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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Dampfgenerator
zur Verwendung in einer Dampfabscheidungseinrichtung bzw. -ausrüstung. Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Dampfgenerator,
der für
die Erfordernisse von Dampfphasen-Epitaxie- oder andere chemische
Dampfabscheidungseinrichtung bzw. -ausbildung konstruiert bzw. geeignet
ist.
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Gruppe
III–V
Verbindungs-Halbleitermaterialien, die unterschiedliche monokristalline
Schichten mit unterschiedlichen bzw. variierenden Zusammensetzungen
und mit Dicken beinhalten, die von Bruchteilen eines Mikrometers
bis einige Mikrometer reichen, werden in der Herstellung von zahlreichen elektronischen
und optoelektronischen Vorrichtungen, wie Laser und Photodetektoren
verwendet. Chemische Dampfabscheidungsverfahren unter Verwendung
von metallorganischen Verbindungen werden typischerweise in der
chemischen Dampfabscheidungs- ("CVD") -Technik für die Abscheidung von
dünnen
Metallfilmen bzw. -folien oder Halbleiterdünnfilmen aus Gruppe III–V-Verbindungen
verwendet. Verbindungen, die typischerweise als Vorläufer in
einer CVD für
die Halbleiterindustrie verwendet werden, umfassen bzw. beinhalten
Cyclopentadienyl-Magnesium ("Cp2Mg"),
Trimethyl-Aluminium ("TMA"), Trimethyl-Gallium
("TMG"), Triethyl-Gallium ("TEG"), Trimethyl-Antimon
("TMSb"), Dimethyl-Hydrazin
("DMHy"), Trimethyl-Indium
("TMI") und dgl. Feste
Vorläufer,
wie TMI, werden in der metallorganischen Dampfphasen- Epitaxie ("MOVPE") von Indium enthaltenden
Halbleitern verwendet.
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Typischerweise
werden derartige feste Vorläufer
in einem zylindrischen Kesseln oder Behältern angeordnet, der als ein "Verdampfer" bezeichnet wird,
und einer konstanten Temperatur unterworfen, worin der feste Vorläufer verdampft
wird. Ein Trägergas,
wie Wasserstoff, wird verwendet, um den Vorläuferverbindungsdampf aufzunehmen
und ihn zu einem Abscheidungssystem zu transportieren. Die meisten
festen Vorläufer
zeigen schlechte oder unregelmäßige Liefergeschwindigkeiten
bzw. -raten, wenn sie in konventionellen verdampferartigen Vorläuferbehältern verwendet
werden. Derartige konventionelle Verdampfer beinhalten sowohl Verdampferbehälter, die
ein Tauchrohr an dem Einlaß festgelegt
aufweisen, siehe beispielsweise US-Patent Nr. 4,506,815 (Melas et
al.), oder die Gaszuführungsvorrichtung,
wie sie in US-Patent Nr. 5,755,885 geoffenbart ist, welches eine
Mehrzahl von ein Gas ausspritzenden Löchern in dem Tauchrohr aufweist,
um das Trägergas
in den Behälter
einzubringen. Derartige konventionelle Verdampfersysteme können in
einer nicht stabilen, nicht gleichmäßigen Flußgeschwindigkeit bzw. Strömungsrate
der Vorläuferdämpfe resultieren,
insbesondere wenn feste metallorganische Vorläuferverbindungen verwendet
werden. Nicht gleichmäßige Flußgeschwindigkeiten
bilden einen nachteiligen Effekt auf die Zusammensetzungen der Folien
bzw. Filme, insbesondere Halbleiterfilme, die in MOVPE-Reaktoren
gezüchtet
werden bzw. wachsen.
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Andere
Verdampfersysteme wurden entwickelt wie jenes, das von Morton International
Inc. entwickelt wurde, welches die Verwendung eines Tauchrohrs eliminiert.
