JPH01152734A - 蒸発器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 エピタキシャル成長用の原料蒸発器に関し、ＭＯＣＶＤ
法と呼ばれるエピタキシャル成長法に於いて、反応管内
に導入される原料ガス濃度（原料ガス分圧）が所定の値
に制御されて導入されるようなバブラの提供を目的とし
、 温度制御手段を具備した気相エピタキシャル成長用のソ
ース液体を収容する原料容器と、該原料容器に連通管で
連なる熱交換器と、該熱交換器の周囲に設けられた温度
制御手段とよりなり、前記熱交換器の温度を原料容器の
温度より低温度に制御することで、前記原料容器内で原
料液体の成分を担持し、更に熱交換器を通過して反応管
内に導入されるキャリアガス中の原料ガスの蒸気圧を、
前記熱交換器の温度に対応した所定の値の蒸気圧となる
ように制御することで構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はエピタキシャル成長用の原料蒸発器に係り、特
に原料ガス濃度（原料ガス分圧）が所定の値に制御され
た状態で反応管内に導入されるようにしたエピタキシャ
ル成長用蒸発器に関する。

赤外線検知素子の形成用基板として、カドミウムテルル
（ＣｄＴｅ）のような化合物半導体基板を用い、該基板
上にエネルギーバンドギャップの狭い水銀・カドミウム
・テルル（ＨＰ＋−ｘＣｄＸＴｅ）の化合物半導体結晶
を形成するに当たっては、いわゆるＭＯＣＶＤ法（有機
金属ＣＶＤ法）と呼ばれる気相エピタキシャル成長法が
用いられている。

このようなＨｇ＋−ｘ　Ｃｄｘ　Ｔｅの化合物半導体結
晶を気相エピタキシャル成長するには、石英よりなる反
応管内に設けたグラファイト製のサセプタ上にＣｄＴｅ
基板を設置し、該反応管内にキャリアガスとしての水素
ガスと、水銀（Ｈｇ）、ジメチルカドミウム（（Ｃ１１
３）　ｚｃｄ　）　、ジエチルテルル（（ＣｚＨｓ）　
ｚＴｅ　）を担持した水素ガスよりなる原料ガスを導入
し、前記サセプタを加熱することで反応管内に導入され
た原料ガスを分解し、基板−ヒにＨｇ、−ＸＣｄ、　Ｔ
ｅの化合物半導体結晶をエピタキシャル成長している。

ところで、このようなジメチルカドミウムや、ジエチル
テルルの原料ガスは腐蝕性のガスであり、またｌｉ＋７
のガスは高温に保たないと、所定の蒸気圧を有しないの
で、蒸発器および反応管に連なるガス配管は１００〜３
００°Ｃの高温に加熱し、導入されるガスを加熱して反
応管内に導入している。

〔従来の技術〕

従来の蒸発器は、第３図の説明図に示すように、恒温槽
１の内部に石英製の原料容器２が収容され、この容器２
内に水銀のような常温では液体のエピタキシャル成長用
のソースとなる原料液体３が収容されている。

この原料容器２内には原料液体３内に導入されるように
石英管よりなるガス導入管４が挿入され、該ガス導入管
４には電動弁、或いは電磁弁より成るガス停止用バルブ
５が配設され、そのガス導入管４の端部Ａは図示しない
がマスフローメータのような流量計を介してキャリアガ
スとしての水素ガスが充填されている水素ガスボンベに
連なっている。また更に原料容器２内には石英管よりな
るガス導出管６が設けられ、その端部Ｂは図示しないが
、エピタキシャル成長用反応管に連なっている。尚、図
示しないがガス導出管６の周囲ば１００〜３００°Ｃの
温度に保温するように保温用ジャケットで被覆されてい
る。

このような蒸発器を用いて原料ガスを反応管内に導入す
る場合に付いて述べると、バルブ５を開いて水素ガスボ
ンベからの水素ガスを流量計を用いて所定の値に制御し
た状態で、原料容器２内に導入し、液体の水銀３内に水
素ガスを導入し、該水銀を担持した原料ガスをガス導出
管６を通じて反応管内に導入する。ところでこの水銀は
蒸気圧が大であるので、水銀の温度を所定の温度に制御
しないと、水素ガスに含有される水銀の濃度が変化し、
この濃度の変化した原料ガスを反応管内に導入してエピ
タキシャル成長するとエピタキシャル層の組成が変動す
る恐れがあるので、原料容器２の周囲に設けた恒温槽ｌ
で水銀の温度を所定の温度に制御している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

然し、従来の蒸発器では該原料容器２内に導入される水
素ガスよりなるキャリアガスの温度は制２１１１されて
おらず、そのため、このキャリアガスの温度の変動によ
って、水銀を担持した水素ガスの原料ガスの温度が変動
する。

ここでキャリアガスの温度が変動すると、この温度変動
を生じたキャリアガスを蒸発器に導入し、このキャリア
ガスを蒸発器内の原料液体内に導入してこのキャリアガ
スに原料液体の成分をガス状にして担持させた場合、そ
のキャリアガスの温度変動によって原料液体より蒸発す
るガスの蒸気圧が変動し、それによってキャリアガスに
担持された原料ガスの濃度が変動し、所定の値に制御さ
れない問題がある。

本発明は上記した問題点を解決し、原料容器内に導入さ
れるキャリアガスの温度の温度が変動した場合でも、そ
の温度変動の影響を受けないようにして、原料液体が蒸
発するガスの蒸気圧が変動しないようにし、キャリアガ
スに担持される原料ガスの濃度が所望の値と成って反応
管内に導入されるようにしたエピタキシャル成長用蒸発
器の提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の蒸発器は第１図に示すように、温度制御手段１
１を具備したエピタキシャル成長用の原料液体１２を収
容する原料容器１３と、該原料容器１３に連通管１４で
連なる熱交換器１５と、該熱交換器１５の周囲に設けら
れた温度制御手段１６とよりなり、前記熱交換器１５の
温度を原料容器１３を制御する温度より低温の温度に制
御することで、前記原料容器１３内で原料液体１２の成
分を担持し、更に熱交換器１５を通過して反応管内に導
入される原料ガスの蒸気圧を、所定の蒸気圧となるよう
に制御することで構成する。

