JPH079433U - バブラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 常温で液体である原料は、気相成長装置に気
体状態で供給するためにバブラ１においてキャリヤガス
を吹き込み蒸気にして輸送する。大きい泡が間欠的に潰
れると原料のキャリヤガスに含まれる濃度と圧力が変動
する。原料濃度と圧力の変動の少ないバブラ１を提供す
ることが目的である。 【構成】 バブラ１の中に細かい穴を多数有する砕泡板
１０を設ける。キャリヤガスを吹き込むことにより大き
い泡ができるがこれが砕泡板１０に当たって砕ける。多
数の細かい泡に分割される。細かい泡が壊れても原料濃
度や圧力変動が起こらない。気相成長装置の原料をこの
バブラによって供給する場合は、組成、不純物濃度など
の一定した薄膜を成長させることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は気相エピタキシャル成長装置において用いられる原料ガスのバブリ ング装置の改良に関する。気相エピタキシャル法は、加熱した基板の上に原料を 気体の状態で導き気相反応を起こし生成物を基板の上に成長させる方法である。 様々な形式がある。ガスの流れによって分類できる。ガスが上から縦に向かう縦 型の気相成長装置がある。ガスが横から水平流になって基板を通過して行く横型 の気相成長装置がある。

【０００２】 原料ガスの化合物の種類による分類もある。原料は気体にして与えなければな らない。単体で気体でない原料の場合、気体にするために化合物にする必要があ る。原料を塩化物などハロゲンにして供給するものは塩化物法、クロライド法な どという。原料を水素化物にして供給するものは水素化物法という、原料を有機 金属化合物にするものは有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）という。

【０００３】

【従来の技術】

有機金属成長法の場合、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｚｎ、などの有機金属化合物を原 料として用いる。ＴＥＧ（トリエチルガリウム）、ＴＥＡ（トリエチルアルミニ ウム）などである。これらの有機金属原料は常温で液体である。これらを気体に するためにはバブラを用いる。バブラ１は図２に示すように、原料を収容した容 器２、これを被蓋する蓋３を持つ。これに原料液体４が収容してある。蓋３を上 から下へ貫いて、キャリヤガス導入管５とガス流出管６とを設ける。ガス流出管 ６は気相成長装置７につながっている。

【０００４】 キャリヤガス導入管５は水素ガスボンベと連絡している。キャリヤガス導入管 ５のバブラ１中での終端部が原料液体４の中に漬かっている。容器２の上方の空 間は気相空間８になっている。これは原料液体の蒸気が存在する。ガス流出管６ の始端は容器２の気相空間８に挿入されている。ガス流出管６はキャリヤガスの 中に原料蒸気を含んだものを輸送する。単にキャリヤガスが静かに流れているだ けでは、気相空間８の蒸気圧が低い。するとガス流出管６を流れるキャリヤガス （水素）の原料濃度が低いままである。飽和に近い蒸気圧に保たなければ原料輸 送効率が悪い。

【０００５】 そこでキャリヤガス導入管５からキャリヤガスを勢い良く吹き出させて原料液 体を強く泡立たせる。大きい気泡９がキャリヤガス導入管５の下端からブクブク と吹き上げられる。このために原料液体が激しく攪拌される。上部の気相空間８ の蒸気圧が高まり飽和に近くなる。このような状態でガス流出管６から原料含有 キャリヤガスが気相成長装置７に送られる。原料液体を泡立たせてキャリヤガス と共に蒸気を輸送するのでバブラという。また蒸気圧が変動してはいけないので 、バブラは恒温槽にいれてあり温度が変化しないようになっている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

原料液体を泡立てるためにキャリヤガスが激しくバブラの中に送り込まれる。 キャリヤガス導入管５の直径は例えば３ｍｍ程度である。勢い良くガスを吹き込 むと泡の直径はこれの何倍にもなる。大きい泡が液中で割れて蒸気の発生を促す こともある。泡の発生と崩壊は間欠的である。大きい気泡９ができるとこれが液 面に達して潰れた時の圧力の変動が大きい。また変動により原料がさらにキャリ ヤガスの中に取り込まれて行く。これによりキャリヤガス中の原料濃度が変動す る。つまり大きな泡が潰れる時刻が間欠的であるために、ガス中の原料濃度の変 動、ガス圧力の変化を引き起こすことになる。従って、泡の潰れる時間が簡潔的 であるがために、気相成長装置７に送り込まれる原料ガスの原料濃度と圧力が変 動する。

【０００７】 原料ガスの濃度と圧力が変化するので、気相成長装置７に於いて基板に堆積す る薄膜の組成が変動する。バブラ１でキャリヤガスにより蒸気にするのはＧａ、 Ｉｎ、Ｚｎなどの金属の有機化合物であるが、これの濃度が変動すると、基板の 上に成長する薄膜の組成が時間的に変動する。また不純物ド−プの為にバブラ１ を利用する場合は、薄膜中の不純物濃度が時間的に変動することになる。組成、 不純物濃度の揺らぎは均一な組成、電気特性を持つ薄膜の成長のためには有害で ある。さらに、原料液体の分量により、変動の大きさが違う。原料液体が多い場 合は、泡が大きく成長するので、圧力変化の幅は大きくなる。原料液体が減って くると、泡の発生から崩壊までの時間が短くなる。液量が少ないので泡の発生が 盛んでも蒸気を発生する能力は衰える。ために蒸気圧が下がる。大きな泡の生成 、崩壊が間欠的、突発的であることに起因する圧力、濃度の変動を押さえるよう にしたバブラの構造を提供することが本考案の第１の目的である。原料液体の液 量の減少により、原料濃度の変化が少ないようにしたバブラの構造を提供するこ とが本考案の第２の目的である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案においては、原料液体の中であって、キャリヤガス導入管の下端より上 に小さい穴を多数穿った多孔板、或いは網板を水平に設ける。キャリヤガス導入 管から発生した大きい泡は必ずこの板に当たる。穴が小さいので、これに大きい 泡が下から当たると、細かい泡に砕ける。多孔板、網板は泡を砕く作用があるの で砕泡板とここでは呼ぶことにする。小さい泡になると、これが潰れても圧力や 濃度の大きい変動を引き起こさない。ために気相成長装置に供給されるキャリヤ ガス中の原料濃度は安定し、圧力揺らぎも小さくなる。