Jedoch versagten, während
für derartige
von einem Tauchrohr freie Verdampfer gefunden wurde, daß sie eine
gleichmäßige Flußgeschwindigkeit
zur Verfügung
stellen, sie, eine konsistent bzw. gleichbleibend hohe Konzentration
von Vorläufermaterial
zur Verfügung
zu stellen. Die Unfähigkeit,
eine stabile Zufuhr von Zufuhrdampf von festen Vorläufern mit
bzw. bei einer konstant hohen Konzentration zu erhalten, ist für die Benutzer
einer derartigen Einrichtung bzw. Ausrüstung insbesondere in der Halbleitervorrichtungsherstellung
problematisch. Die ungleichmäßige bzw.
unstetige Strömungsrate
des metallorganischen Vorläufers
kann auf einer Vielzahl von Faktoren beruhen, beinhaltend eine progressive Reduktion
des Gesamtoberflächenbereichs
der Chemikalie, von welcher die Verdampfung stattfindet, eine Tunnelbildung
durch die Verbindung des festen Vorläufers, wo das Trägergas einen
minimalen Kontakt mit der Vorläuferverbindung
besitzt, und die Sublimation des Vorläuferfestmaterials zu Teilen
des Verdampfers, wo ein effizienter Kontakt mit dem Trägergas schwierig
oder unmöglich
ist.
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Es
wurden verschiedene Verfahren angewandt, um die Strömungs- bzw.
Flußprobleme
zu beseitigen, wie die Verwendung von Umkehrflußverdampfern, die Verwendung
von Dispersionsmaterialien in den Vorläufermaterialien, ein Verwenden
bzw. Anwenden von Diffusor-Platten unter dem Bett des festen Vorläufermaterials
ein Anwenden von konischen Zylinderausbildungen bzw. -designs und
ein Schlagen auf den Zylinder, um die festen Vorläufermaterialien
zu deagglomerieren. Beispielsweise offenbart das US-Patent Nr. 4,704,988
(Mellet) einen Verdampfer, wobei der Behälter durch eine poröse Unterteilung
in erste und zweite Abteile unterteilt bzw. getrennt ist. In diesem
Design ist das Vorläufermaterial
in dem ersten Abteil in einem flüssigen
Zustand enthalten, und wenn es verdampft wird, diffundiert es durch
die Trennwand in das zweite Abteil, wo es ein Trägergas kontaktiert und in diesem
für einen
Transport von dem Behälter
in die geeignete Abscheidungskammer mitgerissen wird.
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US-Patent
Nr. 5,603,169 (Kim) offenbart ein Verdampferdesign, das obere und
untere poröse Platten
aufweist, durch welche das Trägergas
hindurchtritt. Die untere poröse
Platte ist über
dem Trägergaszufuhreinlaß und trägt das feste
Vorläufermaterial.
Im Betrieb tritt das Trägergas
durch die untere poröse
Platte durch, bevor es das feste Vorläufermaterial kontaktiert. Eine
komprimierende bzw. Komprimierplatte ist über der unteren porösen Platte
angeordnet, um das Vorläufermaterial
durch ihr Gewicht zusammenzupressen. Ein derartiges Verdampferdesign
ist relativ komplex und leidet an einem Problem eines Fluidisierens
des festen Vorläufermaterials
aufgrund des Trägerstroms
bzw. -flusses durch den porösen
Pfropfen, bevor es nach oben, d.h. gegen die Schwerkraft durch den
Verdampfer hindurchtritt. Dies bewirkt Änderungen in der effektiven
Fläche
des festen Vorläufermaterials,
welches die Leistung des Verdampfers nachteilig beeinflußt.
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Konventionelle
Verdampferdesigns versagen beim Bereitstellen einer gleichmäßigen Flußgeschwindigkeit
mit bzw. bei maximaler Aufnahme des Vorläufermaterials. Es besteht daher
ein fortgesetztes Bedürfnis
für einen
stabilen Fluß/Aufnahme
von Dampf des festen Vorläufermaterials.