〔作　用〕

本発明の蒸発器は、原料容器１３内の原料液体１２の温
度を温度制御手段１１によって所定の温度に成るように
制御する。すると原料容器１３内は温度制御手段１１で
制御された温度の原料液体１２の飽和蒸気で満たされる
。そして熱交換器１５の温度制御手段１６の温度を原料
液体の飽和温度より低くなるように保つことで、原料液
体より蒸発したガスの一部が、熱交換器１５に擬固しで
付着する。そのため、常に熱交換器１５の温度に対応し
た原料液体の蒸気圧の圧力を有する原料ガスが反応管内
に導入されるので、この原料ガスの反応管内に於ける分
圧が一定となり、該ガスの濃度が所定の濃度に制御口さ
れた原料ガスが、反応管内に導入されるのでエピタキシ
ャル成長の成長速度や、形成されるエピタキシャル結晶
の組成が安定して形成される。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の一実施例につき詳細に説明
する。

第２図は本発明の蒸発器の一実施例の説明図で、第１図
と同等な部分には同一の記号を付す。

図示するように本発明の蒸発器は、水銀よりなる原料液
体１２を内部に収容し、ヒータよりなる温度制御手段１
１で周囲を被覆された原料容器１３と、該原料容器１３
と連通管１４で接続され、ヒータよりなる温度制御手段
１６で周囲を被覆された熱交換器１５とよりなる。この
熱交換器は通常自動車のラジェータに使用しいる物と同
様な原理で、導入されるガスの内、成る温度以上のガス
は凝固させて除去する装置である。

更に原料容器１３内には電動バルブや、電磁バルブ等の
バルブ１７を配設したガス導入管１８が、その先端部Ｃ
が原料液体１２内に導入され、他端部りは流贋計を介し
て水素ボンベと接続されている。また熱交換器１５より
ガス導出管１９が導出され、その端部Ｅは反応管に接続
されている。

更に前記連通管１４やガス導出管１９の周囲は保温用ジ
ャケット２０にて被覆されている。

このような本発明の蒸発器を用いてエピタキシャル成長
の作業を行う場合について述べる。

第１図で原料容器１３の周囲のヒータ１１の温度を水銀
の飽和蒸気圧に対応した飽和温度の１６４°Ｃに対して
１６４±０．６°Ｃの温度に設定する。このようにする
ことで原料液体１２の温度は１６３．４〜１６４．６°
Ｃの範囲になる。一方熱交換器１５の周囲のヒータ１６
の温度は１６３±０．３°Ｃの温度に設定する。

このようにすることで熱交換器の温度は１６２．７〜１
６３．３°Ｃの範囲になる。この状態でバルブ１７を開
いて水素ガスを原料容器１３内に導入する。すると原料
容器１３内で水銀を担持した水素ガスよりなる原料ガス
の温度は、１６３．４〜１６４．６°Ｃの範囲になり、
このガスが熱交換器１５内に導入されるとそのガスの一
部が凝縮されて熱交換器１５の内部に付着して除去され
、１６２．７〜１６３．３°Ｃの温度範囲の蒸気圧を有
するガスのみが常に反応管内に導入されるため、反応管
内に導入される原料ガスの分圧は一定となり、従って反
応管内に導入される原料ガスの濃度も一定の値に制御さ
れガスが反応管内に導入される。

このようにすることで、反応管内に一定の濃度（一定の
分圧）に制御された原料ガスが導入されるので、本発明
の蒸発器を用いてエビタキシャル成長を行うと、形成さ
れるエピタキシャル結晶の混晶の組成比、キャリア濃度
、膜厚等が所定の値に制御され、高品質のエピタキシャ
ル結晶が得られる。

〔発明の効果］ 以−ヒの説明から明らかなように本発明によれば、混晶
の組成比、キャリア濃度、膜厚等が所定の値に制御され
た高品質のエピタキシャル結晶が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蒸発器の構成図、 第２図は本発明の蒸発器の一実施例の説明図、第３図は
従来の蒸発器の説明図である。 図において、 １１．１６は温度制御手段（ヒータ）、１２は原料液体
、１３は原料容器、１４は連通管、１５は熱交換器、１
７は電動バルブ、１８はガス導入管、１９はガス導出管
、２０は保温用ジャケントを示す。 ＋仝θ励王肩羞のルへｍ 第１図 、４−完θ心率、ちレー欠承イクＪ’Ｑ　ｉｌ朗肥第２
図 校／（／１．１Ｍ発朱色設明図 第３図　□

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　エピタキシャル成長用のソース液体内にガスを導入し
   、該ガスにソース液体の成分を担持した原料ガスをエピ
   タキシャル成長用反応管内に導入する装置であって、 エピタキシャル成長用の原料液体（１２）を収容する原
   料容器（１３）と、該原料容器（１３）に連通管（１４
   ）で連なる熱交換器（１５）とよりなり、 前記熱交換器（１５）の温度を原料容器（１３）の温度
   より低温度に制御することで、前記原料容器（１３）内
   で原料液体（１２）の成分を担持し、更に前記熱交換器
   （１５）を通過して反応管内に導入される原料ガスの蒸
   気圧を、前記熱交換器（１５）の温度に対応した所定の
   値の蒸気圧となるように制御することを特徴とする蒸発
   器。