JPH01168032A - Vapor phase growth equipment - Google Patents
Vapor phase growth equipmentInfo
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- JPH01168032A JPH01168032A JP32771787A JP32771787A JPH01168032A JP H01168032 A JPH01168032 A JP H01168032A JP 32771787 A JP32771787 A JP 32771787A JP 32771787 A JP32771787 A JP 32771787A JP H01168032 A JPH01168032 A JP H01168032A
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- h2se
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、2種以上の原料ガスから化学的気相堆積法
で基板上に結晶成長させる装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an apparatus for growing crystals on a substrate by chemical vapor deposition from two or more source gases.
[従来の技術]
2種以上の原料ガスから化学的気相堆積法で基板上に結
晶成長させるものとしては、たとえばZn5eやZnS
のような赤外線光学部品材料として用いられる厚膜多結
晶材料等がある。この場合、Znのような周期律表■族
の元素の成分は、Znの蒸気を水素やアルゴン等のキャ
リアガス中に含有させて原料ガスとする場合が多い。ま
た、SeやSのような周期律表■族の元素は、その水素
化物のガスを原料ガスとする場合が多い。このような、
それぞれの成分を含んだ原料ガスを基板面上に導き、基
板面上で化学反応させて所望の化合物を基板上に堆積さ
せる。[Prior Art] For example, Zn5e and ZnS are grown as crystals grown on a substrate by chemical vapor deposition from two or more raw material gases.
There are thick film polycrystalline materials used as infrared optical component materials such as. In this case, when using a component of an element in group (1) of the periodic table, such as Zn, the vapor of Zn is often contained in a carrier gas such as hydrogen or argon to form a raw material gas. Further, for elements in group (I) of the periodic table, such as Se and S, hydride gases thereof are often used as raw material gas. like this,
A raw material gas containing each component is introduced onto the substrate surface, and a chemical reaction is caused on the substrate surface to deposit a desired compound on the substrate.
第2図は、従来の装置の一例を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view showing an example of a conventional device.
第2図に示す装置は、横型の気相成長装置を示している
。反応容器1内には、基板4が設置されている。基板4
は内側を囲むように4つの面に設けられているが、第2
図では図面奥側および図面手前側の基板を図示省略して
いる。基板4の近傍には、H2Seノズル2およびZn
ノズル3が設けられている。反応容器1のまわりには基
板を加熱するためのヒータ6が設けられている。The apparatus shown in FIG. 2 is a horizontal vapor phase growth apparatus. A substrate 4 is placed inside the reaction vessel 1 . Board 4
are provided on the four sides surrounding the inside, but the second
In the figure, the substrates on the back side of the drawing and the front side of the drawing are omitted. Near the substrate 4, an H2Se nozzle 2 and a Zn
A nozzle 3 is provided. A heater 6 is provided around the reaction vessel 1 to heat the substrate.
H2Seノズル2からは、H2Seのガスが基板4上に
供給され、Znノズル3からはZn蒸気をキャリアガス
中に含んだガスが基板4上に供給される。基板4上では
、化学反応し、Zn5e結晶5が基板4上に堆積する。H2Se gas is supplied onto the substrate 4 from the H2Se nozzle 2, and gas containing Zn vapor in a carrier gas is supplied onto the substrate 4 from the Zn nozzle 3. A chemical reaction occurs on the substrate 4, and Zn5e crystals 5 are deposited on the substrate 4.
反応原料ガスは太い矢印で示す方向に排出される。なお
、細い矢印はH2Seのガスの流れを示しており、中程
度の太さの矢印はZn蒸気を含んだガスの流れを示して
いる。The reaction raw material gas is discharged in the direction indicated by the thick arrow. Note that thin arrows indicate the flow of H2Se gas, and medium-thick arrows indicate the flow of gas containing Zn vapor.