Weiters besteht eine Nachfrage nach Verdampfervorrichtungen, die
maßgeschneidert
sind, um eine gleichmäßige und
hohe Konzentration an Vorläufermaterialdampf bis
zu einer totalen Erschöpfung
der Dampfquelle zur Verfügung
zu stellen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
wurde überraschenderweise
gefunden, daß die
Verdampferdesigns der vorliegenden Erfindung eine stabile Flußgeschwindigkeit
bzw. Strömungsrate
von Vorläufermaterialdampf
zur Verfügung
stellen, eine hohe Konzentration von Vorläuferdampf in dem Trägergas zur
Verfügung
stellen, bei niedrigeren Drücken
als konventionelle Verdampfer verwendet werden können und einen maximalen Kontakt
des Trägergases
mit dem Vorläufermaterial zur
Verfügung
stellen.
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In
einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum
Bereitstellen einer verdampften festen metallorganischen Verbindung
zu einem chemischen Dampfabscheidungssystem zur Verfügung, umfassend
bzw. beinhaltend einen Kessel bzw. Behälter, der einen länglichen,
zylindrisch geformten Abschnitt, der eine innere Oberfläche besitzt,
die einen im wesentlichen konstanten Querschnitt über die
Länge des
zylindrischen Abschnitts definiert, einen oberen Verschlußabschnitt,
einen Bodenverschlußabschnitt
und Einlaß- und Auslaßkammern
aufweist, die in Fluidverbindung und getrennt durch ein poröses Element
sind, wobei der oberen Verschlußabschnitt
einen Einfüllpfropfen
bzw. -stopfen, eine Gaseinlaßöffnung und
eine Gasauslaßöffnung aufweist,
wobei der Einfüllpfropfen
und die Gaseinlaßöffnung mit
der Einlaßkammer
kommunizieren bzw. in Verbindung stehen, wobei die Gasauslaßöffnung mit
der Auslaßkammer
in Verbindung steht, wobei die Einlaßkammer einen konisch geformten, unteren
Abschnitt aufweist, der das poröse
Element enthält,
wobei das poröse
Element von dem Bodenverschlußabschnitt
beabstandet ist.
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In
einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Bereitstellen einer metallorganischen Vorläuferverbindung in der Dampfphase
zu einem chemischen Dampfabscheidungssystem zur Verfügung, umfassend
bzw. beinhaltend die Schritte: a) Einbringen einer festen metallorganischen
Vorläuferverbindung
in die Einlaßkammer
der oben beschriebenen Vorrichtung; b) Erhitzen bzw. Erwärmen der
metallorganischen Vorläuferverbindung;
c) Durchleiten eines Trägergases durch
die metallorganische Vorläuferverbindung,
um einen Gasstrom zur Verfügung
zu stellen, enthaltend verdampfte metallorganische Vorläuferverbindung; und
d) Zuführen
bzw. Liefern des Gasstrom zu einem chemischen Dampfabscheidungssystem.
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In
einem dritten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung
zur chemischen Dampfabscheidung einer metallorganischen Vorläuferverbindung
zur Verfügung,
umfassend bzw. beinhaltend die oben beschriebene Vorrichtung.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Querschnittsansicht, die für
einen konventionellen Tauchrohr-Verdampfer illustrativ ist.
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2 ist
eine Querschnittsansicht, die für
einen Verdampfer der vorliegenden Erfindung mit einem ringförmigen Design
illustrativ ist.
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2A ist
eine Querschnittsansicht des konischen Abschnitts der Einlaßkammer
des Verdampfers von 2.
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3 ist
eine Querschnittsansicht, die für
einen Verdampfer der vorliegenden Erfindung illustrativ ist, der
ein nicht ringförmiges
Design aufweist.
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3A ist
eine Querschnittsansicht des konischen Querschnitts der Einlaßkammer
des Verdampfers von 3.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Wie
dies in der Beschreibung verwendet werden wird, sollen die folgenden
Abkürzungen
die folgenden Bedeutungen besitzen, außer der Kontext zeigt deutlich
etwas anderes an: cm = Zentimeter, sccm = Standardkubikzentimeter
pro Minute; und °C =
Grad Celsius. Alle numerischen Bereiche sind inklusive und kombinierbar.
