CN108291301B - 使用烷基-铟化合物的烃溶液进行金属有机气相沉积的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于通过金属有机气相沉积制备含铟层的方法，其中所述含铟层在反应室中在基板上生成，其中所述铟以具有式InR3的含铟前体化合物的形式递送到工艺，其中基团R彼此独立地选自具有1至6个C原子的烷基基团，其特征在于含铟前体化合物的递送以溶液形式发生，所述溶液包含溶剂和溶于其中的含铟前体化合物，其中所述溶剂具有至少一种具有1至8个碳原子的烃。本发明还涉及一种溶液，该溶液由下列组成：式InR3的化合物，其中R彼此独立地选自具有1至6个C原子的烷基基团，和至少一种具有1至8个碳原子的烃，所述溶液用于通过金属有机气相沉积制备含铟层的用途，以及用于执行所述方法的装置。

Description

使用烷基-铟化合物的烃溶液进行金属有机气相沉积的方法
本发明涉及用于通过金属有机气相沉积制备含铟层的方法，其中所述含铟层在反应室中在基板上生成，其中所述含铟前体化合物以溶剂形式递送。本发明还涉及溶液、此类溶液的用途、以及用于执行所述方法的装置。
现有技术
金属有机气相沉积，并且尤其是金属有机气相外延是用于在基板上生成金属或金属化合物的薄层的重要方法。所述方法具体地用于半导体工业中。在该工艺中，将任选地与附加的反应化合物组合的有机金属化合物引入到工艺室中，其中在减压或常压下，反应在加热的基板表面上发生，从而导致该层的沉积。这些方法在20世纪70年代和20世纪80年代开发，并且自那时起经历了持续改善。因此，今天可在基板上沉积大量半导体晶体、非晶态层、以及金属化合物。综述可参见，例如J.Zilko的“薄膜沉积-工艺与技术手册(Handbookof Thin Film Deposition-Processes and Technologies)”，第2版，2001年，编辑：Krishna Seshan，第4章，第151-203页。
就制造铟层而言，铟-烷基化合物通常用作前体化合物。在现有技术中，通常使用固体三甲基铟；在固态下，该材料具有足够的蒸气压并且在半导体层中几乎不产生任何杂质或不期望的掺杂。出于该目的，固体三甲基铟通常装入不锈钢气缸中。这些圆筒配备有至少一个气体入口和气体出口。惰性载气(主要是氢气或氮气)通过气体入口引入并与气缸中的固体TMI接触，并且因此富集于载气中。除了此之外，在气体出口处实现的气相中TMI的质量产出取决于载气流量、TMI的温度、和压力等。
此类方法与多个问题相关联。三甲基铟为具有88℃的熔点的固体。TMI是易燃的，这是指其在室温和环境空气下与氧剧烈反应。尤其是在液相中处理TMI是有问题的，因为将空气引入到具有TMI的密闭容器中可导致爆炸。这不仅干扰工艺期间的TMI的处理，而且干扰制造、运输、储存、设备的填充、计量、以及工艺残渣的移除和清除。
另一个缺点在于每单位时间进入到气相中的固体铟化合物的量很少，并且不能随意增加。因此，通过气相沉积制备含铟层时的生长速率受到高度限制。
附加的缺点在于从固体前体化合物释放的气态铟的量难以测量和连续调节。例如，释放速率取决于表面积，所述表面积在蒸发工艺中改变。
在具有固体TMI的方法中，还不利的是并非所有的TMI均可被利用，因为在低填充水平下不再能实现气相的最佳和均匀的饱和。另一缺点在于在该方法中，在TMI消耗之后，容纳TMI的容器，通常为不锈钢气缸必须清空并且在复杂的中间步骤中再填充，以确保铟的均匀引入。这是指，已知的方法在总体上是复杂的并且花费相对长的时间。
