JPH0620951A - 有機金属気化用容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】容器内に充填した液状有機金属にキャリアガス
を導入し、前記有機金属をキャリアガス中に気化させた
後容器外に導出する機構よりなる有機金属気化用容器に
おいて、容器内に液状有機金属を含浸した担体を存在せ
しめ、かつキャリアガスは有機金属の液相中に排出する
ことなく担体の空隙部を通過せしめて容器外に導出する
ようにキャリアガス導入管の開口部を容器底部近傍に配
設したことを特徴とする有機金属気化用容器。 【効果】気相成長装置への供給ガス量が少ない場合、或
いは使用する液状有機金属の濃度が高い場合でもガス流
に脈流がなく、キャリアガス中に含まれる有機金属濃度
に変動の少ないガスの供給を可能にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は気相成長法に用いる有機
金属気化用容器に関する。更に詳細には常温で液体、特
に高粘度を有する液状有機金属を気化させ、キャリアガ
スと共に気相成長装置に安定した濃度で供給可能な有機
金属気化用容器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年有機金属化合物は、電子工業におい
て、例えば化合物半導体の原料として使用されている。
該有機金属化合物を電子工業において使用する場合に
は、通常水素ガス等のキャリアガスを有機金属化合物の
飽和蒸気として気相成長装置に導き使用される。

【０００３】この場合有機金属化合物がその使用温度に
おいて粘度の低い液体である場合には図２に示すよう
な、キャリアガスを該有機金属化合物中にバブリングで
きるような細管を備えた容器に、該液状有機金属を充填
するとともに、細管よりキャリアガスを吹き込みバブリ
ングすることによって、その温度に見合った有機金属の
飽和蒸気を得ることができるとされている（例えば特開
昭６３−３３８１２号公報等）。

【０００４】しかしながらこの方法の場合容器中の液状
有機金属中のキャリアガスの供給位置と液状有機金属表
面までの距離（液深）及びキャリアガス流量との関係に
応じてバブリング後のガス流に脈動が生じる。これらの
脈動は具体的には気相成長装置内の圧力変動や、キャリ
アガス中の有機金属蒸気の濃度のムラとなって成膜特性
（特に均一性）を悪化させる。この傾向はキャリアガス
流量が小さい場合、或いは粘度の高い液状有機金属の場
合に顕著である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かかる事情下に鑑み本
発明者等はキャリアガス流量が小さいとか、高粘度の液
状有機金属の場合であっても、容器より有機金属を伴っ
て導出されるキャリアガスに脈動やキャリアガス中の有
機金属蒸気に濃度のムラがないガスの供給が可能な有機
金属気化用容器を見いだすべく鋭意検討した結果、本発
明を完成するに至った。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は容器内
に充填した液状有機金属にキャリアガスを導入し、前記
有機金属をキャリアガス中に気化させた後容器外に導出
する機構よりなる有機金属気化用容器において、容器内
に液状有機金属を含浸した担体を存在せしめ、かつキャ
リアガスは有機金属の液相中に排出することなく担体の
空隙部を通過せしめて容器外に導出するようにキャリア
ガス導入管の開口部を容器底部近傍に配設したことを特
徴とする有機金属気化用容器を提供するにある。

【０００７】以下、本発明を更に詳細に説明する。本発
明において使用する液状有機金属は室温で液体であり、
気相成長用原料となり得る有機金属であればよく、一般
には ＭＲ_n Ｘ_m で表される液状有機金属、（ここで Ｍ；Ｚｎ，Ｃｄ，Ｈｇ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ａｓ，Ｓ
ｂ，Ｓｅ及びＴｅの何れか一種 Ｒ；炭素数１〜４の直鎖又は分岐アルキル基 Ｘ；ハロゲン、水素原子又は炭素炭素数１〜４の直鎖又
は分岐アルコキシ基 ｎ；１〜３の整数 ｍ；０〜２の整数 を示す。） より具体的にはジメチル亜鉛、ジエチル亜
鉛、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウ
ム、トリブチルアルミニウム、ジメチルアルミニウムク
ロライド、ジエチルアルミニウムクロライド、ジメチル
アルミニウムハイドライド、ジエチルアルミニウムハイ
ドライド、ジメチルアルミニウムメトキシド、トリエチ
ルガリウム、トリメチルガリウム、ジエチルガリウムク
ロライド、トリエチルインジウム、ｔ−ブチルアルシ
ン、トリメチルアルシン、トリメチルアンチモン、ジメ
チルセレン、ジアリルテルライド、ジメチルカドミウ
ム、ジエチルカドミウム、ジメチル水銀及びこれらの混
合物が挙げられる。