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Der
Dampfgenerator oder Verdampfer der vorliegenden Erfindung ist ausgebildet
bzw. entworfen, um schlechte und ungleichmäßige Lieferraten bzw. Verteilungsgeschwindigkeiten,
die durch bekannte Designs gezeigt werden, ebenso wie ihre Unfähigkeit
zu eliminieren, eine vollständige
gleichmäßige Erschöpfung bzw.
ein Aufbrauchen des metallorganischen Vorläufermaterials zur Verfügung zu stellen.
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Der
Verdampfer der vorliegenden Erfindung umfaßt bzw. beinhaltet einen mit
einer Doppelkammer versehenen, zylindrisch geformten Behälter, um Dämpfe eines
festen metallorganischen Vorläufers unter
Verwendung eines Trägergases
auszubilden. Derartige Verdampfer haben einen länglichen zylindrisch geformten
Abschnitt, der eine Innenoberfläche aufweist,
die einen im wesentlichen konstanten Querschnitt über die
Länge des
zylindrischen Abschnitts definiert, einen oberen Verschlußabschnitt, einen
Bodenverschlußabschnitt
und Einlaß-
und Auslaßkammern
in Fluidverbindung und durch ein poröses Element getrennt, wobei
der obere Verschlußabschnitt
einen Einfüllpfropfen
und eine Gaseinlaßöffnung aufweist,
wobei der Einfüllpfropfen bzw.
-stopfen und die Gaseinlaßöffnung mit
der Einlaßkammer
kommunizieren bzw. in Verbindung stehen, die Auslaßöffnung mit
der Auslaßkammer
kommuniziert, die Einlaßkammer
einen konisch geformten unteren Abschnitt enthaltend das poröse Element aufweist,
wobei das poröse
Element von dem Bodenverschlußabschnitt
beabstandet ist.
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Diese
Verdampfer können
aus jedem geeigneten Material, wie Glas, Poly(Tetrafluorethylen)
oder Metall gefertigt sein, solange das Material gegenüber der
metallorganischen Verbindung, die darin enthalten ist, inert ist.
Metalle sind bevorzugt und insbesondere Nickellegierungen und rostfreie
Stähle.
Geeignete rostfreie Stähle
beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf 304, 304 L, 316, 316
L, 321, 347 und 430. Geeignete Nickellegierungen beinhalten, sind jedoch
nicht beschränkt
auf INCONEL, MONEL, HASTELLOY und dgl. Es wird durch den Fachmann in
der Technik erkannt bzw. geschätzt
werden, daß eine
Materialmischung in der Herstellung der vorliegenden Verdampfer
verwendet werden kann.
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Das
poröse
Element ist typischerweise ein Sintermaterial bzw. eine Fritte,
die eine kontrollierte bzw. geregelte Porosität besitzt. Poröse Elemente, die
eine große
Verschiedenheit von Porositäten
besitzen, können
in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die spezielle Porosität wird von
einer Vielzahl von Faktoren abhängen,
welche innerhalb der Fähigkeit
des Fachmanns liegen. Typischerweise hat das poröse Element eine Porengröße von etwa
1 bis 100 Mikrometer, vorzugsweise von etwa 1 bis 10 Mikrometer.
Jedoch können
poröse
Elemente, die Porositäten
von mehr als 100 Mikrometer besitzen, für bestimmte Anwendungen geeignet
sein. Jedes Material kann verwendet werden, um die Fritte auszubilden
bzw. aufzubauen unter der Voraussetzung, daß es gegenüber der metallorganischen Verbindung,
die verwendet wird, inert ist und die gewünschte Porosität gesteuert
bzw. geregelt werden kann. Geeignete Materialien beinhalten, sind
jedoch nicht beschränkt
auf Glas, Poly(tetrafluorethylen) oder Metalle, wie rostfreie Stähle oder
Nickellegierungen. Es ist bevorzugt, daß das poröse Element gesintertes Metall
ist, und noch bevorzugter rostfreier Stahl. Die geeigneten rostfreien
Stähle
und Nickellegierungen, die für
das Herstellen des porösen
Elements geeignet sind, sind jene, die oben für die Herstellung des Verdampfers
beschrieben wurden.