为解决该问题，Fannin等人，1994(“从三甲基铟-十六烷浆料的恒定铟递送(Constant indium delivery from trimethylindium-hexadecane slurry)”；1994，J.Electron.Mat.，23，2，第93至96页)提出将TMI从悬浮液引入到所述工艺中。在此，作者描述了其中固体TMI作为N,N-二甲基十二烷胺中的悬浮液供应的方法。悬浮液在鼓泡器中蒸发并且与载气混合。然而，使用此类异质有机化合物是有问题的，因为胺化合物或其降解产物进入气相并且可在工艺室中引发不可取的副反应，这可导致涂层的掺杂或污染。因为TMI与固体形成络合物，这就更加如此。此外，处理固体TMI的问题也不由此类悬浮液解决。
另选地，作者建议以高沸点化合物，即十六烷中的悬浮液的形式供应固体TMI。在此，也使用鼓泡器来释放气态TMI和十六烷。即使这样做也不解决处理固体易燃TMI时的基础问题。此外，通常不利的是蒸发此类高沸点液体时的能量消耗相对高，因为需要特定的设备，诸如鼓泡器，和相对高的温度。因为TMI和十六烷存在并且在不同阶段消耗，所以在长时间内连续释放TMI是不可能的，并且由固体释放的气态铟的量较低。因此，总的来说，处理易燃TMI的问题最多部分地被解决。
DE 10 2013 225 632 A1描述了金属有机气相沉积的方法，其中将在升高的温度下反应并且导致产物掺杂碳的附加的烃引入到工艺室中。为实现烃成为游离甲基基团所需的分解，高于1000℃并且最高至1200℃的高反应温度是必要的。类似的方法描述于US 6,284,042 B1中。也根据该文献，将烃与有机金属化合物分开添加，此后，化学反应在高温下在反应室中发生，其中烃分解，从而导致产物掺杂碳。
总的来讲，需要由金属有机气相沉积制备含铟层的改善的方法，所述方法克服上述缺点。
发明目的
本发明基于提供克服上述缺点的方法、部件、应用和装置的目的。在该工艺中，应当提供由金属有机气相沉积，尤其是金属有机外延制备含铟层的方法，所述方法更简单、更可用于该工艺、并且更有效。应当降低或避免与处理固体三甲基铟相关联的风险。引入到该工艺中的铟应当易于处理和计量。所述方法应当可调节气相和反应室中的铟或含铟前体化合物的高浓度和高质量产出。关于所用材料和劳动力以及能量支出，所述方法应当是有效的。在该工艺中，应当制备不包含任何不期望的掺杂剂或杂质的高纯度、含铟、连接半导体层。所述方法还应当能够更好的利用起始物质。
发明内容
令人惊奇的，本发明所基于的目的由根据权利要求所述的方法、解决方案、应用、和装置来解决。
本发明的主题是一种通过金属有机气相沉积制备含铟层的方法，其中所述含铟层在反应室中在基板上生成，其中所述铟以具有式InR3的含铟前体化合物的形式递送到工艺，其中基团R彼此独立地选自具有1至6个C原子的烷基基团，其特征在于含铟前体化合物的递送以溶液形式发生，所述溶液包含溶剂和溶于其中的含铟前体化合物，其中所述溶剂具有至少一种具有1至8个碳原子的烃。
金属有机气相沉积(MOCVD，“金属有机化学气相沉积”)是来自化学气相沉积(CVD)方法的组的涂覆方法，其中固体层在基板上的沉积使用金属有机前体化合物(前体)由化学气相发生。令人惊奇的，确定如果含铟前体化合物与如上所述的溶剂组合使用，则与常规沉积层相比，不整合更高量的碳或氧。
在一个优选的实施方案中，金属有机气相沉积为金属有机气相外延(MOVPE，代表“金属有机气相外延)，并且也称为“有机-金属气相外延”，OMVPE)。然而，用MOCVD可在基板上进行任何沉积，但MOVPE是外延方法，并且因此涉及在结晶基板上的结晶生长。所述方法，尤其是MOVPE，尤其用于半导体材料的沉积。
根据本发明，使用烷基-铟化合物(前体化合物)在溶剂中的溶液。在此，如通常使用的，术语“溶液”意指前体化合物实际上溶于溶剂中，而不仅是悬浮。因此，至少在开始时，并且因此在引入到所述工艺中时和/或在转移到气相中之前，溶液以液体形式存在。在该工艺期间，溶液转换成气相，这可在引入到反应室中之前或期间发生。对于溶液而言，特别优选的由含铟前体化合物和溶剂组成。