【０００８】就中、本発明が特に効果を発揮する液状有
機金属化合物としては常温（２５℃）で粘度が１０セン
チポイズ以上の有機金属、例えばジメチルアルミニウム
ハイドライド（ＤＭＡＨ）及びＤＭＡＨを２０重量％以
上含む有機金属化合物、或いは比重が１．２を越える有
機金属、例えばジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、ジメチル
カドミウム、ジエチルカドミウム、ジメチル水銀、トリ
エチルインジウム、トリメチルアンチモン及びジアリル
テルライドが挙げられる。

【０００９】また有機金属の種類に拘らず、キャリアガ
スバブリングによる圧損が５０ｍｍａｑを越え、かつそ
の流量が５０ｃｃ／分以下のように少量の場合にも本発
明の有機金属気化用容器の適用は効果的である。

【００１０】液状有機金属を含浸担持せしめる担体とし
ては含浸担持せしめる有機金属に対し不活性なアルミ
ナ、シリカ、ムライト、グラッシーカーボン、グラファ
イト、チタン酸カリ、石英、窒化珪素、窒化硼素、炭化
珪素等のセラミックス類、ステンレス、アルミニウム、
ニッケル、タングステン等の金属類、弗素樹脂、硝子等
が使用される。担体の形状は特に限定されるものではな
く、不定型状、球状、繊維状、網状、コイル状、円管状
等各種形状のものが使用される。

【００１１】担体は液状有機金属の保持容量の大きいも
のがよく、担体表面が平滑なものより１００〜２００μ
ｍ程度の微細な凹凸を有するもの、あるいは担体自体に
多数の気孔（空隙）を有するものが好ましい。このよう
な担体としてはアルミナボール、セラミックスハニカ
ム、セラミックス多孔体、ヘリパック、ディクソンパッ
キン、ステンレス焼結エレメント、グラスウール、スポ
ンジ状ポリマー等が挙げられる。

【００１２】担体に液状有機金属を含浸担持させる方法
は、特に制限されないが、容器中に担体と有機金属を供
給しこれを容器内で攪拌することにより含浸担持させる
か、或いは、予め別工程で担体に有機金属を含浸させた
後、容器中に充填する方法であってもよい。

【００１３】担体への有機金属の含浸に際しては、予め
担体に含まれる酸素や湿分、その他の揮発性不純物を除
去しておくことが肝要である。もし、担体表面に酸素や
湿分が存在すると、原料有機金属が変質したり汚染され
たりするため、気相成長用原料として使用した際に、得
られる膜の品質を損なうばかりでなく、原料の安定供給
ができなくなる。このような不都合を避けるために担体
は予め、その材料の許容される範囲の温度で加熱しつつ
真空脱気を行ない、しかる後に窒素やアルゴン等の不活
性ガスで空隙部を置換しておく事が推奨される。

【００１４】担体に含浸させる有機金属の量は多いほう
が好ましく、特に制限されない。しかしながら担体の有
機金属の保持量（含浸担持量）は担体の材質、形状等に
より異なるので予め簡易実験により確認し、対象有機金
属、使用量、容器容積等に応じ、適宜選定すればよい。

【００１５】担体への有機金属の担持量は、担体１００
重量部に対し５重量部以上、好ましくは１０重量部以上
の範囲とするのがよい。５重量部未満では容器容積に占
める有機金属量が少ないため、容器を必要以上に大きく
しなければならず、経済的でない。

【００１６】しかしながら、この場合であっても、容器
底部に液状有機金属が存在し、かつ容器中に充填した担
体が該担体の細孔、或いは充填した担体の間隙を伝わ
り、容器底部の液状有機金属が毛細管現象等により吸い
上げられ担体に吸着担持されこれがキャリアガスにより
消費される構造であるならばこの限りではない。

【００１７】但し、キャリアガス導入管の開口部（供給
口）は容器底部の液状有機金属内に浸漬せず、かつ可能
なかぎり容器底部に位置していることが必要である。そ
の際、キャリアガス導入管の開口部と担体層の上面との
距離は深い方が好ましいが通常３０ｍｍ以上とするのが
よい。この場合には、キャリアガス導入管の開口部より
導入されたキャリアガスが充填された担体間隙を上昇し
つつ担体に含浸担持された有機金属を気化させより完全
に飽和状態となし濃度変化の少ない、脈動の少ないガス
流を気相成長装置へと供給し得る。

【００１８】以下、本発明を更に図面を用い詳細に説明
する。図１は本発明により構成された有機金属気化用容
器の一実施態様を示すものであり、図中１は容器、２は
キャリアガス導入管、３はキャリアガス導出管、４は有
機金属を含浸させた担体、５は液状有機金属層を示す。

【００１９】キャリアガス導入管２は容器１外部より容
器内中央底部でかつ、液状有機金属層５の上部の有機金
属を含浸させた担体中に開口部を有する如く配設されて
いる。キャリアガス導出管３は容器内上部の気相部に開
口を有しもう一方の端部は図示しない気相成長装置に接
続されている。