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Das
poröse
Element ist in dem konischen unteren Abschnitt der Einlaßkammer
enthalten. Das poröse
Element hält
den festen metallorganischen Vorläufer in der Einlaßkammer
zurück
und die Kombination des konischen Querschnitts und des porösen Elements
stellt eine Be- bzw. Einschränkung
für den Gasfluß bzw. -strom
zur Verfügung.
Diese Beschränkung
gewährt
bzw. liefert einen gleichmäßigen Trägergasstrom
durch den gepackten festen metall-organischen Vorläufer. Der
konische Querschnitt bzw. Abschnitt erhöht die Bewegung des festen
Vorläufers innerhalb
des Verdampfers und richtet bzw. leitet das feste Material auf die
poröse,
d.h. gesinterte Oberfläche.
Dies ist insbesondere gegen Ende der Lebensdauer des Verdampfers
wichtig und verbessert die Ausbeute von dem Verdampfer. Der konische
Querschnitt des unteren Abschnitts der Einlaßkammer kann von jedem Winkel,
wie beispielsweise 1 bis 89 Grad sein. Vorzugsweise hat der konische
Abschnitt einen Winkel von etwa 60 Grad oder mehr.
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Die
Größe des porösen Elements
ist nicht kritisch. Beispielsweise kann das poröse Element eine Scheibe sein,
die einen Durchmesser von etwa 1 Zoll (2,54 cm) und eine Dicke von
etwa 0,125 Zoll (0,32 cm) aufweist. In einer alternati ven Ausbildung kann
das poröse
Element ein Innenrohr aufweisen, das mit seinem Außendurchmesser
konzentrisch ist.
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Die
Querschnittsabmessung des Verdampfers ist für die Leistung des Zylinders
kritisch, ansonsten sind die Abmessungen des Verdampfers nicht kritisch
und hängen
von dem Trägergasstrom,
der zu verwendenden Vorläuferverbindung,
dem speziellen verwendeten chemischen Dampfabscheidungssystem und
dgl. ab. Die Querschnittsabmessung bestimmt bei einem gegebenen
Druck und einer Flußgeschwindigkeit
die Lineargeschwindigkeit des Gases in dem Zylinder, welche wiederum
die Kontaktzeit zwischen dem Vorläufermaterial und dem Trägergas und
somit die Sättigung
des Trägergases
steuert bzw. regelt. Typischerweise hat der Verdampfer eine Querschnittsabmessung
von etwa 2 Zoll (5 cm) bei etwa 6 Zoll (15 cm). Die anderen Abmessungen
für einen
speziellen Verdampfer sind jene, die innerhalb der Fähigkeit
eines Fachmanns liegen.
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Eine
große
Vielzahl von festen, metallorganischen Verbindungsvorläufern kann
mit den Verdampfern der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Geeignete
metallorganische Vorläufer
beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf Cyclopentadienyl-Magnesium,
Trialkyl-Aluminium, wie Trimethyl-Aluminium und Triethyl-Aluminium, Trialkyl-Gallium,
wie Trimethyl-Gallium und Triethyl-Gallium, Trialkyl-Antimon, wie
Trimethyl-Antimon, Dimethyl-Hydrazin, Trialkyl-Indium, wie Trimethyl-Indium
und dgl. Es ist bevorzugt, daß der
metallorganische Vorläufer
Cyclopentadienyl-Magnesium und Trialkyl-Indium und noch bevorzugter
Trimethyl-Indium ist. Derartige metallorganische Vorläufer sind
allgemein kommerziell erhältlich
von einer Vielzahl von Lieferanten.
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Jedes
geeignete Trägergas
kann mit den vorliegenden Verdampfern verwendet werden, solange
es nicht mit dem metallorganischen Vorläufer reagiert. Die spezielle
Auswahl des Trägergases
hängt von
einer Vielzahl von Faktoren, wie dem metallorganischen Vorläufer, dem
speziellen chemischen Dampfabscheidungssystem, das angewandt ist,
und dgl. ab. Geeignete Trägergase
beinhalten, sind jedoch nicht beschränkt auf Wasserstoff, Stickstoff,
Argon, Helium und dgl. Wasserstoff ist bevorzugt. Das Trägergas kann
bei den vorliegenden Verdampfern in einer großen Vielzahl von Flußgeschwindigkeiten bzw.
