尾气中镓源回收装置、尾气处理装置及HVPE反应器制造方法及图纸

本发明专利技术属于半导体材料技术领域。本发明专利技术公开了一种尾气中镓源回收装置，回收装置包括腔体及设于腔体内的回收容器；腔体内壁顶面为弧形；回收装置内部的温度为300

【技术实现步骤摘要】
尾气中镓源回收装置、尾气处理装置及HVPE反应器


[0001]本专利技术属于半导体材料
，尤其是涉及一种尾气中镓源回收装置、尾气处理装置及HVPE反应器。

技术介绍

[0002]金属镓是氮化镓生长的贵重原材料之一，通过HVPE设备进行氮化镓外延生长工艺过程中，具体存在以下几种反应：
[0003]2Ga(l)+2HCl(g)
→
2GaCl(g)+H2(g)，
[0004]GaCl(l)+2HCl(g)
→
GaCl3(g)+H2(g)，
[0005]GaCl(g)+NH3(g)
→
GaN(s)+HCl(g)+H2(g)，
[0006]3GaCl(g)+2NH3(g)
→
2GaN(s)+GaCl(g)+3H2(g)；
[0007]此外，在反应中剩余或生成的HCl与NH3也会发生如下反应生成NH4Cl，
[0008]HCl+NH3→
NH4Cl。
[0009]因反应效率问题，其生成的尾气中含有反应过剩的镓源。将混合在尾气中的镓源提取重复利用，在产业化生产中更有利于成本控制。
[0010]通常HVPE设备尾气中的镓源回收存在以下难点：1.镓滴聚集区域广，比较分散，局部区域形成薄膜吸附在石英件上，很难集中收集；2.回收后的镓源杂质偏多，因镓滴分布在不同温度梯度内，而不同温度梯度内的尾气沉积差异很大，导致回收后的镓源混合了很多的尾气沉积。
[0011]现有技术中，针对HVPE工艺合成氮化镓所产生的尾气，仅仅只针对其中的氯化铵等成分进行处理，主要是除去其中的氯化铵防止氯化铵遇冷结晶堵塞管道；如王超在“大尺寸氢化物气相外延HVPE设备控制系统的研究与应用”中涉及了尾气处理系统，但是其也仅仅如现有常规技术中的尾气处理方式，涉及了除去氯化铵的相关工艺，其并没有涉及在尾气中直接回收镓源的相关
技术实现思路
；又如中国专利CN106367733A于2015年7月24日公开了一种清除HVPE设备管道尾气沉积物的装置及方法，其中也仅仅针对HVPE尾气中的氯化铵进行了处理，并没有在尾气中对其中的镓源进行回收。上述镓源的回收都设置于尾气处理后，尾气处理完成后再对镓源进行提纯处理，但是如上文记载，这样处理后获得的镓源中混合了较多的尾气沉积，导致镓源的提纯难度较大，提纯效率较低。

