DE3881189T2

DE3881189T2 - Anlage und verfahren zur zufuehrung einer organometallischen verbindung.

Info

Publication number: DE3881189T2
Application number: DE8888312191T
Authority: DE
Inventors: Atsuhiko Hiai; Kazuo Wakimura
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1987-12-24
Filing date: 1988-12-22
Publication date: 1993-09-02
Anticipated expiration: 2008-12-23
Also published as: KR910001925B1; DE3881189D1; EP0323145B1; JPH01168331A; CA1310823C; EP0323145A1; US5019423A; KR890009781A

Description

Die Erfindung betrifft eine Zuführungsanlage für die stabile Zuführung einer festen organischen Metallverbindung in Gasform, bei der es sich um das Ausgangsmaterial für die Bildung eines Halbleiterfilms, Supraleiterfilms oder eines ähnlichen Produkts der Verbindung handelt.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren, bei dem durch die Verwendung der Zuführungsvorrichtung die stabile Zuführung einer festen organischen Metallverbindung in Gasform zur Verfügung gestellt wird.
In den letzten Jahren hat das Dampfabscheidungsverfahren in der Gasphase unter Verwendung einer organischen Metallverbindung für die Bildung von Halbleiter- und Supraleiterfilmen o.ä. der Verbindung große Fortschritte gemacht. Zusammengesetzte Halbleiter werden durch Verfahren wie das sogenannte MOCVD (metal organic chemical vapour deposition = chemische Dampfabscheidung eines organischen Metalls) oder MOMBE (metal organic molecular beam epitaxy = Molekularstrahlepitaxie eines organischen Metalls) hergestellt. Unter Verwendung der solchen Verfahren gemäßen Technik zur Steuerung von qualitativ hochwertigem Film werden beispielsweise hochwertige Halbleiterlaser auf Versuchsbasis hergestellt, von denen einige sich bereits in der Phase der industriellen Produktion befinden. Es sind auch umfassende Studien über die Bildung von Halbleitern durchgeführt worden, die durch künstliche Steuerung des Films auf der Ebene der Atomschicht über in der Natur nicht vorkommende physikalische Eigenschaften verfügen. Man erwartet, daß solche Halbleiter bald in die praktische Anwendung kommen werden.
Behälter für die Zuführung einer organischen Metallverbindung, bei der es sich um das Ausgangsmaterial für den Film des Halbleiters handelt, an die filmbildende Vorrichtung, beispielsweise durch den Transport unter Ausnützung des Dampfdrucks eines Trägergases (in Fig. 4 gezeigt) beinhalten üblicherweise die Einführung durch ein kapillares, der organischen Metallkomponente gegenüber inertes Trägergas in die flüssige organische Metallverbindung und das Sammeln nach der Entnahme aus dem Behälter zusammen mit dem Trägergas.
Bisher wurden organische Metallverbindungen, die bei normalen Temperaturen fest sind, wie, z.B. Trimethylindium (Schmelzpunkt 88,4ºC) im allgemeinen durch Einsatz von Sublimationsdruck in einem Behälter behandelt, der demjenigen für organische Metallverbindungen ähnlich ist, die bei Normaltemperatur flüssig sind.
Beim Dampfabscheidungsverfahren zur Bildung eines Films, zum Beispiel von verbundenem Halbleiter oder Supraleiter unter Verwendung einer organischen Metallverbindung in Gasphase, ist es wünschenswert, eine stabile und ununterbrochene Zufuhr von verdampfter organischer Metallverbindung, die von Natur aus fest oder flüssig ist, in Gasphase an die filmbildende Vorrichtung zur Verfügung zu stellen.
Bei einem Verfahren nach dem Stand der Technik unter Einsatz eines Behälters wie in Fig. 3 gezeigt, bei dem man als Ausgangsmaterial eine feste organische Metallverbindung verwendet, ist das Problem aufgetreten, daß des Trägergas dazu neigt, durch die Kristalle des Ausgangsmaterials zu ventilieren; dadurch kommt es zur Kanalbildung mit dem Ergebnis, daß der austretende Dampf nicht gesättigt ist. Auch die schlechte Steuerbarkeit durch Schwankungen in der Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases und die niedrige Stabilität im Sättigungsgrad waren problematisch.
