一种氮化物单晶生长装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体技术领域，具体地说是一种氮化物单晶生长装置。
【背景技术】
[0002]近年来，3B族氮化物由于发光性能优异，在发光领域具有极大的应用价值。氮化镓作为3B族氮化物的代表材料之一，具有带隙宽、热导率高、化学稳定性好等特点，在高频大功率器件等应用领域具有广阔的前景。
[0003]目前，商业化制备氮化镓半导体材料的主要方法是氢化物气相外延法(HVPE)，虽然生长速率较高，但晶体质量仍有待于进一步提高。为提高晶体质量，研宄者致力于研宄其他氮化镓单晶生长方法，如高温高压法(HPNS)、钠流法(Na Flux)和氨热法(Ammothermalgrowth)等。相比较其他方法，钠流法的生长条件相对温和且晶体质量较高，具有较大的应用前景。
[0004]最新研宄表明，通过局部加热方式，在溶液内部不同区域之间产生较大温差，可在不同温度区域之间产生热对流，但由于是局部加热，使得溶液的流向没有定性，即该对流是无序的，这种无序的热对流难以生长高质量的氮化镓单晶。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种氮化物单晶生长装置，能够引导溶液进行定向流动，规整了无序的热对流，产生有序、可控的热对流。
[0006]为了解决上述技术方案，本发明采取以下技术方案:
一种氮化物单晶生长装置，包括反应釜，该反应釜内填充有溶液，反应釜内底部设有晶种模板，所述反应釜内部设置有完全浸没在溶液中的引导溶液定向流动的溶液流向引导装置，反应釜底面和侧壁周围均设有加热器。
[0007]所述溶液流向引导装置为中空管体，该中空管体底部固定在反应釜底面，该中空管体侧壁下部设有导通孔。
[0008]所述中空管体的侧壁上沿该中空管体的轴线对称设置有导通孔。
[0009]所述中空管体的形状包括但不限于圆管状、方管状、锥台状。
[0010]所述中空管体上的导通孔的形状包括但不限于圆形、方形、椭圆形、棱形。
[0011]所述反应釜侧壁周围设置的加热器包括上下分布的上加热器和下加热器。
[0012]所述加热器的加热方式包括但不限于电阻加热方式、射频加热方式、红外加热方式。
[0013]所述晶种模板是蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底或者硅锗衬底；或者是相应的氮化物自支撑衬底；或者是生长于异质衬底上的氮化物复合衬底；所述衬底是c面、非极性面或半极性面。
[0014]所述晶种模板为水平放置；或者是竖直放置；或者与水平方向呈一定角度放置。
[0015]本发明通过在反应釜内设置溶液流向引导装置，规整了无序的热对流，产生有序、可控的热对流，在不需要搅拌叶片和复杂的加热系统的情况下，实现溶质的有序流动，带动反应釜内的溶液上表面高浓度的N充分参与反应。形成的晶体缺陷少、厚度均匀，且生长速度有效提尚。并且具有以下优点。
[0016]1.形成了有序对流，使溶液上表面高浓度N充分进入溶液内部参与反应，降低晶体N空位等缺陷，晶体质量高。
[0017]2.使溶液形成可控对流，可调控流速及流向，有利于降低晶体表面骼晶现象，提尚晶体厚度均勾性。
[0018]3.有序、可控对流一方面增大了晶体生长速度，另一方面降低了气液界面多晶层，有效提尚反应物利用率。
[0019]4.流向引导装置安置方便，形状可变，参数可调，可以应对各种实际生产要求，作出相应调整。
【附图说明】
[0020]附图1为本发明实施例一的溶液流向状态示意图；
附图2为本发明实施例一中晶种模板的设置结构示意图；
附图3为本发明实施例一的溶液流向引导装置的立体结构示意图；
附图4为本发明实施例二的溶液流向状态示意图；
附图5为本发明实施例二的溶液流向引导装置的立体结构示意图；
附图6为本发明溶液引导装置的另一实施结构示意图；
附图7为本发明溶液引导装置的另一实施结构示意图；
附图8为本发明溶液引导装置的另一实施结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的描述。
[0022]如附图1和2所示，本发明揭示了一种氮化物单晶生长装置，包括反应釜，该反应釜内填充有溶液，反应釜内底部设有晶种模板，反应釜内部设置有完全浸没在溶液中的引导溶液定向流动的溶液流向引导装置，反应釜底面和侧壁周围均设有加热器。其中，在反应釜的侧壁周围可设置多个加热器，如由上往下设置至少两个加热器，并且该两个加热器通常都是间隔设置。加热器可以对反应釜侧面整体加热；也可以均匀分布在反应釜侧面，形成局域化加热；还可以是在反应釜侧面呈上下分布，形成上下分布的区域化加热。加热器的加热方式包括但不限于电阻加热方式、射频加热方式、红外加热方式。反应釜底部的加热器与反应釜侧壁的加热器的加热温度可相同或者不同。
[0023]溶液流向引导装置为中空管体，该中空管体底部固定在反应釜底面，该中空管体侧壁下部设有导通孔，该导通孔设置有多个。并且呈对称设置，即中空管体的侧壁上沿该中空管体的轴线对称设置有导通孔。该中空管体可为圆管状、方管状或锥台状，或者其他形状，还可以是中间部位较窄而上部和下部较宽，或者中部区域较宽而上部和下部较窄，或者是其他形式，在此并无限定。导通孔的形状也可以根据实际需要进行灵活设定，如导通孔为圆形、方形、椭圆形或棱形，或者其他形状。中空管体不同的形状，能够调控溶液流动的方向，而导通孔的形状和大小，可以调控溶液进入中空管体的流速，对晶体生长进行可控调节。对于中空管体的高度、大小尺寸，导通孔的大小尺寸，在此并无特殊限定，根据反应釜内部空间的大小及溶液的填充程度，并根据晶体生长需求可灵活选择设定。
[0024]此外，晶种模板是蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底或者硅锗衬底；或者是相应的氮化物自支撑衬底；或者是生长于异质衬底上的氮化物复合衬底；所述衬底是c面、非极性面或半极性面。晶种模板为水平放置；或者是竖直放置；或者与水平方向呈一定角度放置。
[0025]下面以具体的实施例进行说明。
[0026]实施例一，如附图1?3所示，溶液流向引导装置130为中部窄、上部和下部较宽的中空管体，反应釜100