Strömungsraten
verwendet werden. Derartige Flußgeschwindigkeiten
sind eine Funktion der Verdampferquerschnittsabmessung und des Drucks. Größere Querschnittsabmessungen
erlauben höhere Trägergasströme, d.h.
Lineargeschwindigkeit, bei einem gegebenen Druck. Beispielsweise
können, wenn
der Verdampfer eine Querschnittsabmessung von 2 Zoll aufweist, Trägergas-Flußgeschwindigkeiten
von bis zu 500 sccm verwendet werden, obwohl höhere Gasflußgeschwindigkeiten verwendet
werden können.
Der Trägergasfluß, der in
den Verdampfer eintritt, der aus dem Verdampfer austritt oder sowohl
derjenige, der in den Verdampfer eintritt und aus diesem austritt,
kann durch Kontroll- bzw. Steuer- bzw. Regelmittel reguliert werden.
Jegliche konventionelle Steuer- bzw. Regelmittel können verwendet werden,
wie händisch
betätigte
Steuer- bzw. Regelventile und computerbetätigte Steuer- bzw. Regelventile.
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Allgemein
wird die metallorganische Vorläuferverbindung
zu der Verdampfereinlaßkammer durch
eine Einfüllöffnung in
dem oberen Abschnitt des Verdampfers zugefügt. In der Verwendung kann der
Verdampfer bei einer Vielzahl von Temperaturen verwendet werden.
Die exakte Temperatur wird von der speziellen Vorläuferverbindung
und der gewünschten
Anwendung abhängen.
Die Temperatur steuert bzw. regelt den Dampfdruck der Vorläuferverbindung,
welche den Fluß des
Materials steuert bzw. regelt, der für die spezifischen Aufwachsraten
oder Legierungszusammensetzungen erforderlich ist. Eine derartige
Temperaturauswahl liegt innerhalb der Fähigkeiten des Fachmanns. Beispielsweise
kann, wenn die metallorganische Vorläuferverbindung Trimethyl-Indium
ist, die Temperatur des Verdampfers von etwa 10° bis etwa 60 °C, vorzugsweise
von etwa 35 ° bis
etwa 55 °,
noch bevorzugter von etwa 35 ° bis 50 °C liegen.
Die vorliegenden Verdampfer können durch
eine Vielzahl von Heizmitteln beheizt werden, wie durch ein Anordnen
des Verdampfers in einem thermostatischen Bad, durch direktes Eintauchen des
Verdampfers in ein geheiztes Ölbad
oder durch die Verwendung von Halogenkohlenstofföl, das durch ein Metallrohr,
wie ein Kupferrohr, fließt,
das den Verdampfer umgibt bzw. umschließt.
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Das
Trägergas
tritt in die Verdampfereinlaßkammer
durch die Einlaßöffnung an
der Oberseite des Verdampfers ein. Das Trägergas tritt dann durch den
metallorganischen Vorläufer
durch und nimmt verdampften Vorläufer
auf, um einen Gasstrom zu bilden, der verdampften Vorläufer beinhaltet,
der mit Trägergas
vermischt ist. Die Menge an verdampftem Vorläufer, der durch das Trägergas aufgenommen
ist, kann gesteuert bzw. geregelt werden. Es ist bevorzugt, daß das Trägergas mit
verdampftem Vorläufer gesättigt ist.
Das Trägergas
wird dann mittels eines konisch geformten unteren Abschnitts der
Einlaßkammer
zu einem porösen
Element gerichtet, das an der Spitze des konischen Abschnitts angeordnet
ist. Das Trägergas
verläßt die Einlaßkammer
durch das poröse
Element zu der Auslaßkammer,
welche in Fluidkontakt mit der Einlaßkammer ist. Das Trägergas tritt
dann aus der Auslaßkammer
durch die Auslaßöffnung aus
und wird zu einem chemischen Dampfabscheidungssystem gerichtet.
