JPS6293377A - 気相合成方法及びその装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は金属蒸気を原料ガスとして使用する気相合成方
法及びその装置に関し、特に、原料ガス供給部に関する
ものである。

（従来の技術） 従来の、金属蒸気を原料ガスとして使用すネ気相合成装
置を第２図に示す。反応容器１には原料金属６を蒸発す
る蒸発領域と基板８の上に反応生成物を堆積させる反応
領域とを有し、それぞれの領域を加熱する、原料金属部
ヒータ２及び基板部ヒータ３を反応容器の外周に配置す
る。蒸発領域に近い反応容器１の端部よシ、原料ガス１
０を反応領域の基板８の近くに供給する原料ガス導入管
４と、前記端部よシキャリアガス１１を原料金属６の蒸
発器に導入するキャリアガス導入管５とを設け、該蒸発
器よシ前記基板近くに金属蒸気を供給する蒸気用ノズル
７を設ける。また、反応容器の他端にはガス排出導管を
接続する。

蒸発器に収容した原料金属６はヒータ２で加熱溶融され
、融液表面上にキャリアガス１１を流してノズル７から
反応領域の基板部に原料金属蒸気が供給される。一方、
これと反応させる原料ガス１０は別の導入管４によって
反応領域に供給され、前記金属蒸気と気相合成反応を行
ない１反応生成物を基板部に堆積する。

この場合に、反応条件を調整するために原料金属蒸気の
濃度制御を必要とすることがあるが、上記装置において
は涼料金楓部ヒータを調節して原料金属融液の温度を変
えることによシ蒸気圧を制御することに々る。このよう
に温度変動をともなう制御は、温度が安定する１でにあ
る程度の時間を心安とするために即応性に欠ける。

また、反応領域が、蒸発領域の温度変動の影響を受は易
いので、２つの領域を近接することができず、また、温
度の安定を図るためにヒータを長くしなければならず、
結果的に反応容器の長尺化を避けることができない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は従来の、金属蒸気を原料として使用する気相合
成方法及びその装置の欠点を解消し、温度制御によらず
に金属蒸気のき度調整を可能とするとともに、金属蒸気
の流れの状態を変えて所望の堆積状況を得ることができ
る気相合成方法及びその装置を提供しようとするもので
ある。

（間Ｎ虚を解決するための手段） 本発明は、原料として金属蒸気を用いる気相合成方法に
おいて、キャリアガスに随伴される金属蒸気に希釈用ガ
スを添加混合して金属蒸気濃度を所定の値に制御した後
に、気相合成領域に供給することを特徴とする気相合成
方法、及び、原料金属を蒸発させる蒸発手段と、気相合
成反応生成物を基板部に析出させる反応析出手段と、前
記蒸発手段にキャリアガスを導入して金属蒸気を随伴し
、前記反応析出手段に移送する手段とを有する気相合成
装置において、前記ガス移送手段に希釈用ガス導入手段
を接続することによシ金属蒸気濃度を制御可能としたこ
とを特徴とする気相合成装置である。

ここで、希釈用ガスとは原料ガスと反応性のないもの、
あるいは、原料ガス中の成分として含まれるものであれ
ば何でもよく、キャリアガスと異なる種類のガスを用い
ることもでき、また、キャリアガスと同じガスと異なる
ガスの混合ガスを用いることもできる。

（作用） 第１図は、本発明に係る気相合成装置の断面図である。

第２図との違すは希釈用ガス１３の導入管１２を原料金
属６の蒸気用ノズル７に接続し原料金属蒸発器からキャ
リアガス１１に随伴された原料金属蒸気と希釈用ガスと
を混合した後前記ノズル７から反応領域に供給できるよ
うにした。反応領域では、別の原料ガス導入管４から供
給される原料ガスと前記原料金属蒸気とが反応して基板
８の上に反応生成物９を析出堆積する。原料金属蒸気の
濃度を調整するために、原料金属部ヒータの温度を変え
る必ｐが々く、換言すると、蒸発器内の金属蒸気圧を変
化させることなく、希釈ガスとの混合比で金属蒸気の濃
度を決定することができる。この方式を採用することに
よシ、濃度変更を広い範囲について容易に行うことがで
き、即応性も確保された。また、原料金属蒸気濃度の変
更が容易であること及びキャリアガスと異なる種類のガ
スを希釈用ガスとして基板部に導入できることなどから
原料金属蒸気の拡散速度を制御して堆積状況、特性を改
善できる。更にまた、原料金属蒸気の濃度を任意に変え
つつ、ノズルからの全ガス流量を変えることができるの
で、全ガス流量を変えることによシ、基板部の流速流れ
の状態を変え、所望の堆積状況、特性を得ることかでき
る。

（実施例） 次に、本発明の１つの実施例である第１図の気相合成装
置を用いて、下記の反応式によシＺｎ８ｅ　　をｃｖｎ
合成した。

ＨＳｓ　十Ｚｎ−→Ｚｎ５ｅ　＋Ｈ２ 原料金属部ヒータを５５０Ｃに、基板部ヒータを７５０
Ｃに設定した。原料ガスとしてＨ２Ｓｅを、キャリアガ
スとしてＡｒを、希釈用ガスとしてＡｒ　（！：　Ｈ２
の混合ガスを用いた。キャリアガスの流量は０．５Ｎ影
／ｍｉｎであった。希釈ガスの混合比は、 Ａｒ：Ｈ２＝［ｌ：１．２：８．４：６．５：５゜６：
４．８：２．１：０ の７つについて行なった。全てＨ２の場合はノズル近く
にほとんど堆積し、厚み分布は極めて不均一であシ、ま
た、全てＡｒ　　の場合には基板内に均一に堆積するが
、樹枝状晶となる。最も良い比率は基板部のサイズ（断
面積、長さ）によシ異なるので、適宜調整することによ
シ、基板全面にわたって一様なＺｎ５ｅ　　堆積層を得
ることができた。

これに対して、従来装置を用いると、Ｚｎ　金属蒸気の
濃度を調整するために、原料金属部ヒータの温度を変え
、温度が安定するまでに１時間以上を必要とした。その
結沫、炉内の状況が変化するという問題が生じた。また
、キャリアガスとしてＨ２を用いた場合には原料金属蒸
気の拡散が速すぎ、ノズルを出てすぐにＺｎＳθ　が合
成されるために、基板部でノズルの遠近よシ堆積厚さに
分布が生じた。キャリアガスとしてＡｒ　　を用いた場
合には前記拡散が遅く針状結晶が成長した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る気相合成装置の断面図、第２図
は従来の気相合成装置の断面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原料として金属蒸気を用いる気相合成方法におい
   て、キャリアガスに随伴される金属蒸気に希釈用ガスを
   添加混合して金属蒸気濃度を所定の値に制御した後に、
   気相合成領域に供給することを特徴とする気相合成方法
   。
2. （２）原料金属を蒸発させる蒸発手段と、気相合成反応
   生成物を基板部に析出させる反応析出手段と、前記蒸発
   手段にキャリアガスを導入して金属蒸気を随伴し、前記
   反応析出手段に移送する手段とを有する気相合成装置に
   おいて、前記蒸発手段から反応析出手段への前記ガス移
   送手段に希釈用ガス導入手段を接続することにより金属
   蒸気濃度を制御可能としたことを特徴とする気相合成装
   置。