根据本发明，所用的含铟前体化合物为式InR3的烷基-铟化合物。残基R彼此独立地选自具有1至6个C原子，尤其是1至3个C原子的烷基基团，具体地甲基和/或乙基。例如，前体化合物选自三甲基铟、三乙基铟、或乙基二甲基铟。还可使用此类烷基-铟化合物的混合物。
在一个优选的实施方案中，前体化合物为三甲基铟(TMI)。根据现有技术，三甲基铟主要用于通过金属有机气相沉积或外延制备含铟层。TMI为具有136℃的沸点的白色固体。
所述溶剂包含至少一种具有1至8个碳原子的烃。优选地，溶剂由至少一种具有1至8个碳原子的烃组成。根据通常的术语，烃是唯一地由碳和氢组成的有机化合物。特别优选地，溶剂由具有1至8个碳原子的烃组成。烃它们可以为烷烃、芳族化合物或烯烃。它们可以为无环烃或环状烃。烷基或烯烃可以为直链或支链的。
在一个优选的实施方案中，溶剂由具有5至8个碳原子的烃组成，其优选地为烷烃或芳族化合物。此类烃具有的沸点一般仅略低于烷基-铟化合物的沸点。这些烃具有相对高蒸气压，并且因此可在相当低的能耗下蒸发。此外，沸点与烷基-铟化合物的那些沸点相差不多，从而有利于溶液的均匀且完全的蒸发。
在一个优选的实施方案中，溶剂具有至少一种烷烃。特别优选地，溶剂为烷烃或烷烃的混合物。在这种情况下，烷烃可选自甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷或辛烷。烷烃优选地为直链或支链的。烷烃特别适合作为根据本发明的溶剂，因为其相对惰性。因此，即使在相对高的反应温度下，在气相中也不发生与溶剂的不可取的反应，所述反应可例如导致分解并将碳引入到所沉积的层中。
特别优选地，溶剂为具有5至8个碳原子的烷烃，因此选自戊烷、己烷、庚烷或辛烷、或它们的混合物。在该工艺中，可使用任何异构体，例如，正戊烷、异戊烷或新戊烷；或正己烷、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、2,2-二甲基丁烷、2,3-二甲基丁烷。类似地，可使用庚烷或辛烷异构体的所有可想到的混合物。特别优选的使用戊烷。
在一个优选的实施方案中，溶剂具有至少一种芳族化合物。特别优选地，溶剂为芳族化合物或芳族化合物的混合物。例如，芳族化合物可以为被一个或两个甲基基团或乙基基团取代的苯的衍生物。芳族化合物优选地选自甲苯、二甲苯和苯。芳族化合物是尤其适合的，因为烷基-铟化合物特别容易溶于其中。此类低分子量芳族化合物也是相对惰性的，并且具有的沸点仅略低于烷基-铟化合物的那些沸点。甲苯优选地用作溶剂。TMI在甲苯中的溶解度最高至50重量％。因此，所述方法可利用高浓度的溶液特别有效地进行，并且可减少副反应。
特别优选地，溶剂为具有6至8个碳原子的芳族化合物，尤其是甲苯、二甲苯或苯。此类芳族化合物可溶解特别大量的TMI。它们具有也仅略低于TMI的沸点的沸点。
所述溶液优选地为共沸物。烷烃也优选的作为溶剂，因为其与三甲基铟形成共沸物。在共沸物蒸发期间，可在气相中构建均匀且相对高浓度的组分。
在此类情况下，优选的溶剂具有比烷基-铟化合物更高的蒸气压。在此类情况下，溶剂的沸点可低于烷基-铟化合物的沸点的至少10℃、至少30℃、或至少50℃。优选地，沸点相差不太远，优选地不超过100℃，或不超过70℃，从而可发生有效的联合蒸发。优选地，溶剂和烷基-铟化合物的沸点的差异介于10℃和100℃之间，尤其是介于15℃和70℃之间。当使用沸点为约134℃的TMI时，优选的溶剂具有在约0℃至约120℃范围内的沸点。
还可使用提及的烃的混合物。例如，可使用提及的具有5至8个碳原子的烷烃和/或芳族化合物的混合物。出于技术原因，还可能有利的是使用被其它烃轻微污染的烃，例如最高至20重量％、最高至10重量％、或最高至5重量％。