Die Verdampfer der vorliegenden Erfindung können mit jedem chemischen Dampfabscheidungssystem
verwendet werden.
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1 illustriert
ein konventionelles Tauchrohr-Verdampferdesign der Art, wie es im
US-Patent Nr. 4,506,815 geoffenbart ist, beinhaltend einen länglichen
zylindrischen Behälter 1,
ein Einlaßrohr 2,
um Trägergas
abzugeben bzw. zu liefern und ein Auslaßrohr 3, um den Vorläuferdampf
auszutragen, welcher in einem Tauchrohr 4 endet, welches
sich in das Vorläufermaterial
fortsetzt erstreckt bzw. fortsetzt, das in dem Behälter enthalten
ist.
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2 illustriert
eine Querschnittsansicht des Verdampfers der vorliegenden Erfindung
mit einem ringförmigen
Design. In dieser Ausbildung weist ein länglicher zylindrischer Behälter 10 eine
Innenoberfläche 11,
die einen im wesentlichen konstanten Querschnitt über die
Länge des
Zylinders 10 definiert, einen oberen Verschlußabschnitt 15 und
einen unteren Verschlußabschnitt 16 auf,
der einen ebenen inneren Bodenabschnitt 17 aufweist. Der
obere Verschlußabschnitt 15 hat
eine Einfüllöffnung 18,
Einlaßöffnung 19 und Auslaßöffnung 20. Das Einlaßrohr 12 und
das Auslaßrohr 13 kommunizieren
bzw. stehen in Verbindung mit der Einlaßöffnung 19 bzw. der
Auslaßöffnung 20 in
dem Verschlußabschnitt 15 des
Behälters.
Ein Trägergasfluß, der in
den Behälter
durch das Einlaßrohr 12 eintritt,
wird durch ein Steuer- bzw. Regelventil CV1 reguliert. Ein Trägergasstrom,
der aus dem Behälter
durch das Auslaßrohr 13 austritt, wird
durch ein Steuer- bzw. Regelventil CV2 reguliert. Das untere Ende
der Einlaßöffnung 19 kommuniziert direkt
mit der Einlaßkammer 25,
die einen konisch geformten unteren Abschnitt 21 auf weist.
Die Einlaßkammer 25 und
die Auslaßkammer 30 sind
in Fluidkommunikation bzw. -verbindung mittels des porösen Glieds 14.
Das poröse
Glied bzw. Element 14 ist an der Spitze oder dem Boden
des konischen Abschnitts 21 der Einlaßkammer angeordnet. Die Auslaßöffnung 20 kommuniziert
direkt mit der Auslaßkammer 30.
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2A zeigt
einen Querschnitt durch A des konischen Abschnitts 21 des
unteren Abschnitts der Einlaßkammer 25 des
Verdampfers von 2, beinhaltend das poröse Element 14.
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Trägergas tritt
in den Behälter
durch das Einlaßrohr 12 und
in die Einlaßkammer 25 ein,
enthaltend den metallorganischen Vorläufer. Das Trägergas nimmt
den verdampften metallorganischen Vorläufer auf, um einen Gasstrom
zu bilden. Der Gasstrom verläßt die Einlaßkammer 25 durch
das poröse Element 14 und
tritt in die Auslaßkammer 30 ein.
Der Gasstrom tritt dann aus der Auslaßkammer 30 durch die
Auslaßöffnung 20 in
das Auslaßrohr 13 aus
und wird dann in ein chemisches Dampfabscheidungssystem gerichtet.
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3 illustriert
eine Querschnittsansicht eines Verdampfers der vorliegenden Erfindung,
der ein nicht ringförmiges
Design aufweist. In dieser Ausbildung weist ein länglicher
zylindrischer Behälter 10 eine
Innenoberfläche 11,
die einen im wesentlichen konstanten Querschnitt über die
Länge des
Zylinders 10 definiert, einen oberen Verschlußabschnitt 15 und einen
Bodenverschlußabschnitt 16 auf,
der einen flachen bzw. ebenen inneren Bodenabschnitt 17 aufweist.
