JPS6376319A - 気相成長装置 - 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】 〔概要〕 マグネシアスピネル（ＭｇＯ−Ａ　ｌ　ｚ（ｈ）のよう
な結晶を形成する気相成長装置で有って、気相成長装置
の加熱炉の昇温、および降温に要する時間を短縮するた
めに、赤外線ランプを加熱手段として用いた装置に於い
て、反応管の周囲に赤外線ランプより照射される赤外線
を吸収する環状のカーボンよりなる赤外線吸収部材を設
け、この赤外線吸収部材と赤外線ランプから照射される
赤外線を吸収して加熱させ、赤外線ランプより照射され
る赤外線が、反応管内の反応生成物によって吸収された
場合でも影響を受けなくし、反応管内が所定の温度に効
率良く加熱されるようにした気相成長装置。

〔産業上の利用分野〕

本発明は気相成長装置、特に赤外線ランプのような赤外
線発生装置を加熱手段として用いた気相成長装置に関す
る。

赤外線ランプのような赤外線発生装置を加熱手段として
用いた気相成長装置は、抵抗加熱による気相成長装置に
比較して小型で、かつ加熱炉の昇温、および降温に要す
る時間が短縮できる利点がある。また抵抗加熱による装
置よりも高温を得ることができるという利点がある。

然し、一方、マグネシャスピネルの成長のように、反応
管の内部に反応生成物が付着するような気相成長方法で
は、反応生成物が赤外線を吸収することが起こり、反応
管内の成長温度が変化するため清書な温度制御を必要と
する気相成長装置に赤外線ランプによる加熱方法を用い
ることが困難である。

そのため、反応管内部に反応生成物が付着する気相成長
装置でも、昇温および降温に要する時間が短く、装置が
小型で得られるという利点を持ち、かつ反応管内の温度
が反応生成物に依っても影響を受けないような気相成長
装置が要望されている。

〔従来の技術〕

第３図に従来のマグネシャスピネルの気相成長装置の構
造を示す。

図示するように、石英ガラスより成る反応管１の内部に
は、ライナー管２が設置され、このライナー管２の細く
絞られた領域にはＳｉ基板３を設置した基板設置台４が
設置されている。

またこの反応管１内には石英ガラスより成り、上下二段
よりなるソース収容室５が設置され、その上段には塩化
マグネシウム（ＭｇＣＡｚ）を収容したソースポート６
が設置され、その下段には金属Ａ７！が収容されている
ソースポート７が設置されている。

そしてこのソース収容室５の上段にはガス導入管８Ａよ
りキャリアガスとしての水素ガスが導入され、加熱炉９
Ｂの加熱によって発生したＭｇ（１２ガスを基板３が設
置さている成長領域に導入する。

またソースな容室５の下段にはガス導入管８Ｂより水素
ガスと、塩化水素ガスを導入し、加熱炉９ｃで加熱する
ことでソースポート７のＡ１と、これらのガスとを反応
させて三塩化アルミニウム（ＡＩＣａ、）のガスを発生
させて基板３が設置されている成長領域に導入する。

更にガス導入管８Ｃより水素ガスと共に炭酸ガス（Ｃｏ
□）を導入し、基板３が設置されている成長領域に導入
する。

基板３が設置されている成長領域は加熱炉９Ａに依って
加熱され、前記成長領域に導入されてきた反応ガスによ
って第（１）式に示す化学反応が生じて基板３上にマグ
ネシャスピネルの単結晶が形成される。

Ｍｇ　ＣＪｚ　　＋２　　ＡｌＣ１１ｓ　　＋ｄＣＯ□
＋４１１２　　＝ＭｇＯ・Ａｌ１２０３　　＋４ＣＯ＋
　８　Ｈ１１・・・・・・（１）〔発明が解決しようと
する問題点〕 然し、上記した気相成長装置では、マグネシャスピネル
の形成材料である？１ｇ（１，や、ＡＩ　Ｃ１゜が反応
管の管壁に析出しないようにするために、反応管全体を
加熱炉９Ａ、９Ｂ、９Ｃを用いて加熱してお（必要があ
る。

然し、従来の抵抗加熱による成長装置では、加熱炉の昇
温および降温に時間がかかる問題があり、これを解決す
るために分割型の加熱炉を用いたが装置が大型になり装
置のコストが大となる問題がある。そのため上記した抵
抗加熱炉の代わりに、昇温、および降温が簡単な赤外線
ランプを用いて加熱する装置を提案した。

然し、このように赤外線ランプで加熱する装置では、成
長基板やソースポートの部分のみ、部分的に温度が上昇
し、他の部分はあまり温度が上昇しない。

そのため、マグネシャスピネルの成長材料のＭ３Ｃ１２
やＡｌＣｌ、が反応管壁に析出して成長領域まで到達し
ない不都合な現象が生じる。

また成長領域にこれらの成長用ガスが到達して基板上に
マグネシャスピネルの結晶が成長しても、反応管壁にも
生成物質が付着するため、その生成物質が赤外線を吸収
して成長領域に赤外線が充分到達せずに温度変動が生じ
て結晶が再現性良く形成されない問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の気相成長装置は、第１図の原理図に示すように
、反応管１１と、この反応管１１を加熱する赤外線発生
手段１２との間に、前記反応管１１の周囲を被覆し、か
つ前記赤外線発生手段１２より照射された赤外線を吸収
する赤外線吸収手段１３を備える。

〔作用〕

本発明の気相成長装置は、第１図の原理図に示すように
、反応管１１と赤外線ランプのような赤外線発生装置１
２の間に赤外線を吸収する環状のカーボンのような赤外
線吸収手段１３を設け、この吸収手段１３に赤外線発生
装置１２から照射された赤外線を吸収して加熱させる。