Solches Instabilitätsverhalten trat häufiger auf, wenn die organische Metallverbindung aufgebraucht und die im Behälter verbleibende Menge kleiner wurde, was nicht der Fall war, solange die Verbindung vollständig gepackt war. Das führte zu einem negativen Einfluß auf die Steuerbarkeit und die Reproduzierbarkeit in der Filmbildungsreaktion unter Verwendung einer gasförmigen organischen Metallverbindung.
GB 787076 offenbart einen zylindrischen Vergaser, in dem organische Metallverbindungen auf Siebgittern getragen werden, so daß ein Trägergas von einer Einlaß- zu einer Auslaßöffnung hindurchströmen kann.
Einer der Nachteile dieses Vergasers liegt darin, daß die Trägergasgeschwindigkeit relativ hoch gehalten wird, daß der Strom an sich nicht laminar ist und daß es zum Verlust an organischer Metallverbindung durch Mitreißen kommt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Anlage zur Zuführung eines mit einer organischen Metallverbindung im wesentlichen gesättigten Beschickungsgases - z.B. an eine filmbildende Vorrichtung - in einer konstanten oder im wesentlichen konstanten Konzentration des gesättigten Gases bei einer Strömungsgeschwindigkeit, die selbst dann stabil ist, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases oder die Menge der im Behälter verbleibenden organischen Verbindung sich ändern, sowie ein Verfahren, das eine solche Zufuhr ermöglicht, zur Verfügung zu stellen.
Erfindungsgemäß wird eine Anlage zur Verfügung gestellt, die eine stabile Zuführung eines eine verdampfte feste organische Metallverbindung enthaltenden Beschickungsgases in einer konstanten oder im wesentlichen konstanten Konzentration ermöglicht, wobei die Anlage einen zylindrischen Behälter mit einem oberen Teil und einem unteren Teil enthält, sowie eine Zuführungsröhre für ein Trägergas zur Verdampfung der organischen Metallverbindung, eine Auslaßröhre für das im wesentlichen mit der verdampften organischen Metallverbindung gesättigte Trägergas, eine mit der Trägergaszuführungsröhre verbundene Kammer im unteren Teil des Behälters, ein gepacktes Bett aus der organischen Metallverbindung, das oberhalb der Kammer gebildet ist, sowie eine Trennwand mit einer Vielzahl von Poren, die im unteren Teil des Behälters zwischen der Kammer und dem gepackten Bett angeordnet ist, so daß das in die Kammer eingeführte Trägergas durch die Trennwand zum gepackten Bett strömt, im wesentlichen mit der organischen Metallverbindung gesättigt wird und durch die Auslaßröhre, die mit dem oberen Teil des Behälters verbunden ist, austritt, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Behälters einen größeren Durchmesser als der untere Teil aufweist.
Beispielhaft wird jetzt auf die Zeichnungen in der Anlage verwiesen:
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel der Struktur des erfindungsgemäßen Behälters zeigt; Fig. 2 ist eine nicht erfindungsgemäße schematische Ansicht, die einen in einer thermostatischen Kammer angeordneten Behälter zeigt; Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, die einen Behälter nach dem Stand der Technik zeigt, und Fig. 4 ist eine schematische Ansicht des Behälters von Fig. 1, der außerdem mit einer Schürze mit dem gleichen Durchmesser wie der obere Teil des Behälters ausgerüstet ist, um die Stabilität bei der Installierung zu gewährleisten.
Nachstehend wird die Erfindung im einzelnen beschrieben.
Als erfindungsgemäße organische Metallverbindungen werden solche Verbindungen erwähnt, die bei Normaltemperatur fest sind, wie z.B. Biscyclopentadienylmagnesium, Dicyclopentadienylmangan, Bismethylcyclopentadienylmagnesium, Acetylacetonstrontium, Bispentadienylstrontium, Dimethoxystrontium, Trimethylindium, Dimethoxybarium, Acetylacetonbarium, Biscyclopentadienylbarium, Trimethoxylanthan, Acetylacetonlanthan, Triscyclopentadienyllanthan, Trismethylcyclopentadienyllanthan, Trimethoxyyttrium, Acetylacetonyttrium und Triscyclopentadienylyttrium.