第3図は、従来の装置の他の例を示す概略断面図であり
、縦型の結晶成長装置を示している。反応容器11内に
は、基板14が内部を取囲む4面構造となるように設置
されている。第3図では図面奥側および図面手前側の基
板を図示省略している。基板14の近傍にはH2Seノ
ズル12およびZnノズル13が設けられている。反応
容器11のまわりには、基板14を加熱するためヒータ
16が設けられている。H2Seノズル12から出たH
2Seのガスと、Znノズル13から出たZn蒸気をキ
ャリアガス中に含む原料ガスは、基板14上で化学反応
し、Zn5e結晶15が基板14上に結晶成長する。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another example of the conventional apparatus, and shows a vertical crystal growth apparatus. A substrate 14 is installed in the reaction container 11 so as to form a four-sided structure surrounding the interior. In FIG. 3, the substrates on the back side of the drawing and on the front side of the drawing are omitted. An H2Se nozzle 12 and a Zn nozzle 13 are provided near the substrate 14. A heater 16 is provided around the reaction vessel 11 to heat the substrate 14. H emitted from H2Se nozzle 12
The 2Se gas and the source gas containing Zn vapor in the carrier gas discharged from the Zn nozzle 13 undergo a chemical reaction on the substrate 14, and Zn5e crystal 15 is grown on the substrate 14.
[発明が解決しようとする問題点]
しかしながら、このような従来の装置では、第4図に示
すようにZnノズル3の先端に円筒状のZn5e結晶7
が析出し、その先端部分で閉塞してしまう場合があった
。このようにZnノズル3が閉塞すると、基板上に供給
される原料ガスの流れの状態が変化し、基板上に堆積し
た結晶中に異状成長が生じたり、粉末状の微粒結晶が取
込まれたりして、赤外線用光学部品材料としての結晶特
性を著しく低下させるという問題を生じた。[Problems to be Solved by the Invention] However, in such a conventional device, as shown in FIG.
may precipitate and cause blockage at the tip. When the Zn nozzle 3 is clogged in this way, the state of the flow of the raw material gas supplied onto the substrate changes, and abnormal growth occurs in the crystals deposited on the substrate, or powdery fine crystals are taken in. As a result, a problem arises in that the crystal properties as a material for infrared optical components are significantly deteriorated.
このような問題の原因となる、Znノズル先端の円筒状
Zn5e多結晶は、キャリアガス中に存在するZn蒸気
ガスとH2Seの拡散係数が大きく異なることによるも
のと考えられている。The cylindrical Zn5e polycrystal at the tip of the Zn nozzle, which causes such problems, is thought to be due to the large difference in diffusion coefficient between Zn vapor gas and H2Se present in the carrier gas.
特に、赤外線光学部品材料としては、10mm以上の厚
みの多結晶材料を製造する場合が多く、製造時間にたと
えば100時間以上の長時間を要するため、このような
Znノズル先端の閉塞が起こりやすい。完全な閉塞状態
に至らなくとも、原料ガスの流れの状態が経時的に変化
することは均一な結晶を得る上で好ましいものではない
。In particular, polycrystalline materials with a thickness of 10 mm or more are often manufactured as materials for infrared optical components, and the manufacturing time requires a long time, for example, 100 hours or more, so that such blockage of the Zn nozzle tip is likely to occur. Even if a complete blockage state is not reached, it is not preferable for the flow state of the raw material gas to change over time in terms of obtaining uniform crystals.
また、従来の装置では、均一な厚みを有する大面積の結
晶を得ようとすると、基板の開口長さに対して極めて長
い基板長を必要としていた。これも、結晶の厚みが原料
ガスのノズルの位置に影響を受けるためである。Furthermore, in the conventional apparatus, in order to obtain a large-area crystal with a uniform thickness, the substrate length is required to be extremely long compared to the opening length of the substrate. This is also because the thickness of the crystal is affected by the position of the nozzle for the source gas.
それゆえに、この発明の目的は、Zn5eやZnSなど
の厚膜多結晶材料を結晶成長させた際にも、異状結晶や
粉末状結晶のない結晶性の良好な厚膜結晶を得ることの
できる結晶成長装置を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a crystal that can obtain thick film crystals with good crystallinity without abnormal crystals or powdery crystals even when growing thick film polycrystalline materials such as Zn5e and ZnS. Our goal is to provide growth equipment.