如果使用短链烃，尤其是具有1至4个碳原子的烃，则在将溶液引入到该工艺中之前，可将溶液冷却。因为这需要附加的冷却能，所以此类实施方案为较不优选的。
优选地，溶液中的前体化合物的份额为至少2重量％、至少5重量％、或最高至15重量％。优选地，溶液包含最高至60重量％或最高至55重量％的呈溶解形式的前体化合物。在一个优选的实施方案中，溶液中的前体化合物的份额介于5重量％至60重量％之间，优选地介于15重量％和55重量％之间。根据本发明，前体化合物应当完全溶解。这是有利的，因为即使仅少部分的前体化合物以未溶解形式存在，气相的组成也可以不利的方式改变，并且在连续工艺中，管道和工艺装置可能被堵塞。在根据本发明的溶液的情况下，根据现有技术的问题可利用固体烷基-铟化合物避免。
在用于金属有机气相沉积，并且尤其是，在金属有机气相外延的方法中，含铟层的制备在反应室中发生。待涂覆的基板位于其中并且加热至高温。将具有含铟前体化合物并且通常为载气的气流引入到反应室中，其中气相中的前体化合物首先分解，并且自由基基团附接到基板。热活化的自由基基团在基板上具有特定的运动自由度，直至铟原子在适当位置处掺入层中。有机基团用元素氢去饱和，并且形成稳定的挥发性有机化合物。该残留气体从反应室排出。从这个意义来说，根据本发明的装置对应于已知的装置。优选的在将溶液引入到反应室中之前，将溶液转换成气相。在一个较不优选的实施方案中，还可想到溶液不蒸发直至将其引入到反应室中。
溶液转移到气相中优选地在反应室中反应之前的工艺步骤中发生。优选地，蒸发器用于转移到气相中。在蒸发器中，向溶液供应足够的热能以导致蒸发。优选的在将溶液引入到反应室(4)中之前，使用直接蒸发器(2)将溶液转换成气相。
在一个优选的实施方案中，蒸发器为直接蒸发器。当其进入蒸发器中时，溶液在直接蒸发器中立即并且完全蒸发。在该工艺中，设置压力、温度和质量流率使得溶液在引入之后立即转换成气相。溶液也不收集于直接蒸发器中的贮液器中。在另一方面，蒸发根据现有技术使用鼓泡器从贮液器发生，其中蒸发的液体量由鼓泡器中的工艺条件(压力、温度、液体表面积)来调节。
在直接蒸发器中，溶液通常使用LFC(液体流量控制器)在加热的混合阀中在添加惰性载气的情况下蒸发。直接蒸发器具有加热装置。以这种方式，供应热能以补偿蒸发期间发生的蒸发冷却。除此之外，紧凑设计的直接蒸发器还可允许安装在反应器附近。因此，可在不具有其它步骤的情况下构建较高的温度，其中甚至可将具有低蒸气压的前体化合物有效转化成气相并引入到工艺室中。直接蒸发器是现有技术已知的并且可商购获得的。例如，可使用来自Bronkhorst AG，Switzerland的CEM体系，或来自Sempa Systems GmbH，德国的DirectVapor产品。
优选地，所述直接蒸发器具有0℃至100℃，尤其是介于10℃和50℃之间的温度，和/或50毫巴至1800毫巴的压力。在该工艺中，温度和压力彼此适应，使得溶液的完全蒸发发生，并且这在气相中保持。具体地，调节工艺条件使得快速蒸发发生但不保留液体或固体残渣。
直接蒸发器可具有喷嘴。直接蒸发器可以为直接注射器(Direct LiquidInjection，DJI)。具有喷嘴的直接蒸发器使液体连续、有效的转换成气相。
该工艺中质量产出率的控制优选地使用流量调节器和/或阀来实现。控制优选地为电子的。
直接蒸发的溶液量优选地使用液体流量调节器进行调节和监测。特别优选地，液体流量调节器是直接蒸发器的一部分。此类调节器，尤其是呈与直接蒸发器连接的紧凑形式，允许响应于反应室中的需要来优化控制质量产出率。