Als in der Erfindung verwendete Trägergase werden diejenigen erwähnt, die den vorstehend erwähnten organischen Metallverbindungen gegenüber inert sind, z.B. Wasserstoff, Stickstoff, Argon und Helium. Der Gasdruck kann bis zu etwa 200 - 2000 Torr (26,67 - 266,7 KN/m²) hoch sein, so daß der Druck ungefähr dem des in Gebrauch stehenden Behälters gleich ist.
Das Trägergas wird aus der Kammer unter dem Unterteil des gepackten Bettes eingeführt, strömt zusammen mit dem Dampf einer organischen Metallverbindung durch das gepackte Bett und wird dann oben im gepackten Turm wieder aus dem System entnommen.
Wichtig ist, daß es besonders bevorzugt ist, das Trägergas, das in das gepackte Bett eingeführt werden soll, bei einer Temperatur zu halten, die notwendig ist, um die organische Metallverbindung zu verdampfen. Der Temperaturbereich für das Trägergas kann nach dem Dampfdruck der organischen Metallverbindung schwanken und kann entsprechend dem Dampfdruck gewählt werden. Meistens liegt die Temperatur im Bereich zwischen 0 und 100ºC. Um die vorstehenden Anforderungen zu erfüllen, wird die Zuführungsröhre für das Trägergas so konstruiert, daß es im Kontakt mit dem Heizmedium ausgetauscht werden kann, da der Körper des Behälters in einer thermostatische Kammer angeordnet ist. Eine solche Konstruktion ist vorteilhafter für die stabile Zufuhr des mit dem Dampf der organischen Metallverbindung gesättigten Gases. Anstelle des Heizmediums kann auch eine elektrische oder eine Infrarotheizvorrichtung eingesetzt werden, vorausgesetzt, der Behälter kann auf der vorgegebenen Temperatur gehalten werden. Die thermostatische Kammer, auf die in der Erfindung Bezug genommen wird, deckt auch solche ab, die durch solche verschiedenen Heizvorrichtungen betrieben werden. Nachfolgend werden Beschreibungen unter Bezug auf eine thermostatische Kammer als repräsentativ für diese thermostatischen Heizvorrichtungen gegeben.
Weiterhin werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen in der Anlage beschrieben.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht, die die Struktur eines Beispiels der erfindungsgemäßen Behälter für die organische Metallverbindung zeigt. Allerdings soll diese Zeichnung die Erfindung in keiner Weise einschränken.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt der erfindungsgemäße Behälter den zylindrischen Behälter 10, in dem die organische Metallverbindung 60 untergebracht ist, die Zuführungsröhre 20 für Trägergas zur Verdampfung der organischen Metallverbindung und die Auslaßröhre 30 zur Entnahme des im wesentlichen mit der verdampften organischen Metallverbindung gesättigten Trägergases.
Im unteren Teil des Behälters befindet sich die Kammer 40, die mit der Trägergaszuführungsröhre verbunden ist. Oberhalb der Kammer wird das gepackte Bett 60 aus organischer Metallverbindung gebildet. Die Kammer ist durch eine Trennwand (oder Halteplatte) 70 mit einer Vielzahl von Poren vom gepackten Bett getrennt. In die Kammer eingeführtes Trägergas wird durch die Trennwand 70 an das gepackte Bett 60 aus organischer Metallverbindung und dann durch dieses hindurch geleitet.
Das Trägergas wird während des Durchtritts durch das gepackte Bett im wesentlichen mit der organischen Metallverbindung gesättigt und dann durch das Ausflußrohr 30 oben am Behälter entnommen.
Der in der Erfindung verwendete zylindrische Behälter hat im oberen Teil einen größeren Durchmesser als im unteren. Dies erleichtert die Verarbeitung bei der Herstellung und macht die Zuführung und Packung der festen organischen Metallverbindung einfacher. Darüber hinaus ermöglicht die Anordnung mit einem größeren Durchmesser im oberen Teil als im unteren eine Verringerung der Gasstromgeschwindigkeit, wodurch die Assoziierung der feinen Teilchen der festen organischen Metallverbindung mit dem Trägergas, das den Behälter verläßt, vermieden wird. Außerdem kann durch einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser in dem Teil mit dem gepackten Bett die Kanalbildung des Trägergases leichter verhindert werden, so daß ein einheitlicher Kontakt mit der organischen Metallverbindung gewährleistet ist. Wie gezeigt, befindet sich ein sich verjüngender Teil an der Verbindung zwischen dem oberen Teil mit dem größeren Durchmesser und dem unteren Teil mit dem kleineren Durchmesser, was die gleichmäßige Zufuhr der nach unten strömenden organischen Metallverbindung ermöglicht.
