JPH03181123A - 気相成長法 - 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】 〔技術分野〕 本発明は、有機金属材料を気相成長させる方法（Ｍ　Ｏ
ｃ　Ｖ　Ｄ法）に関する。

〔従来技術〕

Ｍ　ＯＣＶ　Ｄ　（Ｍｅｔａｌ　ｏｒｇａｎｉｃ　Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ　ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法は
有機金属材料を原料とした気相成長法であり、化合物半
導体等のエピタキシャル成長実現のため近年多く用いら
れている手法である。

この方法は、具体的には溶融状態（液状）の有機金属材
料（原料）中に原料輸送用ガス（キャリアガス）を吹き
こみ、得られた混合ガスを気相成長室に送って有機金属
材料の気相成長を行わせ、化合物半導体の成長膜を製造
する方法である。

そして、ＭＯＣＶＤ法による前記成長膜の特性が劣化す
る原因としては種々の説が唱えられているが、おおむね
それは原料の輸送に律則されるものといわれている。原
料の輸送に関連する因子としては、原料の濃度、キャリ
アガス流量、操作圧力等があげられる。

特開平１−２０５５１８号公報の技術においては、成長
膜の特性劣化の原因は、成長室内における原料とキャリ
アガスの流れであるとしている。しかし、この方法は装
置の大型化につながり、かつ操作因子が増加するために
成長の機構が複雑化する等の問題がある。

一方、第１図は、従来の典型的なＭＯＣＶＤ装置であっ
て、収納容器（シリンダと略す）５に原料（有機金属材
料）を充填した状態で容器ごと恒温槽３に挿入し温度制
御するものであるが、従来のＭＯＣＶＤ法では、原料を
輸送するためのガス（キャリアガス）と液状（溶融また
は融液状態）の有機金属材料との接触時における温度差
については全く注意が払られれていない。

従来法によれば、収納容器内において温度制御された原
料と、室温であるキャリアガスがそのままの温度で直接
接触するため成長室に送られる混合ガス中の原料である
有機金属材料の量にムラが発生し、結局、成長膜の組成
化が一定せず、成長じた化合物半導体を発光素子に応用
した場合には発光効率や発光強度等の素子特性の劣化を
ひきおこしていることが判明した。

〔目　　的〕

そこで、本発明の目的は、キャリアガスと有機金属材料
が接する時点での温度変化を防止し、有機金属材料の正
確な供給量制御を可能とする方法を提供する点にある。

〔構　　成〕

本発明は、容器内に収納された液状の有機金属材料中に
キャリアガスを導入することにより、前記有機金属材料
と前記キャリアガスとの混合ガスを形成して気相成長室
に供給し、前記有機金属材料を気相成長させる気相成長
法において、前記液状の有機金属材料中に導入されるキ
ャリアガスの温度を前記液状の有機金属材料の温度とほ
ぼ同じ温度に保持されるように温度制御を行うことを特
徴とする有機金属材料の気相成長法に関する。

導入されるキャリアガスの温度を容器内に収納された溶
融状態（液状）の有機金属材料の温度とほぼ同一の温度
に制御するための手段に制限はないが、有機金属材料を
加熱している熱源との間で熱交換を行わせるのが好まし
い。

とくに、有機金属材料を収納する容器にキャリアガスと
の熱交換を行わせる機能を付設することが好ましい。

このようにすることにより、キャリアガスが熱交換器を
通過する過程で有機金属材料の温度に近イ寸き温度差が
非常に小さい状態で接触する。

これにより有機金属材料とキャリアガスが同温度で接触
するため材料の温度変化が防止でき、容器内を常時一定
の蒸気圧に維持することができる。

キャリアガスの熱交換を行う熱交換器は、ガスが通過す
る過程で十分な熱交換が行えるもので、かつ簡易に作成
ができコンパクトな形状のものとした。ガスの熱交換を
十分に行うためには、ガスの滞在時間が長くなければな
らない。

そのために本発明における熱交換器は、キャリアガスが
流れる主管に比べてコンダクタンスが非常に小さい細管
を数十たん螺旋状に巻いたものや、数ミリの厚さのステ
ンレス板を数ミリの間隔で交互にフィン状に並べたもの
とすることができる。

本発明で使用する有機金属材料を例示すると、ジメチル
亜鉛、ジエチル亜鉛、ジメチルいおう、トリメチルガリ
ウム、トリメチルアルミニウム、ジエチルマンガン、ビ
スシクロペンタジェニルマンガン等を挙げることができ
る。とりわけ、室温付近の温度で得られる蒸気圧で使用
できる有機金属材料が好ましい。