[問題点を解決するための手段]
この発明の気相成長装置は、含有成分の拡散係数が異な
る2種以上の原料ガスを、別個のノズルから反応容器内
の基板上に導き、化学的気相堆積法により基板上に結晶
成長させる装置であって、拡散係数の小さい成分を有し
た原料ガスのノズルは該原料ガスを基板面に沿ってほぼ
平行に流すように設けられ、拡散係数の大きい成分を有
した原料ガスのノズルは該原料ガスを基板面に対しほぼ
垂直な方向で該基板面に向かって流すように設けられる
。[Means for Solving the Problems] The vapor phase growth apparatus of the present invention introduces two or more raw material gases whose contained components have different diffusion coefficients onto a substrate in a reaction vessel through separate nozzles, and performs chemical vapor deposition. An apparatus for growing crystals on a substrate by a phase deposition method, in which a nozzle for a source gas having a component with a small diffusion coefficient is provided so as to flow the source gas almost parallel to the substrate surface, A nozzle for a source gas having a component is provided to flow the source gas toward the substrate surface in a direction substantially perpendicular to the substrate surface.
[作用コ
この発明の気相成長装置によれば、拡散係数の小さい成
分を有した原料ガスは、基板面に沿って比較的基板面の
近くを流れる。また拡散係数の大きい成分を有した原料
ガスは、基板面から比較的離れた位置から徐々に基板面
に近づくように流れる。拡散係数の小さい成分を有した
原料ガスのノズルと、拡散係数の大きい成分を有した原
料ガスのノズルとの間の距離は、従来のノズル間の距離
よりも離れるので、ノズルの先端で結晶が析出しにくく
なり、閉塞状態を生じない。このため長時間結晶成長さ
せても、原料ガスの流れを安定化することができ、基板
上に堆積した結晶中にも異状成長や微粒子状の結晶の析
出が生ぜず、均一性の高い厚膜結晶を得ることができる
。[Operation] According to the vapor phase growth apparatus of the present invention, the source gas having a component with a small diffusion coefficient flows relatively close to the substrate surface along the substrate surface. Further, the source gas having a component with a large diffusion coefficient flows from a position relatively far away from the substrate surface gradually approaching the substrate surface. The distance between the nozzle for the source gas with a component with a small diffusion coefficient and the nozzle for the source gas with a component with a large diffusion coefficient is greater than the distance between conventional nozzles, so crystals are formed at the tip of the nozzle. Precipitates less easily and does not cause blockages. Therefore, even if the crystal is grown for a long time, the flow of the raw material gas can be stabilized, and there will be no abnormal growth or precipitation of fine grain crystals in the crystal deposited on the substrate, resulting in a highly uniform thick film. Crystals can be obtained.
[実施fll’iJ]
第1図は、この発明の一実施例を示す概略断面図であり
、この発明を縦型の気相成長装置に適用した例を示して
いる。反応容器2〕−内には、基板が4つの面を構成す
るように設けられている。第1図では、図面奥側および
図面手前側の基板を図示省略しているが同様にして構成
されている。[Implementation] FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the present invention, and shows an example in which the present invention is applied to a vertical vapor phase growth apparatus. Inside the reaction vessel 2, substrates are provided so as to form four surfaces. In FIG. 1, the substrates on the back side and the front side of the drawing are not shown, but they are constructed in the same way.
基板24aの端部近傍にはZnノズル23aが設けられ
ている。Znノズル23aは、基板24aの基板面に沿
って原料ガスがほぼ平行な方向に流れるよう設けられて
いる。基板24bの端部近傍においても同様に、Znノ
ズル23bが設けられている。A Zn nozzle 23a is provided near the end of the substrate 24a. The Zn nozzle 23a is provided so that the raw material gas flows in a direction substantially parallel to the substrate surface of the substrate 24a. Similarly, a Zn nozzle 23b is provided near the end of the substrate 24b.
