JPH0255292A - 反応管の冷却方法 - 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】 〔概　要］ 気相エピタキシャル成長装置等に用いる反応管の冷却方
法に関し、 該反応管を冷却する冷却媒体の圧力、および該冷却媒体
の流量が低減でき、かつ反応管を小型化するのを目的と
し、 内管の周囲に外管を設けて二重管構造とした反応管の前
記外管内に冷却用媒体を流入し、該冷却媒体によって前
記内管の管壁を冷却させる方法に於いて、 前記外管内に流入される冷却媒体を予め微粒子体と成し
、該微粒子体をキャリアガスに混合分散させて前記外管
内に流入し、該微粒子体が気化する際の気化熱によって
、前記内管の管壁を冷却することで構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は気相エピタキシャル成長装置等に用いる反応管
に関する。

赤外線検知素子形成材料としてエネルギーバンドギャッ
プの狭い水銀・カドミウム・テルル（Ｈｇ１−Ｘ　Ｃｄ
ｘ　Ｔｅ）の化合物半導体結晶が用いられている。

このようなｌ（ｇ＋−、ＣｄＸＴｅの結晶を形成する場
合、カドミウムテルル（ＣｄＴｅ）の基板上に結晶性の
良いＣｄＴｅの結晶を予めエピタキシャル成長した後、
更にこの上に＋ｒｇＩ−ＸＣｄつＴｅの結晶をエピタキ
シャル成長している。

〔従来の技術〕

このようなＣｄＴｅの結晶をエピタキシャル成長する場
合、第３図に示すように、内管１内にカーボンよりなる
サセプタ２上に設置したＣｄＴｅ基板３を設置し、該内
管内を１０−　’　ｔｏｒｒ程度の真空度に成る迄排気
した後、該内管１内にキャリアガスとしての水素ガス、
該水素ガスに担持されたジメチルカドミウム〔（Ｃ１１
３）２ｃｄ〕、およびジエチルテルル〔（Ｃｚｌｌｓ）
ｄｅ　：ｌガス等のエピタキシャル成長用ガスをガス導
入管４より内管１内に導入する。

そして内管１の周囲に設けた高周波誘導コイル５に高周
波電力を印加してサセプタ２を加熱することで基板３を
加熱し、内管１内に導入されてきたエピタキシャル成長
用ガスを、加熱された基板３上で分解してエピタキシャ
ル成長ガスの分解した成分を基板に付着させてＣｄＴｅ
の結晶をエピタキシャル成長している。

ところで、この内管１の管壁はサセプタ２の加熱により
加熱されており、そのため内管１内に導入されたエピタ
キシャル成長用ガスが、基板３上に到着する迄にその加
熱された管壁で分解し、その分解成分が管壁に付着し、
所定量のエピタキシャル成長用ガスが基板３上に供給さ
れない問題がある。

そして内管１の管壁に付着した分解生成物が、内管内に
導入されたガスによって基板上に降りかかり、基板上に
成長するエピタキシャル結晶の結晶欠陥の原因となる問
題がある。

そのため、内管１のガス入り口側に、内管１の周囲を被
覆するように外管６を設けた二重管構造の反応管７を設
け、この外管６内に冷却水を流入させて、内管１の管壁
を冷却して、内管の管壁にエピタキシャル成長ガスの分
解生成物が付着しないようにしている。

そしてこの内管と外管の二重管構造でエピタキシャル成
長用反応管７を形成している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところでこの外管６内に流入する冷却水は、水圧を２Ｋ
ｇ／ｃｍ”に保ち、２０１　／ｍｉｎの流量で流入して
いる。然し、このように大量の水を高圧で外管６内に流
入させようとすると、この水圧に耐えるような強度の外
管を備えた反応管を製造せねばならず、反応管の製造が
困難となる。

またこの大量の冷却水を外管内に流入させるために外管
の容積が大きくなり、そのため内管１の管径が大きくな
り、従ってエピタキシャル成長装置全体が大型になる問
題がある。

本発明は上記した問題点を除去し、冷却媒体の流量が少
なくて済み、反応管の外管の容積、つまり反応管の容積
が小さくて済むエピタキシャル成長用反応管の冷却方法
の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成する反応管の冷却方法は、外管内に流入
される冷却媒体を予め微粒子体と成し、該微粒子体をキ
ャリアガスに混合分散させて前記外管内に流入し、該微
粒子体が気化する際の気化熱によって、前記内管の管壁
を冷却することを特徴とする。