【００２０】図において担体は図示していない供給口よ
り容器１内に所望量供給し、また液状有機金属をも供給
し容器内で攪拌し、担体に液状有機金属を含浸担持させ
る。攪拌混合に際し、粘度を低下させるために、容器を
加温してもよい。かかる簡単な操作で気相成長装置への
濃度変化の少ない有機金属気化用容器となし得る。

【００２１】使用に際しては、水素ガス等のキャリアガ
スを２のキャリアガス導入管より所定量で供給し、有機
金属を含浸させた担体の間隙をぬいながら容器下部より
上部にキャリアガスを移行させることにより、該温度で
の気相成長用有機金属化合物を飽和濃度で含むキャリア
ガスがキャリアガス導出管３を経て図示しない気相成長
装置に供給可能となる。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、密閉容器
中に有機金属を含浸担持させた担体を充填し、該担体の
下部よりキャリアガスを導入するという極めて簡単な構
造の有機金属気化用容器となすことにより、気相成長装
置への供給ガス量が少ない場合、或いは使用する液状有
機金属の粘度が高い場合もガス流量に脈流がなく、キャ
リアガス中に含まれる有機金属濃度に変動が少ないガス
の供給を可能ならしめたものであり、その産業上の利用
価値は頗る大である。

【００２３】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。 （実施例１）不二見研磨材製の直径４ｍｍのアルミナ球
６０ｇを図１に示すような、バルブを備えた直径６０ｍ
ｍのガラス製容器に仕込み、約１５０℃に加熱しつつ真
空処理を２時間行った。次いでこれを室温まで冷却し、
窒素ガス雰囲気中でジメチルアルミニウムハイドライド
（ＤＭＡＨ）２７ｇを仕込んだ。この後容器を３０〜４
０℃に加熱してゆっくり回転させ、全体を均一に混合し
た。その結果容器下部に少量の液溜りができたが大部分
がアルミナに含浸された。またこの場合の充填層の高さ
は６５ｍｍであった。

【００２４】次に本容器を２０℃の恒温槽に漬け、キャ
リアガス導出管３の出口側をＤＭＡＨ捕集用の深冷トラ
ップに接続した。その後容器のキャリアガス導入管２か
ら水素ガスを毎分３００ｃｃ流し、８時間毎に中断して
トラップに捕集されたＤＭＡＨの重量を測定した。また
この間、容器のキャリアガス導入管２前に微差圧計をと
りつけて圧力変動を測定した。

【００２５】その結果、容器中のＤＭＡＨの残量が４．
７ｇになるまでは蒸発したＤＭＡＨは一回当り１．６ｇ
〜１．５ｇで推移し、その後残量０．８５ｇまでは一回
当り１．３ｇであった。またこの間の圧損及び圧力変動
は認められなかった。この間の圧力変動を図３に示す。

【００２６】（比較例１）アルミナ球を使用しない他は
全く実施例１と同様にして捕集量および差圧を測定し
た。尚、この場合の初期のＤＭＡＨの液深は３５ｍｍで
あった。一回当りの捕集量は、ＤＭＡＨの残量が７．３
ｇまでは１．６〜１．４ｇで推移し、その後漸減した。
またこの間の圧力変動は図４に示すように、最高１１０
ｍｍａｑの範囲で不規則に変化した。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明の構造を有する有機金属気化用容器の
概略図、

【図２】は従来公知の有機金属気化用容器の概略図、

【図３】は実施例１のキャリアガスの圧力変動を示すグ
ラフ、

【図４】は比較例１のキャリアガスの圧力変動を示すグ
ラフを示す。

【符号の説明】

図中１は容器、２はキャリアガス導入管、３はキャリア
ガス導出管、４は有機金属を含浸させた担体、５は液状
有機金属層を示す。

【手続補正書】

【提出日】平成５年８月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内に充填した液状有機金属にキャリ
   アガスを導入し、前記有機金属をキャリアガス中に気化
   させた後容器外に導出する機構よりなる有機金属気化用
   容器において、容器内に液状有機金属を含浸した担体を
   存在せしめ、かつキャリアガスは有機金属の液相中に排
   出することなく担体の空隙部を通過せしめて容器外に導
   出するようにキャリアガス導入管の開口部を容器底部近
   傍に配設したことを特徴とする有機金属気化用容器。
2. 【請求項２】 使用する液状有機金属の粘度が常温（２
   ５℃）で１０センチポイズ以上であることを特徴とする
   請求項１記載の有機金属気化用容器。
3. 【請求項３】 担体がアルミナボール、セラミックスハ
   ニカム、セラミックス多孔体、ヘリパック、ディクソン
   パッキン、ステンレス焼結エレメント、グラスウールお
   よびスポンジ状ポリマーであることを特徴とする請求項
   １記載の有機金属気化用容器。