反応容器21の中心部には、H2Se導入管22が設け
られており、その先端は基板24a、24bの他方端部
まで延びている。このH2Se導入管22の基板24a
側には、多数のH2Seノズル22aが形成されている
。また基板24b側も同様に、多数のH2Seノズル2
2bが形成されている。An H2Se introduction tube 22 is provided in the center of the reaction vessel 21, and its tip extends to the other end of the substrates 24a and 24b. Substrate 24a of this H2Se introduction tube 22
A large number of H2Se nozzles 22a are formed on the side. Similarly, on the substrate 24b side, a large number of H2Se nozzles 2
2b is formed.
反応容器21の先端には、反応容器2]内の原料ガスを
排気するための排気口27が形成されている。排気は一
ロータリポンプにより強制的に排気される。反応容器2
〕のまわりには、基板を加熱するためのヒータ26が設
けられている。An exhaust port 27 is formed at the tip of the reaction vessel 21 to exhaust the raw material gas inside the reaction vessel 2. Exhaust air is forcibly exhausted by a rotary pump. Reaction container 2
] A heater 26 for heating the substrate is provided around the board.
H2Seノズル22a、22bは、それぞれ基板24a
、24bの基板面に対しほぼ垂直な方向で該基板面に向
かってけ原料ガスが流れるように形成されている。した
がって、拡散係数の大きい成分であるH2Seのガスは
基板面に対してほぼ垂直な方向で流れる。拡散係数の小
さい成分を有した原料ガスであるZn蒸気を含んだガス
は、Znノズル23a、23bから、基板24a、24
bの基板面に沿ってほぼ平行に流れる。これらのガスは
、基板24a、24b上で化学反応し、Zn5e結晶2
5a、25bを形成する。The H2Se nozzles 22a and 22b each have a substrate 24a.
, 24b so that the raw material gas flows toward the substrate surfaces in a direction substantially perpendicular to the substrate surfaces. Therefore, H2Se gas, which is a component with a large diffusion coefficient, flows in a direction substantially perpendicular to the substrate surface. Gas containing Zn vapor, which is a raw material gas having a component with a small diffusion coefficient, flows from Zn nozzles 23a and 23b to substrates 24a and 24.
It flows approximately parallel to the substrate surface of b. These gases chemically react on the substrates 24a and 24b, and the Zn5e crystal 2
5a and 25b are formed.
この実施例の装置を用いて、基板温度800’C1Zn
ガス導入ff15 S LM、 H2S e導入ffi
5sLM1反応容器内の圧力20To r rの条件で
、2nSe結晶を成長させた。Znガスとしては、Zn
溶融炉より水素ガスによりキャリアされたガスを用いた
。その結果、この実施例の装置では200時間以上の連
続製造が可能であることが確認された。Using the apparatus of this example, the substrate temperature was 800'C1Zn.
Gas introductionff15 S LM, H2S e introductionffi
A 2nSe crystal was grown under conditions of a pressure of 20 Torr in a 5sLM1 reaction vessel. As Zn gas, Zn
A gas carried by hydrogen gas from a melting furnace was used. As a result, it was confirmed that continuous production for 200 hours or more was possible with the apparatus of this example.
また、基板長50crn、基板開口面積900cm2
(1辺30cm)の基板を用いて、結晶成長させた。こ
の結果、基板のほぼ全面にわたって、30mmの厚みの
Zn5e結晶を得ることができた。また、基板全面にわ
たる厚み分布は、30mmの厚みに対して±5%以内で
あった。また、従来の装置では頻繁に観察された異状成
長や微粒子状の粉末結晶の生成は全く起こらず、結晶表
面が平坦で均一性の高い結晶を得ることができた。In addition, the substrate length is 50 crn, and the substrate opening area is 900 cm2.
(30 cm on each side) was used for crystal growth. As a result, a Zn5e crystal with a thickness of 30 mm could be obtained over almost the entire surface of the substrate. Further, the thickness distribution over the entire surface of the substrate was within ±5% with respect to a thickness of 30 mm. Furthermore, the abnormal growth and formation of fine powder crystals, which are frequently observed in conventional apparatuses, did not occur at all, and it was possible to obtain highly uniform crystals with flat crystal surfaces.