〔作　用〕

冷却媒体として用いる水を超音波振動器により振動させ
ると、水の表面に水の液滴の微粒子体が形成される。ま
た水蒸気を断熱膨張させると、水の液滴の微粒子体が形
成される。この微粒子体を窒素ガス等のキャリアガスに
混合分散させて外管内に導入すると、水の液滴の微粒子
体が気化する際に、内管の管壁の加熱された部分より気
化熱を奪うため、大量の冷却水を用いることなく、微粒
子体が混合分散されたガス体によって容易に管壁の温度
が低下する。そのため、大きい水圧に耐える強度を有し
、製造が困難な反応管を必要としなくなり、また大量に
冷却水を流す必要が無いので、外管の容積の大きい大型
の反応管を必要としなくなる。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明の実施例につき詳細に説明す
る。

第１図は本発明の反応管の冷却方法の説明図で、図示す
るように水１１を収容した容器１２の底部に超音波振動
子１３を設置し、この超音波振動子１２の振動によって
容器内の水が微小な０．１　μｍ程度の直径を有する液
滴の微粒子体と成って飛び出す。

この水の微粒子体は容器１２上の空間を漂い、反応管７
の外管６と連なるガス導入管１４より導入される窒素ガ
スより成るキャリアガス中に分散し、この分散した微粒
子状の水の？ｆｆｌ　？ｉＷ　１１　Ａは窒素ガスとと
もに外管Ｇ内に導入される。この微粒子体の量は窒素ガ
スの流入ガス量が、２２７ｍ１ｎに対して０．１グラム
の水を０．１　μｍ程度の液滴の微粒子体となし、この
微粒子体を用いる。

このようにすれば、従来は内管１の管壁１への温度が２
５０　”Ｃで有ったのが、１８０″Ｃの温度迄低下し、
効果的に内管の管壁が冷却されることが分かった。

また第２の実施例として第２図に示すように、水を収容
する容器２Ｉと、該容器２Ｉ内を上下に移動するピスト
ン２２と、容器２１内に収容され、前記した外管６と連
なるガス導入管１４に対して開閉可能となるシャッター
２３を断熱部材で形成し、ピストン２２を押し下げて容
器２１の水蒸気供給口２４より水蒸気２５を容器２１内
に導入した後、ピストン２２を押し一ヒげて容器２１の
水蒸気を加圧した後、シャッター２３を開放にして断熱
膨張により水の液滴の微粒子を形成し、ガス導入管１４
のキャリアガス中に分散させる。

尚、水蒸気を水の液滴の微粒子体とするのに、上記ピス
トン２２を押し上げた後、ピストン２２を押し下げて断
熱膨張させて水の液滴の微粒子体を作り、その後、シャ
ッター２３を開放するようにしても良い。

また第３の実施例として図示しないが、噴霧器を用いて
霧状の水の微粒子体を形成した後、該微粒子体をキャリ
アガス中に分散混合させるようにしても良い。

以上述べたように本発明の方法によれば、従来のように
大量の冷却水を必要とせず、また冷却媒体を流入させる
外管に従来のように高圧が掛からないため、反応管が小
型で製作が容易となる。

尚、冷却媒体としては、上記した水の代わりにフロリナ
ート（商品名、デュポン３Ｍ株式会社製）のように化学
的に不活性で、気化熱が大きい冷却媒体を用いても良い
。

また本発明の方法はエピタキシャル成長用反応管のみな
らず、拡散用反応管等のように冷却を必要とする反応管
に全て適用できる。

〔発明の効果］ 以上の説明から明らかなように本発明の方法を用いれば
、大量の冷却用水を必要とせず、また冷却用水を流入さ
せる外管に従来のように高圧が掛からないため、反応管
が小型になり、かつ製作が容易となりこのような反応管
を用いてエピタキシャル成長装置を形成すると小型でコ
ンパクトなエピタキシャル成長装置が得られる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の説明図、第２図は本発明
の第２実施例の要部の説明図、第３図は従来の気相エピ
タキシャル成長装置の説明図である。 図において、 １は内管、ＩＡは管壁、６は外管、７は反応管、１１は
水、１１八は液滴、１２．２１は容器、１３は超音波振
動子、１４はガス導入管、２２はピストン、２３はシャ
ッター、２４は水蒸気供給口、２５は水蒸気を示す。 ２５コイル ７反戊毫 ２プシブタ 乍せ采の気槽エピタキシでル戒ｉ’１．−ｉのち先朗図
第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 内管（１）の周囲に外管（６）を設けて二重管構造とし
   た反応管の前記外管（６）内に冷却用媒体を流入し、該
   冷却媒体によって前記内管（１）の管壁を冷却させる方
   法に於いて、 前記外管（６）内に流入される冷却媒体（１１）を予め
   微粒子体（１１Ａ）と成し、該微粒子体をキャリアガス
   に混合分散させて前記外管（６）内に流入し、該微粒子
   体が気化する際の気化熱によって、前記内管（１）の管
   壁を冷却することを特徴とする反応管の冷却方法。