤：①、预热气体管道以及石英腔（7），参数是A加热带（1）温度：80～600℃，B加热带（2）温度：500～1000℃，C加热带（3）温度：500～1000℃，一级石英腔加热丝温度：80～600℃，二级石英腔加热丝温度：500～1000℃，用此典型温度预热30分钟；②、将一定量金属的氯化物GaCl3、InCl3或者AlCl3放置于一级石英器皿中，加热一级石英器皿至温度：80～100℃，使其中的氯化物处于熔融状态；③、打开连接到A气路（11）的氮气和氢气，打开气动阀（10），使其进入一级石英腔作为载气，流量是氮气：0～1000sccm、氢气：0～1000sccm，以氢气、氮气或者两者的混合气体作为载气，压力控制器（8）用来稳定石英腔内气体压力位设定值，压力设置为：500～1500Torr，保持一级石英器皿恒温恒压，一定的温度下熔融的氯化物具有固定的饱和蒸汽压，打开连接至B气路（12）的氮气和氢气，此路气体作为补足载气，用于平衡反应室内的气流，B气路（12）的气体流量是氮气：0～5000sccm、氢气：0～5000sccm，调节载气的流量即可获得需要的氯化物流量，以氢气、氮气或者两者的混合气体作为载气，载气通过熔融的氯化物后带出一定量的氯化物气体；④、在载气携带下的氯化物被输运至二级石英腔，在高温下氯化物与足量氢气混合后反应，完全转化为外延生长所需要的氯化物源气体后输运至外延生长系统的反应室，持续的金属源气体在载气的携带下进入半导体材料生长设备；⑤、材料生长结束后，关闭连接至A气路（11）的氮气和氢气，关闭气动阀（10）、关闭加热炉和关闭A加热带（1），打开B加热带（2）和C加热带（3），温度设置为是B加热带（2）：500～1000℃，C加热带（3）：500～1000℃，打开连接至B气路（12）的氮气和氯化氢气体，高温下利用氯化氢气体对输运管道进行刻蚀，防止金属源材料沉积在气路管道内。