[発明の効果]
以上説明したように、この発明の気相成長装置によれば
、Zn5eやZnSなどの厚膜多結晶材料を結晶成長さ
せる際、異状結晶や粉末状結晶のない結晶性の良好な厚
膜結晶を得ることができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the vapor phase growth apparatus of the present invention, when growing a thick film polycrystalline material such as Zn5e or ZnS, it is possible to achieve good crystallinity without abnormal crystals or powdery crystals. thick film crystals can be obtained.
また、ノズルの閉塞が生じにくいので、長時間安定して
原料ガスを基板上に供給することができ、均一・な厚み
の結晶を得ることができる。また、均一な厚みの結晶を
得やすいことがら、大面積の基板の上1こ堆積すること
が容易になる。Furthermore, since nozzle clogging is less likely to occur, source gas can be stably supplied onto the substrate for a long period of time, and crystals with uniform thickness can be obtained. Furthermore, since it is easy to obtain crystals with a uniform thickness, it is easy to deposit the crystals on a large area substrate.
また、従来の装置のように、原料ガスの流れる方向に非
常に長い基板を用いずとも、大面積の基板上に堆積する
ことができるので、装置全体を小型化することが可能に
なる。Further, unlike conventional devices, deposition can be performed on a large-area substrate without using a very long substrate in the direction in which the raw material gas flows, making it possible to downsize the entire device.
第1図は、この発明の一実施例を示す概略断面図である
。第2図は、従来の装置の一例を示す概略断面図である
。第3図は、従来の装置の他の例を示す概略断面図であ
る。第4図は、原料ガスのノズルの閉塞状態を示す側面
図である。
図において、21は反応容器、22はH2Se導入管、
22a、22bはH2Seノズル、23a、23bはZ
nノズル、24a、24bは基板、25a、25bはZ
n5e結晶、26はヒータ、27は排気口を示す。
第1図
〒=FIG. 1 is a schematic sectional view showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic sectional view showing an example of a conventional device. FIG. 3 is a schematic sectional view showing another example of the conventional device. FIG. 4 is a side view showing a closed state of the source gas nozzle. In the figure, 21 is a reaction vessel, 22 is an H2Se introduction pipe,
22a, 22b are H2Se nozzles, 23a, 23b are Z
n nozzle, 24a, 24b are substrates, 25a, 25b are Z
n5e crystal, 26 a heater, and 27 an exhaust port. Figure 1 =
Claims (1)
を、別個のノズルから反応容器内の基板上に導き、化学
的気相堆積法により前記基板上に結晶成長させる気相成
長装置において、 拡散係数の小さい成分を有した原料ガスのノズルは該原
料ガスを基板面に沿ってほぼ平行な方向に流すように設
けられ、拡散係数の大きい成分を有した原料ガスのノズ
ルは該原料ガスを基板面に対しほぼ垂直な方向で該基板
面に向かって流すように設けられる、気相成長装置。(1) In a vapor phase growth apparatus in which two or more source gases with different diffusion coefficients of contained components are guided onto a substrate in a reaction vessel from separate nozzles, and crystals are grown on the substrate by chemical vapor deposition. The nozzle for the raw material gas having a component with a small diffusion coefficient is provided to flow the raw material gas in a direction substantially parallel to the substrate surface, and the nozzle for the raw material gas having a component with a large diffusion coefficient is provided to flow the raw material gas in a direction substantially parallel to the substrate surface. A vapor phase growth apparatus that is installed to allow a vapor to flow toward a substrate surface in a direction substantially perpendicular to the substrate surface.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32771787A JPH01168032A (en) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | Vapor phase growth equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32771787A JPH01168032A (en) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | Vapor phase growth equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01168032A true JPH01168032A (en) | 1989-07-03 |
Family
ID=18202202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32771787A Pending JPH01168032A (en) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | Vapor phase growth equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01168032A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7866763B2 (en) | 2003-10-02 | 2011-01-11 | Honda Motor Co., Ltd. | Automatic parking brake device |
-
1987
- 1987-12-23 JP JP32771787A patent/JPH01168032A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7866763B2 (en) | 2003-10-02 | 2011-01-11 | Honda Motor Co., Ltd. | Automatic parking brake device |
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