【０００９】

【作用】

本考案は、バブラの中に、網目または多数の穴を有する板を設け、キャリヤガ ス導入管から発生した泡を細かく砕くようになっている。大きい泡が小さい多数 の泡に分割されるので、これらの泡が割れても砕けても圧力変動は小さいもので ある。またキャリヤガスに含まれる原料濃度の変動も小さい。このために、ガス 流出管、これに続く配管、気相成長装置の内部での原料濃度、圧力変化が小さく なり、エピタキシャル成長膜の組成変動、不純物濃度の変動などが起こらない。 安定した組成、不純物濃度の薄膜結晶を成長させることができる。

【００１０】 さらにまた、大きい泡は体積に比較して小さい表面積しか持たない。ために原 料液体をキャリヤガスに混合し蒸発させる能力が小さい。ところが小さい泡はこ れに反して体積に比較して表面積が大きいので、原料液体をキャリヤガスに混合 蒸発させる能力が大きい。ためにバブラの上部空間の原料ガス分圧を飽和蒸気圧 力までに高めることができる。飽和蒸気圧にあるガスを搬送すると、常に最大濃 度の原料ガスを気相成長装置に供給することになり、原料輸送の面から見ても効 果的である。

【００１１】

【実施例】

第１図は本考案の実施例に係るバブラ１の概略縦断面図である。底のある容器 ２に蓋３が付いている。内部には原料液体４が入っている。キャリヤガスを原料 液体の中へ導入するために、キャリヤガス導入管５が設けられる。これの下端は 容器の底近くにあり、液体が減少しても液の中へキャリヤガスを導入できる。容 器２の上部の気相空間８には原料の蒸気が存在する。これを外部に取り出すため に、ガス流出管６が気相空間８に設けられる。ガス流出管６は配管を介して、外 部の気相成長装置７につながっている。

【００１２】 原料液体４の内部には多孔板または金網である砕泡板１０が設けられる。これ はキャリヤガス導入管５の下端よりは上にある。大きい泡がキャリヤガス導入管 ５の端から押し出される。大きい泡は砕泡板１０に当たり細かい泡に細分割され る。これにより、泡の表面積が増加し、キャリヤガスが原料液体を蒸発させる能 力が増加する。つまり気相空間８が常に原料蒸気について飽和蒸気圧にある。さ らに重要なことは、泡が小さく、潰れる頻度も多いのでこれがつぶれてた時の圧 力の変動が小さいということである。またキャリヤガスに混ざる原料の量が変動 しなくなる。

【００１３】 砕泡板１０の穴の大きさは泡の大きさよりも小さくする。穴を設けるための方 法は任意である。図３のように板に多くの穴を穿孔した多孔板になっていても良 い。この場合多孔板は金属、セラミック、プラスチックなど任意のものを使うこ とができる。 或いは、金属製の網を砕泡板１０としても良い。図４はこれを示す。網である ので、泡の透過効率がより高い。また泡を細かく砕くにも好適である。

【００１４】

【考案の効果】

本考案においては、バブラの中に、砕泡板１０を設け、大きい泡がこれに当た って細かい泡に砕けるようになっている。このために大きい泡が液面に出て初め て壊れるということがないようになる。圧力の変動やガス中の蒸気濃度の変化が 小さくなる。ために配管、気相成長装置へ送られる原料ガスの濃度や組成が安定 し、基板の上に形成される薄膜の組成、不純物濃度の変動が押さえられる。特性 の安定したエピタキシャル薄膜を成長させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のバブラの構造を示す断面図。

【図２】従来例に係るバブラの構造を示す断面図。

【図３】本考案において金網を砕泡板とした時のバブラ
の横断平面図。

【図４】本考案において多孔板を砕泡板とした時のバブ
ラの横断平面図。

【符号の説明】

１ バブラ ２ 容器 ３ 蓋 ４ 原料液体 ５ キャリヤガス導入管 ６ ガス流出管 ７ 気相成長装置 ８ 気相空間 ９ 気泡 １０ 砕泡板 １１ 細泡

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 常温で液体である原料液体をキャリヤガ
   スを吹き込むことにより蒸気としてキャリヤガスに含ま
   せて輸送するバブラであって、原料液体を収容する容器
   と、容器を被蓋する蓋と、原料液体に差し込まれてキャ
   リヤガスを原料液体に吹き込むキャリヤガス導入管と、
   原料蒸気を含むキャリヤガスを外部に運び出すガス流出
   管と、原料液体の内部であってキャリヤガス導入管の下
   端よりも上方に設けられ小さい穴を多数有する砕泡板と
   を持ち、キャリヤガス導入管から出た泡が砕泡板により
   細かく砕けるようにしたことを特徴とするバブラ。