DE102023136171A1

DE102023136171A1 - Vorrichtung zur Herstellung von elektronischen oder opto-elektronischen Bauelementen oder Festkörperbatterieschichten oder von metallischen Einfach- oder Mehrfachschichten

Info

Publication number: DE102023136171A1
Application number: DE102023136171.6A
Authority: DE
Inventors: Yilmaz Dikme; Khosrow Rahimi Harchegani; Dirk Rost
Original assignee: Element 3 5 GmbH
Current assignee: Element 3 5 GmbH
Priority date: 2023-12-21
Filing date: 2023-12-21
Publication date: 2025-06-26
Also published as: WO2025132229A2; WO2025132229A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) und ein Verfahren zur Herstellung von elektronischen oder opto-elektronischen Bauelementen oder von Festkörperbatterieschichten als Verbundkörper oder von metallischen Einfach- oder Mehrfachschichten durch vorzugsweise chemische Gasphasenabscheidung oder physikalische Gasphasenabscheidung oder deren Kombination auf ein Substrat (2), umfassend einen Reaktor (3) zur Aufnahme des Substrates (2), wobei dem Reaktor (3) zumindest ein beheizbarer Vorratsbehälter (4) zur Bevorratung von Metall oder zumindest einer Metallverbindung oder zumindest eines Nichtmetalls oder zumindest einer Nichtmetallverbindung oder zumindest eines Halbleiters oder zumindest einer Halbleiterverbindung (5) in teilweise oder vollkommen in verflüssigter oder verdampfter Form vorgeschaltet ist, wobei in den zumindest einen Vorratsbehälter (4) zumindest eine Leitung (6) zum Zuführen von Gas (8a) führt und aus dem zumindest einen Vorratsbehälter (4) zumindest eine Leitung (7) zum Abführen eines Massestroms aus dem Vorratsbehälter (4) führt, wobei die Leitung (6) zum Zuführen von Gas (8a) den Vorratsbehälter (4) mit einer Gasquelle (8) verbindet und der Vorratsbehälter (4) über die zumindest eine Leitung (7) zum Abführen des Massestroms mit dem Reaktor (3) strömungstechnisch verbindbar oder verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von elektronischen oder opto-elektronischen Bauelementen oder Festkörperbatterieschichten als Verbundkörper oder von metallischen Einfach- oder Mehrfachschichten durch vorzugsweise chemische Gasphasenabscheidung (chemical vapour deposition, CVD) oder physikalische Gasphasenabscheidung (physical vapour deposition, PVD) oder deren Kombination auf ein Substrat, umfassend einen Reaktor zur Aufnahme des Substrates.
Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von elektronischen oder opto-elektronischen Bauelementen oder Festkörperbatterieschichten als Verbundkörper oder von metallischen Einfach- oder Mehrfachschichten durch vorzugsweise chemische oder physikalische Gasphasenabscheidung oder deren Kombination auf ein Substrat, in einem Reaktor zur Aufnahme des Substrates.
Zur Herstellung von elektronischen oder opto-elektronischen Bauelementen oder Festkörperbatterieschichten sind im Stand der Technik verschiedenste Verfahren bekannt. Beispielsweise findet das Verfahren der metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung (metal-organic chemical vapour deposition, MOCVD) bei der Herstellung von Leuchtdioden (LED) oder Laserdioden breite Anwendung. Weitere Methoden sind die Molekularstrahlepitaxie (molecular beam epitaxy, MBE), Hydridgasphasenepitaxie (hydrid vapour phase epitaxy, HVPE) und Magnetron Sputter Epitaxy (MSE). Bei der HVPE, MBE und MSE sind die Materialquellen im Reaktor platziert. Der Vorteil ist, dass die Quellenmaterialien in ihrer natürlichen Form in hoher Reinheit vorliegen, während bei der MOCVD die Metallquellen als metallorganische(MO)-Quellen verwendet werden müssen. Die Produktionskosten dieser MO-Quellen sorgen für einen Preisanstieg von 1-2 Größenordnungen im Vergleich zu ihrer natürlichen Form, wobei diese MO-Quellen besondere Vorsichtsmaßnahmen benötigen, da sie an Luft selbstentzündlich sind und heftig mit Wasser reagieren.
Dieser Nachteil wird mit der Flexibilität der MOCVD in einen Vorteil umgewandelt. Die MO-Quellen sind mit einer festen Leitung, Gasmassenflussreglern und Ventilen mit dem Reaktor verbunden. Verschiedenen MO-Quellen können angeschlossen, gewechselt und unabhängig mit verschiedenen Flüssen in den Reaktor geleitet werden. Bei der HVPE, MBE und MSE stehen zwar günstigere Quellmaterialien zur Verfügung, aber im Reaktor stehen nur sehr begrenzte Plätze für die Metallquellen zur Verfügung und somit können nicht alle Schichtstrukturen mit einer Konfiguration hergestellt werden.