技术实现思路

[0012]为了解决上述问题，实现提高镓源回收效率及回收后镓源纯度，本专利技术利用尾气沉积分解温度和尾气中镓源富集温度不同并且镓源能够在相应温度区间沉积和收集的原理，提供了一种能够实现尾气中部分高纯镓源回收再利用的尾气中镓源回收装置；本专利技术还提供了一种包含上述尾气中镓源回收装置的尾气处理装置及包含该尾气处理装置的HVPE反应器。
[0013]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0014]一种尾气中镓源回收装置，其包括腔体、设于腔体内的回收容器以及温控装置；腔体内壁的顶面为向下延伸至回收容器中的连续面，温控装置控制腔体内壁顶面的温度，使得该腔体内壁顶面的温度满足尾气中的镓源凝结为液滴附着于顶面上，且尾气中的其它气体维持气态，当尾气进入镓源回收装置后，尾气中的镓源气体在腔体内壁顶面上凝结为液滴，并在重力的作用下沿腔体内壁滑入所述回收装置中。
[0015]HVPE工艺生产氮化镓之后的尾气中，含有以金属镓为主要成分的镓源及包含氯化铵在内的其他杂质，其中的镓源是本专利技术富集回收的目标；在本专利技术中设置回收装置中包含温控装置，控制腔体内的温度，使得当尾气进入所述镓源回收装置后，尾气中的镓源，主要是GaCl气体，在所述腔体内壁顶面上凝结为液滴，特别是凝结附着在内壁的顶面，随着镓源液滴的不断凝结附着，镓源液滴不断变大，最终在重力作用下，顺着腔体的内壁滑入入回收容器中，在回收容器中的镓源，顺着回收容器流动并被收集。本专利技术的重点在于腔体中的温控装置，其控制腔体中尾气处于合适的温度，这一温度需要满足镓源能够在内壁附着并形成相应的液滴，而除镓源外的杂质，主要是氯化铵，仍处于气态形式，无法在内壁发生凝结和沉积，这样能够减少混入镓源液滴中的杂质，起到富集提纯的作用。在本专利技术设置的温度区间范围具有更高的镓源回收效率，同时也能保证回收获得的镓源具有更少的杂质含量。
[0016]作为优选，回收容器设于腔体内的两侧和/或中部位置，该回收容器具有和腔体内壁相对设置的夹持面，夹持面的底部与腔体内壁夹持，从而形成该回收容器的容置空间。
[0017]通常而言，为了更好的收集回收装置中凝结得到的镓源液滴，一定需要在腔体的两侧设置回收容器，以便于收集沿着侧壁流下的镓源液滴；而对于需要提高回收效率的情况，可以在腔体中部也设置回收容器，此时需要对腔体的内壁顶面进行相应的重新设计，增加相应的连续面以满足回收镓源的目的。
[0018]内壁顶面至少延伸至回收装置中回收容器的顶面位置，这样可以使得在内壁顶面凝结附着的镓源液滴沿着内壁顶面流入回收容器中，而不是流至回收容器外；在有需要时，弧形内壁顶面也可以延伸至回收容器内成为回收容器的一个侧壁或内部结构。
[0019]回收容器与腔体的内壁顶面相互配合，承接在内壁顶面沉积凝结并顺着内壁流下的镓源。回收容器可以设于腔体内壁的两侧位置，沿着腔体的侧壁设置，此时腔体内壁顶面至少延伸至回收容器的顶端，或者延伸至回收容器内与回收容器的侧壁成为一体；回收容器也可以设于腔体的中间位置，此时腔体内壁顶面分成两部分，两部分弧形的腔体内壁顶面形成类似“V”字形的弧形结构，该弧形结构的底端延伸至回收容器的顶面，使得凝结的镓源液滴流入回收容器中；也可以根据需要将该弧形结构的底端延伸至回收容器的内部；当然，也可以根据需要设置若干个类似的“V”字形的弧形结构及回收容器。
[0020]作为优选，腔体上设有至少一个进气口及至少一个出气口。
[0021]作为优选，容置空间的底部具有从进气口至出气口逐渐向下的倾斜设置。
[0022]本专利技术中的尾气中镓源回收装置，可以根据需要连接一个HVPE反应腔，也可以连接多个HVPE反应腔；可以与一个尾气后续处理装置相连，也可以与多个尾气后续处理装置相连。此外，此处的进气口也可以作为作为热源的气体的进气口。
[0023]回收容器底部倾斜设置，可以使得经过凝结汇聚后的镓源能够顺着回收容器进行流动便于后续的收集。具体而言，回收容器底部可以顺着尾气流动方向倾斜，也可以逆着尾
气流动方向倾斜，对于特殊情况也可以将回收容器底部设置成“V”形的倾斜结构，甚至可以在回收容器底部设置若干的“V”形的倾斜结构；同时在上述各种倾斜结构的相应位置处设置镓源的收集口，如倾斜结构的最低端处，以便于镓源的收集。
[0024]作为优选，腔体内具有沿进气口至出气口的负压方向，负压驱动尾气从进气口向出气口移动。
[0025]作为优选，温控装置包括一热源和一温度传感器，热源设置在腔体的内部或外部，温度传感器用于检测腔体内壁顶面的温度。
[0026]作为优选，热源为热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种尾气中镓源回收装置，其特征在于：其包括腔体、设于腔体内的回收容器以及温控装置；所述腔体内壁的顶面为向下延伸至所述回收容器中的连续面，所述温控装置控制所述腔体内壁顶面的温度，使得该腔体内壁顶面的温度满足尾气中的镓源凝结为液滴附着于所述顶面上，且尾气中的其它气体维持气态，当尾气进入所述镓源回收装置后，尾气中的镓源气体在所述腔体内壁顶面上凝结为液滴，并在重力的作用下沿腔体内壁滑入所述回收容器中。2.根据权利要求1所述的一种尾气中镓源回收装置，其特征在于：所述回收容器设于腔体的两侧和/或中部位置，该回收容器具有和所述腔体内壁相对设置的夹持面，所述夹持面的底部与所述腔体内壁夹持，从而形成该回收容器的容置空间。3.根据权利要求2所述的一种尾气中镓源回收装置，其特征在于：所述腔体上设有至少一个进气口及至少一个出气口。4.根据权利要求3所述的一种尾气中镓源回收装置，其特征在于：所述容置空间的底部具有从所述进气口至所述出气口逐渐向下的倾斜设置。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐琳，蔡德敏，金超，
申请(专利权)人：苏州纳维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：