优选地，蒸发的溶液在引入到反应室中之前与载气混合。载气用于支持运输并防止冷凝效应。因此其优选地为非反应性的并且在该工艺中是惰性的。通常的载气，诸如氮气、氢气或惰性气体可用于该工艺中。
引入的载气量优选地使用气体流量调节器进行调节和监测。特别优选地，气体流量调节器是直接蒸发器的一部分。此类调节器，尤其是呈与直接蒸发器连接的紧凑形式，允许根据蒸发溶液的质量产出率和反应室的需要来优化控制载气。
蒸发溶液优选地与混合室中的载气混合。混合室优选地具有混合阀。混合阀使得其可构建组分和含铟前体化合物的精确且均匀的浓度。混合室优选地为直接蒸发器的部分。该工艺中的蒸发优选地直接在混合室中发生。这意味着溶液直接蒸发到其中气相与附加的相混合的室中。
在一个特别优选的实施方案中，使用具有液体产出率调节器、气体流量调节器、混合室和混合阀的直接蒸发器。在该实施方案中，用于控制溶液和载气的质量产出率的组件和用于混合气相的组件为直接蒸发器的组成部件。这种类型的设计能够紧凑、连续且有效的制备呈溶液形式的铟前体化合物用于反应室中的反应。
优选地，在根据本发明的方法中不使用鼓泡器。根据现有技术，相应的方法使用鼓泡器(蒸气压饱和器)进行。鼓泡器包括容纳待蒸发的液体和固体有机金属前体化合物的容器，并且惰性载气通过所述容器。在这种情况下，缺点在于在包含溶剂、前体化合物和惰性载气的此类多组分体系的情况下，精确且连续的工艺控制是不可能的，或者至少相对费力。另一方面，根据本发明的方法可利用直接蒸发器但在不具有鼓泡器的情况下进行。在直接蒸发时，溶液与载气的混合能够更好地控制，并且所述方法可在相当长时间段内连续进行但其不必要清空或再填充鼓泡器。
工艺室中的条件优选地设置为不发生或基本上不发生碳寄生掺杂的那些条件。在该工艺中，用作溶剂的烃不反应，或仅不显著地反应，并且不会不利地影响产物。这在工艺室中的温度不设置地太高，使得烃不发生分解成反应性基团时是可能的。优选地，反应室中的反应在低于950℃，更优选地低于900℃，或尤其是低于800℃的温度下发生。由此，这特别考虑了含铟层的沉积，因为工艺条件被设置使得选择低于900℃的沉积温度。
该方法和工艺室中的条件被设置成使得在其从反应室带走之前，不发生气相中液体的冷凝。在蒸发溶液之后调节工艺条件，尤其是压力和温度，使得气相高于露点。给定压力下的露点为必须被超过使得液体将作为沉淀从气相分离的温度。反应室中具有含铟前体化合物的气相的温度优选地大于100℃，更优选地大于300℃，或大于400℃。
反应室中的温度可例如介于100℃和950℃之间，或介于400℃和900℃之间。
在从反应室排出之后，溶剂和/或惰性载气可重新加工并且重新使用。溶剂可冷凝并分离。
根据本发明，可将用于在基板上制备含铟层的前体化合物特别均匀地且以特别高的质量流率引入用于金属有机气相沉积的反应室中。然后，可使用已知的方法在基板上产生所述层。通常，将至少一种附加的反应性物质，优选地至少一种附加的前体化合物引入到反应室中。例如，可引入附加的反应性物质，以便施加元素周期表第五主族的元素，诸如氮、磷、和/或砷，或第三主族的元素，诸如铝或镓。产物可以是多层的，和/或含铟层可具有附加的元素，从而形成混合晶体，或者可以被掺杂。此类前体化合物和方法是现有技术中已知的。例如，就这一点而言，参考：Stringfellow，Gerald B.，“Organometallic Vapor-PhaseEpitaxy:Theory and Practice”，1989，由Academic Press出版，ISBN 10:0126738408。
根据本发明的方法可用于制备含铟层。所述层可包含铟化合物或元素铟。在该工艺中，可使用已知的CVD(化学气相沉积)方法，其中例如可由ITO(氧化铟锡)或IGZO(氧化铟镓锌)制备所述层。