Bei der Verwendung eines solchen Behälters für die stabile Zufuhr des im wesentlichen mit der organischen Metallverbindung gesättigten Beschickungsgases wird ein wie vorstehend beschriebener Behälter vorzugsweise zuerst in eine thermostatische Kammer getaucht.
Diese thermostatische Kammer ist mit einem Heizmedium 90 mit einer vorher festgelegten Temperatur gefüllt, in das die Zuführungsröhre 20 für Trägergas zum Verdampfen der organischen Metallverbindung getaucht wird. Das Trägergas, das durch die Zuführungsröhre eingeleitet wird, wird einem Wärmeaustausch mit dem Medium unterzogen und auf eine Temperatur erhitzt, die nötig ist, um die organische Metallverbindung zu verdampfen. Anschließend wird es durch das Zuführungsrohr in die Kammer 40 im Behälter eingeführt. Vorzugsweise nimmt diese Kammer etwa 1 bis 20 % des gesamten Behältervolumens ein. Das Trägergas strömt durch eine Vielzahl von Poren in das gepackte Bett und verdampft das organische Metall beim Durchströmen des gepackten Bettes, wobei es im wesentlichen mit der Verbindung gesättigt wird. Das mit der verdampften organischen Metallverbindung gesättigte Gas wird oben durch die Trägergasauslaßröhre 30 entnommen. Die Trägergaszuführungsröhre 20 kann auch oben in dem zylindrischen Behälter angeordnet und parallel zu dessen Innenwand so ausgerichtet sein, daß der Auslaß des Endes in die Kammer 40 mündet.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße organische Metallverbindung eine feste Substanz mit einer Größe von etwa 0,1 bis 5 mm. Ein damit gepacktes Bett läßt sich leicht bilden, indem man die feste Substanz der organischen Metallverbindung von oben in den zylindrischen Behälter schüttet. Vorzugsweise wird eine Öffnung 80 für die Packungsbeschickung zur Verfügung gestellt, durch die Festsubstanzbeschickung geschüttet wird. Die eingefüllte organische Metallverbindung wird dann von der im unteren Teil des Behälters angeordneten Trennwand oder Halteplatte 70 aufgefangen und akkumuliert darauf, um ein gepacktes Bett zu bilden. Trägergas, das einem Wärmeaustausch mit dem Medium 90 unterzogen wurde, indem man es durch die Zufuhrgaseinleitungsröhre 20 und dann durch die Trennwand 70 leitete, um es auf die zum Verdampfen der organischen Metallverbindung erforderliche Temperatur aufzuheizen, kommt im gepackten Bett 60 damit in Kontakt und wird dann durch das Auslaßrohr 30 für den gesättigten Dampf aus dem System geleitet. Der auf diese Weise hergestellte gesättigte Dampf der organischen Metallverbindung wird zur Herstellung eines Halbleiter- oder Supraleiterfilms verwendet.
Die Trennwand oder Halteplatte 70 liegt in Form von beispielsweise einem Metallsieb, einer perforierten Platte oder einer vielporigen Platte vor. Sie kann jede Form haben, aus jedem Material bestehen und geeignet gewählt werden, vorausgesetzt, sie kann das durch die organische Metallverbindung gebildete gepackte Bett tragen, weist eine Vielzahl von Poren auf und ermöglicht das leichte Durchströmen des Trägergases. Der Porendurchmesser beträgt vorzugsweise etwa 0,1 bis 1 mm und die Porenanzahl etwa 10 bis 200. Vorzugsweise wird die Trennwand fest mit der Wand des zylindrischen Behälters verschweißt. Wie aus den nachstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Beispielen hervorgeht, liefert die Erfindung besonders bemerkenswerte Ergebnisse bei einer organischen Metallverbindung, die bei Normaltemperatur fest ist.
Fig. 4 zeigt einen Behälter gemäß Fig. 1, der mit einer Schürze 82 mit dem gleichen Durchmesser wie der obere Teil des Behälters ausgerüstet ist, um die Fixierungsstabilität zu verbessern.