これによって反応管１１の管壁に赤外線を吸収する反応
生成物が付着してもその影響を受けず、反応管１１内部
が均一に、かつ再現性良く加熱されるようにする。

〔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図は本発明の気相成長装置の一実施例を示す断面図
である。

第２図に示すように、反応管２１の周囲には石英製の保
護管２２が設置され、その内部には環状のカーボン類の
赤外線吸収部材２３が設置されている。

この保護管２２内にはガス導入管２４より窒素ガス等の
不活性ガスが導入され、赤外線吸収部材２３が燃焼しな
いようにしている。

更にこの保護管２２の周囲には赤外線ランプ２５を多数
配設した赤外線発生装置が設置されている。

また前記した反応管２１内には、ライナー管２６が設置
され、そのライナー管の管径の小さくなった領域にはＳ
ｉ基板２７を設置した基板設置台２８が設けられている
。

また反応管２１内には、石英管よりなる上下二段に分割
されているソース収容室２９が設置され、このソース収
容室２９の上段にはＭｇ（１，を収容したソースポート
３０が設置され、その下段には金属ＡＩを収容したソー
スポート３１が設置されている。

そしてガス導入管３２Ａより水素ガスがソース収容室２
９に導入され、ソース収容室２９のポート３０内に設置
されているＭｇ１１．が赤外線ランプ２５で加熱され、
このＭｇｌ！、ガスが基板２７の設置領域に導入されて
いる。

またガス導入管３２Ｂより塩化水素ガスと水素ガスの混
合ガスがソース収容室２９内に導入され、赤外線ランプ
２５によって加熱されたソースポート３１内の金属へ１
と反応してＡＩ　Ｃ１，ｌのガスを基板２７が設置され
ている領域に導入する。

一方、ガス導入管３２Ｃより水素ガスと共に炭酸ガスが
導入され基板２７の設置領域に到達している。

そして基板２７の設置領域では前述した第（１１式に示
す反応が生じてマグネシャスピネルの結晶が形成される
。

このようにすれば、環状のカーボンよりなる赤外線吸収
部材２３は、赤外線ランプより発生した赤外線を吸収し
て発熱する。そしてこの吸収部材２３は反応管２１の表
面全体を被覆しているため、反応管２１の全体を均一に
加熱することができる。

また反応管２１の内壁に反応生成物が付着しても赤外線
の吸収効率が変化しないため、反応生成物の影響を受け
ずに、反応管内が均一に再現性良く加熱される。

また赤外線吸収部材２３の厚さを充分薄くすることで、
昇温および降温の時間も短縮できる。

更に本実施例では、赤外線の吸収体として環状のカーボ
ン類の部材を用いたが、その他の材料としてセラミック
、金属、Ｓｉ、炭化珪素等の赤外線の吸収しやすい材料
を用いることができる。

またその赤外線の吸収体の形状として、粒状、粉状、或
いは繊維状、或いはこの繊維を織った布状の形状を用い
ることができ、更に反応管の周囲にコートして用いても
良い。

また本実施例では、赤外線吸収体を保護管内に封止し、
この保護管内に不活性ガスを導入するようにしたが、こ
の吸収体が酸化物のセラミックのような不燃性の材料で
あると、このような保護管は不要である。

尚、本実施例では、赤外線加熱手段を用いてマグネシャ
スピネルを気相成長する気相成長装置に例を用いて述べ
たが、その他本発明の装置は赤外線を加熱源として用い
、反応管内部に反応生成物が被着し、その反応生成物に
赤外線が吸収されて反応管内部の温度が均一とならない
気相装置に総て適用可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の気相成長装置によれば、反
応管の周囲に被覆した赤外線吸収体が赤外線ランプの赤
外線を吸収して発熱するため、反応管の内壁に於ける反
応生成物の付着の有無にかかわらず、反応管の温度を一
定に且つ再現性良く得ることができ、吸収体の厚さを薄
くすることにより、昇温、および降温の迅速な気相成長
装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の気相成長装置の原理図、第２図は本発
明の一実施例の構造を示す説明図、第３図は従来の気相
成長装置の説明図である。 図に於いて、 １１．２１は反応管、１２は赤外線発生手段、１３は赤
外線吸収手段、２２は保護管、２３は赤外線吸収部材、
２４．３２八、　３２Ｂ、　３２Ｃはガス導入管、２５
は赤外線ランプ、２６はライナー管、２７はＳｉ基板、
２８は基板設置台、２９はソース収容室、３０．３１は
ソースポートを示す。 苓光畔をへ律へに暮１−文理の 第１　ＬＷ 第２図 従茅櫃＃へ′４３１説３Δ図 第３関

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板を設置する基板設置台と、該基板設置台を収
   容し、内部に反応ガスが導入される反応管と、該反応管
   の周囲に設けられ、前記反応管内部を加熱する赤外線発
   生手段とからなる装置に於いて、前記反応管（１２）と
   前記赤外線発生手段（１２）との間に、前記反応管（１
   １）の周囲を被覆し、かつ前記赤外線発生手段（１２）
   より照射された赤外線を吸収する赤外線吸収手段（１３
   ）を備えたことを特徴とする気相成長装置。
2. （２）前記赤外線吸収手段（１３）が環状のカーボン、
   セラミック、金属、シリコン或いは炭化珪素より形成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   気相成長装置。
3. （３）前記赤外線吸収手段（１３）が反応管（１１）の
   周囲に設けられた保護管（２２）内に設置され、該保護
   管（２２）内に不活性ガスが導入されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項及び第２項記載の気相成長
   装置。