在一个优选的实施方案中，尤其是在MOVPE的情况下，所述方法用于制备半导体结晶。所述方法和工艺可用于例如制备激光器、光电探测器、太阳能电池、光电晶体管、光电阴极、晶体管、检测器或调制器。
本发明的目的也是一种溶液，该溶液由下列组成：
(a)5重量％至60重量％，尤其是15重量％至55重量％的式InR3的化合物，其中R彼此独立地选自具有1至6个C原子的烷基基团，其中所述化合物优选地为三甲基铟，以及
(b)40重量％至95重量％，具体地45重量％至85重量％的至少一种烃，其具有1至8个碳原子。
优选地，所述溶液由5重量％至60重量％的三甲基铟和40重量％至95重量％的具有1至8个碳原子，优选地5至8个碳原子的烷烃或芳族化合物组成。优选地，所述溶液由5重量％至15重量％的三甲基铟和85重量％至95重量％的具有5至8个碳原子的烷烃或15％至60％的三甲基铟，以及40重量％至85重量％的具有6至8个碳原子的芳族化合物组成。
优选的溶液对应于上文所述的那些，其可用于根据本发明的方法中。为避免重复，具体参考上文对于组成溶液的说明，并且尤其是对于选择烷基-铟化合物和溶剂的说明。
本发明的另一目的是根据本发明的溶液用于通过金属有机气相沉积制备含铟层，尤其是半导体层的用途。在这些工艺中，所述用途如上文对于所述方法所述的相应地发生。为避免重复，参考上文对于方法的说明。
本发明的另一目的是用于进行根据本发明的方法的装置，所述装置包括：
(A)液体进料管线，该液体进料管线用于递送溶液，
(B)液体流量调节器，该液体流量调节器用于计量溶液，
(C)部件，该部件用于递送惰性载气，
(D)气体流量调节器，该气体流量调节器用于计量载气，
(E)直接蒸发器，该直接蒸发器具有用于蒸发溶液的加热装置和用于与载气混合的混合室，
(F)反应室，该反应室用于在基板上制备含铟层，以及
(G)气体进料管线，该气体进料管线用于将气相递送到反应室中。
调节器(B)和(D)优选地为直接蒸发器的组件。
对于装置的进一步设计，参考上文对于工艺控制的说明以及以下实施例。
图1以举例的方式示出根据本发明用于进行本发明方法的装置。
图1以举例的方式并且示例性地示出用于进行本发明方法的装置。溶液通过进气口1引入所述方法中。在该工艺中，可使用三甲基铟(10重量-％)在C5-至C8-烷烃中或在C6-至C8-芳族化合物的液体溶液。所述溶液经过液体进料管线6进入到直接蒸发器2，所述直接蒸发器具有加热装置8和混合室9。使用液体流量调节器5控制和测量液体的体积，所述液体流量调节器为直接蒸发器的组件或者可在其前面连接。此外，可使用阀3进行计量。在直接蒸发器2中，溶液通过设置适宜的工艺参数，诸如温度和压力，完全转换成气相，其中20℃至80℃的温度是优选地设置。该工艺中的蒸发优选地直接在混合室中发生，所述混合室为直接蒸发器的整体部分。溶液在混合室9中与惰性载气混合，所述惰性载气通过入口11和气体进料管线16引入。载气的量由气体流量调节器12和阀13控制。优选地，使用直接蒸发器2，其具有液体流量调节器5、气体流量调节器12、混合室9和混合阀13作为整体部件。气相从混合室9经过气体进料管线16引入到反应室4中-任选地经过适宜的附加的工艺步骤诸如压力分级。使用已知的措施，铟的反应和沉积或将铟引入到加热基板表面上的混合晶体中在反应室4中发生。反应气体和载气流动通过反应器并经过气体出口管线17排放到废气体系中。气相中的附加的反应物质可经过一个或多个附加的气体进料管线18供应给反应室，以便由多种元素制备涂层或混合晶体。
本发明解决其根本问题。本发明提出了通过金属有机气相沉积或外延连续制备含铟层的改善的、有效的且相对简单的方法。通过避免使用溶液避免或显著降低了处理固体易燃烷基-铟化合物的风险。因此，已经减少了对烷基-铟化合物的制造商的爆炸和着火危害，他们可直接以溶液形式制备、储存和运输该化合物。还避免了在计量、填充单元、和执行该工艺时的危害。