In dem erfindungsgemäßen Behälter sind die Trägergaszuführungsröhre 20 und das Auslaßrohr 30 für den gesättigten Dampf fest mit dem zylindrischen Behälter verbunden, beispielsweise durch Schweißen. Es ist wünschenswert, daß außerdem ein Unterbrecher des Gaskreislaufs wie ein Ventil zur Verfügung gestellt wird. Auch die Öffnung 80 für die Beschickungszuführung oben am Behälter ist fest mit diesem verbunden und ist vorzugsweise mit einem Unterbrecher wie einem Ventil ausgerüstet. Wenn eine organische Metallverbindung in etwa der Menge wie in den nachstehenden Beispielen angegeben eingefüllt und behandelt wird, beträgt der Durchmesser des unteren Zylinders typischerweise etwa 0,5 bis 4 cm, genauer 1 bis 3 cm, und der Durchmesser des größeren oberen Zylinders beträgt etwa 2 bis 10 cm, genauer 3 bis 7 cm. Vorzugsweise beträgt H/R etwa 1 bis 20, wobei H die tatsächliche Höhe des Behälters und R den Durchmesser des Zylinders bedeutet. Das Behältervolumen V beträgt vorzugsweise etwa 50 bis 10.000 ml.
Die Materialauswahl für den Behälter ist nicht beschränkt; das Material kann Glas, Harz oder Metall sein, vorausgesetzt, es ist inert gegenüber der organischen Metallverbindung, die eingefüllt werden soll. Normalerweise sind angesichts von Faktoren wie der Sicherheit beim Transport Metalle an sich akzeptabel. Bevorzugt wird rostfreier Stahl. Zufriedenstellend sind dabei Ausführungen von rostfreiem Stahl wie SUS304 oder SUS316.
Bisher wurde im Handel erhältliches sogenanntes Halbleitergas wie Silan oder Monogerman dem Verbraucher vom Hersteller in einer "Bombe" geliefert. Der Verbraucher wiederum erhält eine stabile Zufuhr von Halbleitergas, wenn er diese Bombe in einer Röhrenanordnung über ein Instrument wie einen Massenstromregler an die Herstellungsanlage für Halbleiterfilm anschließt.
Im Gegensatz zu sogenanntem Halbleitergas wie Silan oder Monogerman werden organische Metallverbindungen, wie z.B. festes Trimethylindium, handelsüblich in einem Behälter der wie in Fig. 3 gezeigten Form geliefert, und deshalb ist es schwierig, eine stabile Zufuhr des Beschickungsdampfes aus dem Behälter in einer konstanten Konzentration zu erhalten. Dies liegt daran, daß eine stabile Zufuhr des Zufuhrgases auch dann nicht möglich wäre, wenn der Anwender den Behälter, wie in Fig. 4 gezeigt, in eine thermostatische Kammer setzen, ein Trägergas zum Verdampfen der Beschickung in den Behälter einleiten und den Dampf dann einer Herstellungsanlage für Halbleiterfilm zuführen würde. Wie vorstehend beschrieben und wie auch deutlich aus den Vergleichsbeispielen ersichtlich, kann eine stabile Zufuhr des Beschickungsdampfes bei einer konstanten Konzentration keineswegs erreicht werden, was für Anwender große Probleme bei der Herstellung von Halbleiterprodukten aufwirft.
In dem Behälter von Fig. 1 ist dagegen eine organische Metallverbindung in Form eines festen gepackten Bettes fest versiegelt in einem zylindrischen Behälter untergebracht. Das Beschickungsgas, in einer Umhüllung in Form einer Bombe ebenfalls fest versiegelt, wird vom Handel auf die gleiche Weise an die Verbraucher abgegeben wie derzeit in Bombem verkauftes Halbleitergas. Deshalb wird die Bombe, wie in Fig. 2 gezeigt, zusammen mit einer Gaseinleitungsröhre in eine thermostatische Kammer getaucht, eine Gasauslaßröhre wird an die Anlage zur Herstellung von Halbleiterfilm angeschlossen, und das Trägergas wird ins System eingeleitet. Nur solche Anordnungen ermöglichen auf einfache Weise die stabile Zuführung des Beschickungsgases zur Filmbildung bei einer konstanten Konzentration, die im wesentlichen unabhängig von den Mengen an Trägergas und organischer Metallverbindung sind. Diese Zufuhr könnte genauso einfach sein, wie die Zufuhr von Silangas aus einer Bombe. Es wird darauf hingewiesen, daß der in Fig. gezeigte erfindungsgemäße Behälter, der im technischen Bereich der Herstellung von Halbleiterfilm eingesetzt wird, mit gewissen Mengen an organischer Metallverbindung, z.B. einige Gramm bis zu 10 und mehr Gramm, höchstens jedoch mehrere 100 Gramm, in fest versiegelter Umhüllung auf dem Markt kommt. Es liegt deshalb auf der Hand, daß der Behälter so klein ist, daß er sich einfach transportieren läßt.