〔実施例〕

実施例−１ 第２図を参照して説明する。有機金属材料を収納する容
器はステンレス製のシリンダー５であり、その外周に外
径１／８インチのステンレス製のジャケット管４を３０
周巻き付けたキャリアガスの熱交換器で構成され、全体
を電子恒温槽３内に保持することにより温度制御する。

２の方向から導入するキャリアガスは、熱交換器を通過
する過程で室温から電子恒温槽３の制御温度付近まで温
度変化し、キャリアガスと有機金属材料がほぼ同温度で
接触する。

この装置を用い、ＤＥＺｎ、即ち（Ｃ２Ｈ５）−Ｚｎと
ＣＰＭ、即ち（０２Ｈ，）２Ｍｎの有機金属材料とＨ２
Ｓ／Ｈ２ガスを原料として作成したＺｎ　Ｓ　：　Ｍ　
ｎを発光層材料とした薄膜ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　ｌｕ
ｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）素子においては、５　Ｋ　Ｈｚ　
駆動で５０００ｃｄ／　ｍ、５Ｑｍ／Ｗの高輝度、高発
光効率が得られた。

実施例−２ 第３図を参照して説明する。有機金属材料を収納する容
器はステンレス製のシリンダー５であり、その内部にフ
ィン４′　を多数設けた熱交換器を内蔵している。熱交
換器は、厚さ１ミリメートルのステンレス板を３ミリメ
ートル間隔で配置し、ステンレス板の面積に対して１／
１００の面積の開口部を図示の如く交互に配列した形状
よりなる。このシリンダーは、電子恒温槽３で温度制御
する。

キャリアガスは２の方向から導入し、熱交換器を通過す
る過程で室温から電子恒温槽の制御温度付近まで温度変
化し、有機金属材料とキャリアガスがほぼ同温度で接触
する。この装置を使用しても、はぼ実施例−１と同様の
結果が得られた。

〔効　　果〕

以上の様に本発明によるシリンダー形状とすることで、
本発明により温度差が非常にちいさい状態でキャリアガ
スと有機金属材料が接触することが可能となる。第４図
は、従来のＭＯＣＶＤ法（第１図）と本発明による実施
例−１の方法（第２図）において、それぞれキャリアガ
スを流す前と後とでの有機金属材料の温度変化の様子を
表わす。図示のように有機金属材料を０℃に維持した場
合、本発明におけるシリンダー内部の有機金属材料は、
温度変化がみられない。これに対して、従来法のシリン
ダー内部の有機金属材料では約５℃の温度上昇が見られ
た。

この結果から１本発明による方法は従来の方法と比較し
てより正確に供給量制御ができる方法であるといえる。

化合物半導体を２つの原料系で成長する場合。

通常は片方の原料を気体原料とし、他方を有機金属材料
とする。気体原料の供給量が正確に制御されている場合
、有機金属材料の供給量の予測値からズレが成長じた化
合物半導体の組成比のズレとなる場合もある。従って、
正確な供給量制御ができる本発明による方法は化合物半
導体成長に、より適していることは明らかである。

以上のように本発明によれば、原料の供給量を正確に把
握でき所望の組成比の化合物半導体を簡易な方法により
得ることが可能となる。その結果、良好な特性を示す素
子が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のＭＯＣＶＤ法を実施するために使用さ
れている装置であり、第２図は、本発明の実施例−１を
、第３図は、本発明の実施例−２を実施するために使用
する装置である。 第４図は、第１図の装置を用いた従来法と第２図の装置
を用いた本発明とにおける容器内の有機金属材料の温度
変化を示すグラフである。 ２・・・キャリアガス導入方向 ３・・・電子恒温槽 ４・・・ジャケット管 ４′・・・フィン ５・・・有機金属′材料の収納容器 第 図 第３ 図 ↑ （ａ入間始） 時 間（分）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、容器内に収納された液状の有機金属材料中にキャリ
   アガスを導入することにより、前記有機金属材料と前記
   キャリアガスとの混合ガスを形成して気相成長室に供給
   し、前記有機金属材料を気相成長させる気相成長法にお
   いて、前記液状の有機金属材料中に導入されるキャリア
   ガスの温度を前記液状の有機金属材料の温度とほぼ同じ
   温度に保持されるように温度制御を行うことを特徴とす
   る有機金属材料の気相成長法。