使用呈低沸点液体形式的溶液使得气相中的铟化合物的质量流率显著增加。相比之下，在具有鼓泡器和固体烷基-铟化合物的现有技术的方法中，即使是以悬浮液的形式也不能实现高质量流率，因为具有烷基-铟化合物的气相的饱和在热动力学上受到固体聚集状态和鼓泡器尺寸限制。使用溶液也允许更精确的计量和灵活快速的调节引入工艺要求的溶液体积。附加的优点在于不需要根据现有技术所必要的定期更换具有易燃烷基-铟化合物的残渣的实心气缸。因此，本发明可在长时间段内连续进行。因为使用溶液，所以可发生将起始物质完全引入到该工艺中，这是出于经济和环境原因所期望的。附加的优点在于溶剂不反应，并且因此可被处理并重新使用。该方法在经济上也是有利的，因为低沸点烷烃或芳族化合物可大量获得并且因此是廉价的。
实施例
沉积条件：
沉积在Aixtron AIX 200-GFR反应体系中进行。将流量为6800mL/min的氢气(H2)用作载气。沉积在50毫巴下进行。温度基于与铝-硅共晶的熔点(熔点577℃)的比较结果来校准。
浓度为30mol％的三甲基铟、三甲基镓(DockChemicals)和三甲基铝(EMF)的甲苯溶液(下文中也被称为液体)用作III族源；叔丁基膦(DockChemicals)用作V族源。
沉积两种不同类型的层：
1)((Al0.3Ga0.7)0.5In0.5)P双异质机构，其中生长速率为1.53μm/h。V族对III族前体的比率为96；沉积温度为685℃。如此沉积的层用于光致发光测量。
2)用于SIMS测量的((Al0.7Ga0.3)0.5In0.5)P多层结构。就这一点而言，检查了不同的温度曲线，以及V族对III族比率：V/III＝25、50和100，T＝625℃、655℃、670℃、685℃。如此沉积的层用于SIMS测量(二次离子质谱法)。
光致发光测量：
借助于利用Nd-YAG激光器激发来检查层的它们的光致发光。将在NAsP公司用作参照的两种样品用作对照。它们的光特性用作上限或下限，并且用于量化样品。测量构造示于图2中。
可在光致发光谱中鉴定层中的杂质和晶体缺陷：光峰越宽(表1中的FWHM)或辐射光强度越低(即表1中的积分强度)，所检查层的质量越差。
图3示出使用液体In获得的样品(27030，粗实心黑线，上方)，纯三甲基铟作为比较例的比较样品(27026，细实心黑线)和两个参照样品(参照1和参照2，点虚线或点线)的光致发光图谱。
如由图3和表1可见，考虑其特性，由液体In沉积的层位于两个参照值之间(积分密度)或接近两个参照值(FWHM或半峰宽)，并且因此适用于作为含铟层的前体。
表1：AlGaInP-DH结构的光致发光测量的评价
27026 27030 参照1 参照2
积分强度[任意单位] 2.98*10<sup>-4</sup> 8.68*10<sup>-4</sup> 4.91*10<sup>-3</sup> 1.69*10<sup>-4</sup>
λ峰值[eV] 1.987 1.992 2.061 1.992
FWHM[eV] 0.0571 0.0643 0.0383 0.0603
SIMS测量：
二次离子质谱提供了关于样品中存在哪些和多少杂质的信息。
用于SIMS测量的层(层2)借助于在基板上进行沉积来制备，其中对于一个层，用于沉积的沉积温度逐渐升高，并且对于另一个层，V族至III族源的浓度的比率有所不同。
这是指沉积具有9个层的层结构，每个层在它们的沉积温度和V族对III族源的比率方面不同。
这些比率如图4的图表中的底排图示出(值为100、50、100、50、25、100、50、25、100)；沉积温度以上排图示出。
例如可见，右侧的黑色曲线的进展具有高平台，其在625℃的沉积温度下形成，不依赖于V族对III族源的比率。