(Vergleichs-)Beispiel 1

50 g Trimethylindium wurden in einen SUS316-Behälter (38 mm Durchmesser, 150 mm hoch und 150 ml Innenvolumen) gefüllt. Als Trennwand wurde eine perforierte Platte (1 mm Porengröße x 50) verwendet. Der Behälter wurde in eine auf 10ºC oder 20ºC eingestellte thermostatische Kammer getaucht; dann leitete man mittles eines Massenstromreglers Wasserstoff von hoher Reinheit als Trägergas mit einer Geschwindigkeit von 10 ml/min ein. Nachdem das System den Stationärzustand erreicht hatte, wurde Auslaßgas 30 Minuten lang mit IN wäßriger HCl behandelt, um das Trimethylindium zu zersetzen, und die Indiumkonzentration in der Lösung wurde mittels ICP-Analyse (Emissionsspektrofotometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma) analysiert, um den Sättigungsgrad gegenüber dem theoretischen Wert für Trimethylindium im Auslaßgas zu ermitteln. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.

(Vergleichs-)Beispiel 1A

Ein Experiment wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt, aber diesmal verwendete man den Behälter nach dem Stand der Technik, wie in Fig. 3 gezeigt. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse. TABELLE 1 Eingestellte Temperatur Beispiel

Beispiel 2

20 g Trimethylindium wurden in einen erfindungsgemäßen SUS316-Behälter (38 mm Durchmesser des oberen zylindrischen Teils, 13 mm Durchmesser des unteren zylindrischen Teils, 50 mm Länge des unteren Teils und 90 ml Innenvolumen) gefüllt. Als Trennwand verwendete man eine perforierte Platte (1 mm Porengröße x 15). Der Behälter wurde in eine auf 10ºC oder 20ºC eingestellte thermostatische Kammer getaucht und hochreiner Wasserstoff als Trägergas mit einer Geschwindigkeit von 10 ml/min eingeleitet. Nachdem das System den Stationärzustand erreicht hatte, wurde das Auslaßgas 30 Minuten lang in IN wäßriger HCl behandelt, um das Trimethylindium zu zersetzen. Die Indiumkonzentration in der Lösung wurde mittels ICP- Analyse (Emissionsspektrofotometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma) analysiert, um den Sättigungsgrad gegenüber dem theoretischen Wert für Trimethylindium im Auslaßgas zu ermitteln. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse.

(Vergleichs-)Beispiel 2

Ein Experiment wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 durchgeführt, aber diesmal verwendete man den Behälter nach dem Stand der Technik (38 mm Durchmesser, 150 mm Höhe und 150 ml Innenvolumen). Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse. TABELLE 2 Eingestellte Temperatur Beispiel Vergleichsbeispiel

Beispiel 3

Der in Beispiel 2 verwendete, mit 20 g Trimethylindium gefüllte Behälter wurde in eine bei 10ºC gehaltene thermostatische Kammer getaucht. Das obere Auslaßrohr 5 für den gesättigten Dampf wurde an die Gaschromatographie (kurz GC) angeschlossen. Man ließ das Trägergas auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchströmen. Zwei Stunden, nachdem das System den Stationärzustand erreicht hatte, wurde die Konzentration des Trimethylindiums gemessen. Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse.

Vergleichsbeispiel 3

Ein Experiment wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 durchgeführt, aber man verwendete den gleichen Behälter wie im Vergleichsbeispiel 1A. Aufgrund von Kanalbildung des Trägergases und anderen Bedingungen erreichte der Dampf den gesättigten Zustand nicht. Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse. TABELLE 3 Vergangene Zeit (min) Peak-Höhe in GC Beispiel 3 Vergleichsbeispiel 3 Mittel Standardabweichung

Beispiel 4

Das Verhältnis zwischen der Menge an eingefülltem Trimethylindium und dem Sättingsgrad des Auslaßgases gegenüber dem theoretischen Wert wurde in einem Experiment ermittelt, das man auf die gleiche Weise wie Beispiel 2 in einer thermostatischen Kammer durchführte, die bei 10ºC gehalten wurde. Eine stabile Produktion an gesättigtem Dampf wurde erreicht, solange Trimethylindium in einer Menge von bis zu 3 g verblieb. Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse.