Der obere Verschlußabschnitt 15 hat
eine Einfüllöffnung 18,
Einlaßöffnung 19 und
Auslaßöffnung 20.
Ein Einlaßrohr 12 und
ein Auslaßrohr 13 kommunizieren
mit der Einlaßöffnung 19 bzw.
der Auslaßöffnung 20 in
dem Verschlußabschnitt 15 des
Behälters. Ein
Trägergasstrom,
der in den Behälter
durch das Einlaßrohr 12 eintritt,
wird durch ein Steuer- bzw.
Regelventil CV1 gesteuert bzw. geregelt. Ein Trägergasstrom, der aus dem Behälter durch
das Auslaßrohr 13 austritt,
wird durch ein Steuer- bzw. Regelventil CV2 reguliert. Das untere
Ende der Einlaßöffnung 19 kommuniziert
direkt mit der Einlaßkammer 25,
die ein zentrales Rohr 31, das konzentrisch zu seinem Außendurchmesser
ist, und einen konisch geformten unteren Abschnitt 21 aufweist.
Die Einlaßkammer 25 und
die Auslaßkammer 30 sind
in Fluidverbindung mittels des porösen Glieds 14. Das
poröse
Glied 14 ist an der Spitze oder dem Boden des konischen
Abschnitts 21 der Einlaßkammer angeordnet. Die Auslaßöffnung 20 kommuniziert
mit der Auslaßkammer 30 mittels
eines zentralen bzw. Mittelrohrs 31.
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3A zeigt
einen Querschnitt durch A des konischen Abschnitts 21 des
unteren Abschnitts der Einlaßkammer 25 des
Verdampfers von 3, beinhaltend das poröse Element 14 und
das zentrale Rohr 31.
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Trägergas tritt
in den Behälter
durch das Einlaßrohr 12 und
in die Einlaßkammer 25 ein,
enthaltend den metallorganischen Vorläufer. Das Trägergas nimmt
den verdampften metallorganischen Vorläufer auf, um einen Gasstrom
zu bilden. Der Gasstrom verläßt die Einlaßkammer 25 durch
das poröse Element 14 und
tritt in die Auslaßkammer 30 ein.
Der Gasstrom passiert dann durch das zentrale Rohr 31 und
tritt in die Auslaßkammer 30 durch
die Auslaßöffnung 20 in
das Auslaßrohr 13 aus
und wird dann zu einem chemischen Dampfabscheidungssystem gerichtet.
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Während die
vorliegende Erfindung bei einer Vielzahl von Systemdrücken verwendet
werden kann, ist es ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß niedrigere
Drücke
verwendet werden können. Die
Verdampfer der vorliegenden Erfindung haben den zusätzlichen
Vorteil, daß sie
Verdampfer zur Verfügung
stellen, die einen gleichmäßigen bzw.
einheitlichen Trägergasstrom
durch den gepackten festen metallorganischen Vorläufer besitzen.
Die konischen Quer- bzw. Abschnitte der vorliegenden Verdampfer erhöhen auch
die Bewegung des festen Vorläufers innerhalb
des Verdampfers und richten bzw. leiten das feste Material auf die
Oberfläche
des Elements.
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Das
nicht ringförmige
Verdampferdesign der vorliegenden Erfindung hat den weiteren Vorteil,
daß der
Wärmeübergang
verbessert ist bzw. wird. Die einzige Wand des nicht ringförmigen Designs
und das Fehlen eines ringförmigen
Raums führt
zu einem verbesserten Wärmetransfer.
Das zentrale Rohr des nicht ringförmigen Designs liefert einen
zusätzlichen Wärmetransfer
zu dem Zentrum des festen Vorläufermaterials.
Ein derartiges nicht ringförmiges
Design stellt eine konsistentere bzw. gleichmäßigere Betriebstemperatur zur
Verfügung.