借助于氧/碳的积分比，本领域技术人员可根据V族/III族源的比率和沉积温度关于层的纯度进行说明，并且因此说明所用的前体。
图4示出通过将液体In用作铟源获得的样品的SIMS测量值。上文提供了层沉积的条件。
氧含量(实线)和碳含量(点线)示于SIMS谱图中。在不同的温度(图的顶排，以℃为单位)和不同的V族对III族源比率(图的底排)下，进行层检查。令人惊奇地，借助于SIMS测量，没有观察到明显的碳或氧在层中的整合。在655℃和比率25下的增加的碳积分可归因于III族前体的不充分的分解，这是用三甲基铟沉积通常获得的观察结果。在625℃的温度范围内的增加的氧积分可归因于由V族前体引入的氧杂质。
参考符号：
1 溶液入口
2 直接蒸发器
3 阀
4 反应室
5 液体流量调节器
6 液体进料管线
8 加热设备
9 混合室
11 载气进料
12 气体流量调节器
13 阀
16,18 气体入口管线
17 气体出口管线

Claims (12)

1.通过金属有机气相沉积制造含铟层的方法，其中所述含铟层在反应室(4)中在基板上生成，其中所述铟以具有式InR3的含铟前体化合物的形式递送到工艺，其中所述含铟前体化合物为三甲基铟，
其特征在于所述含铟前体化合物以溶液形式递送，所述溶液由溶剂和溶于其中的所述含铟前体化合物组成，其中所述溶剂由至少一种具有1至8个碳原子的芳族烃组成。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属有机气相沉积为金属有机气相外延。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述溶剂由具有5至8个碳原子的芳族烃组成，其中所述溶剂为甲苯、苯、二甲苯、或它们的混合物。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述前体化合物在溶液中的份额为5重量％至60重量％。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中在将所述溶液引入到所述反应室(4)中之前，使用直接蒸发器(2)将所述溶液转换成气相。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述直接蒸发器(2)具有0℃至100℃的温度和/或50毫巴至1200毫巴的压力。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述直接蒸发器(2)具有介于10℃和50℃之间的温度。
8.根据权利要求5或6所述的方法，其中在将所述溶液引入到所述反应室(4)中之前，将所述溶液转换成所述气相。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述直接蒸发器(2)具有所述气相与载气在其中混合的混合室(9 )。
10.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述直接蒸发器(2)具有液体流量调节器(5)、气体流量调节器(12)、混合室(9 )、和混合阀。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其中将至少一种附加的反应物质递送到所述反应室(4)中。
12.溶液用于通过金属有机气相沉积制备含铟层的用途，所述溶液由下列组成：
(a)5重量％至60重量％的式InR3的化合物，其中所述式InR3的化合物为三甲基铟，以及
(b)40重量％至95重量％的至少一种芳族烃，所述芳族烃具有1至8个碳原子。
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