Vergleichsbeispiel 4

Ein Experiment wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 4 durchgeführt, aber diesmal verwendete man den Behälter von Vergleichsbeispiel 1A. Die Dampfkonzentration war allgemein niedrig und schwankte. Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse. TABELLE 4 Eingefüllte Menge Beispiel Vergleichsbeispiel

Beispiel 5

Die Trimethylindiumkonzentration wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 3 gemessen, aber diesmal wurde die Temperatur der thermostatischen Kammer auf 20ºC und die Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases schrittweise von 10 ml/min auf 100 ml/min verändert, während man das austretende Gas durch Gaschromatographie überwachte. Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse.

Vergleichsbeispiel 5

Ein Experiment wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 4 durchgeführt, aber diesmal wurde das Gefäß aus Vergleichsbeispiel 1A verwendet. Je höher die Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases, desto geringer war die Trimethylindiumkonzentration. Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse. TABELLE 5 Vergangene Zeit (min.) Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases Peak-Höhe in GC Beispiel Vergleichsbeispiel
Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Bildung von Halbleiter- oder Supraleiterfilmen durch Gasphasenabscheidung einer organischen Metallverbindung dar, das die Strömungskontrolle bei konstanter Konzentration und bei stabiler Zufuhr eines solchen Gases im ganz und gar gleichen Sinne wie es beim Gas nach dem Stand der Technik für die Herstellung von Halbleitern wie Silan oder Monogerman der Fall ist. Es läßt sich sagen, daß dieses Verfahren sehr gut für die industrielle Anwendung geeignet ist.

Claims

1. Anlage zur Verfügungsstellung einer stabilen Zuführung von einem Beschickungsgas enthaltend eine verdampfte feste organische Metallverbindung (60) bei einer konstanten oder im wesentlichen konstanten Konzentration, wobei die Anlage enthält:

einen zylindrischen Behälter (10) mit einem oberen Teil und einem unteren Teil;

einer Zuführungsröhre (20) für ein Trägergas für die Verdampfung der organischen Metallverbindung und eine Auslaßröhre (30) für das im wesentlichen mit der verdampften organischen Metallverbindung gesättigte Trägergas,

eine Kammer (40) im unteren Teil des Behälters, die mit der Trägergaszuführungsröhre verbunden ist,

ein gepacktes Bett (60) aus der organischen Metallverbindung, das oberhalb der Kammer gebildet ist und

eine Trennwand (70) mit einer Vielzahl von Poren, die im unteren Teil des Behälters zwischen der Kammer und dem gepackten Bett angeordnet ist, wodurch das in die Kammer eingeführte Trägergas durch die Trennwand zum gepackten Bett strömt, im wesentlichen mit der organischen Metallverbindung gesättigt ist und durch die Auslaßröhre, die mit dem oberen Teil des Behälters verbunden ist, austritt, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil des Behälters einen größeren Durchmesser aufweist als der untere Teil.

2. Anlage nach Anspruch 1, in der der obere und der untere Teil durch einen sich verjüngenden Teil verbunden sind.

3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, in der der Teil oberhalb der Trennwand (70) im Behälter im wesentlichen mit der organischen Metallverbindung (60) gefüllt ist.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in der die Trennwand (70) eine vielporige Platte ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in der die Trennwand (70) ein Sieb ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in der die Trennwand (70) eine perforierte Platte ist.

7. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in der die Trägergaszuführungsröhre (20) und die Auslaßröhre (30) jeweils mit einem Ventil ausgestattet sind.

8. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die in Form eines Gehäuses für die organische Metallverbindung vorliegt.

9. Verfahren zur Verfügungsstellung einer stabilen Zuführung eines Beschickungsgases, das im wesentlichen mit einer festen organischen Metallverbindung (60) gesättigt ist, bei dem man:

die Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche in eine thermostatische Kammer eintaucht,

ein Trägergas durch eine Trägergaszuführungsröhre (20), das bei einer konstanten Temperatur gehalten wird, die ausreicht, um die organische Metallverbindung (60) zu verdampfen, einführt, und

das Trägergas durch das gepackte Bett (60) strömen läßt, um die organische Metallverbindung zu verdampfen um dadurch das Gas im wesentlichen mit der Verbindung zu sättigen.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das im wesentlichen mit der organischen Metallverbindung gesättigte Gas zur Verwendung als Beschickungsgas für eine Folienbildung geeignet ist.