Es ist daher insbesondere eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das Verbesserungen hinsichtlich des Aufwands zur Bereitstellung der Metallquellen aufweist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers mit zumindest einer funktionellen Schicht oder zur weiteren Verwendung zur Herstellung eines elektronischen oder opto-elektronischen Bauelements oder Festkörperbatterieschichten oder von metallischen Einfach- oder Mehrfachschichten, der Verbundkörper als Schichtstruktur ausgebildet und eine neue Art der Quellenmaterialzufuhr beinhaltet. Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dem Reaktor zumindest ein beheizbarer Vorratsbehälter zur Bevorratung von Quellenmaterialien wie Metall oder zumindest einer Metallverbindung oder zumindest eines Nichtmetalls oder zumindest einer Nichtmetallverbindung oder zumindest eines Halbleiter oder zumindest einer Halbleiterverbindung in teilweise oder vollkommen verflüssigter oder verdampfter Form vorgeschaltet ist, wobei in den zumindest einen Vorratsbehälter zumindest eine Leitung zum Zuführen von Gas führt und aus dem zumindest einen Vorratsbehälter zumindest eine Leitung zum Abführen eines Massestroms aus dem Vorratsbehälter führt, wobei die Leitung zum Zuführen von Gas den Vorratsbehälter mit einer Gasquelle verbindet und der Vorratsbehälter über die zumindest eine Leitung zum Abführen des Massestroms mit dem Reaktor strömungstechnisch verbindbar oder verbunden ist.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine einfache und kontinuierliche Versorgung des Reaktors mit Metall oder zumindest einer Metallverbindung oder zumindest eines Nichtmetalls oder zumindest einer Nichtmetallverbindung oder zumindest eines Halbleiters oder zumindest einer Halbleiterverbindung. Die erfindungsgemäße Metall- oder Metallverbindungs- oder Nichtmetall- oder Nichtmetallverbindungs- oder Halbleiter- oder Halbleiterverbindungs-Zufuhr kann bei allen CVD-Verfahren wie PECVD, MOCVD, HVPE, etc. oder PVD wie MBE oder MSE angewendet werden. Vor allem in der MOCVD könnten dadurch die Produktionskosten deutlich gesenkt werden.
Die Leitung zum Zuführen des Gases ist vorzugsweise rohr- oder schlauchförmig ausgebildet, wobei ein Abstand eines innerhalb des Vorratsbehälters gelegenen offenen Endes der Leitung zum Zuführen des Gases zu einem Boden des Vorratsbehälters kleiner ist als ein Abstand des offenen Endes zu einer Eintrittsstelle der Leitung zum Zuführen des Gases in den Vorratsbehälter, wobei ein einem Innenraum des Vorratsbehälters zugewandtes offenes Ende der Leitung zum Abführen des Massestroms von dem Boden des Vorratsbehälters weiter entfernt ist als das offene Ende der Leitung zum Zuführen des Gases.
Vorteilhafterweise kann es vorgesehen sein, um rasch in den Prozess einzugreifen und die Materialzufuhr unterbrechen zu können, dass zumindest ein Schaltmittel, insbesondere ein schaltbares Ventil, beispielsweise ein Wegeventil, zum Beispiel ein 3/2 Wegeventil, vorgesehen ist, wobei die Leitung zum Abführen des Massestroms aus dem Vorratsbehälter in einer ersten Schaltstellung des Schaltmittels mit einem Reaktoreingang und in einer zweiten Schaltstellung des Schaltmittels über den Schaltmittelauslass bevorzugterweise mit einem Reaktorausgang verbunden ist. In einer weiteren Ausführung ist der Schaltmittelauslass mit einer separaten Vakuumabsaugung verbunden.
Um einen kontrollierten Gasfluss und damit einen definierten Massetransport zu gewährleisten kann es vorgesehen sein, dass zwischen der Leitung zum Zuführen von Gas und der Gasquelle oder in der Leitung zum Zuführen von Gas zumindest ein erster Massendurchflussregler zur Regelung einer Menge des dem zumindest einen Vorratsbehälter zugeführten Gases angeordnet ist.
Um eine für den Prozess optimale Durchflussmenge an Material durch den Reaktor zu gewährleisten, kann es vorgesehen sein, dass die Leitung zum Abführen des Massestroms aus dem Vorratsbehälter über zumindest eine Verbindungsleitung mit der zumindest einen Gasquelle des dem zumindest einen Vorratsbehälters zugeführten Gases und/oder einer weiteren Gasquelle verbunden ist, wobei in der zumindest einen Verbindungsleitung von der zumindest einen Gasquelle und/oder der weiteren Gasquelle zu der Leitung zum Abführen des Massestroms aus dem Vorratsbehälter zumindest ein zweiter Massendurchflussregler zur Regelung des dem Reaktor über die Leitung zum Abführen des Massestroms aus dem Vorratsbehälter zugeführten Massestroms angeordnet ist. Dadurch kann ein konstanter Gesamtfluss und damit konstanter Druck in der Leitung zum Reaktor sichergestellt werden, unabhängig von der Gasmenge durch den Vorratsbehälter, da mit dem zweiten Gaszufluss der Gesamtfluss nivelliert werden kann.
Eine besonders hohe Hitzebeständigkeit und eine hohe Korrosionsbeständigkeit lässt sich dadurch erzielen, dass der Vorratsbehälter aus zumindest einem keramischen und/oder mineralischem Material, insbesondere Quarz, gefertigt ist. Abhängig von der verwendeten Metall- oder Metallverbindungs- oder Nichtmetall- oder Nichtmetallverbindungs- oder Halbleiter- oder Halbleiterverbindungs-Quelle könnte auch ein Vorratsbehälter aus einem anderen Metall oder einer Metalllegierung verwendet werden.
Um das Metall oder die Metallverbindung oder das Nichtmetall oder die Nichtmetallverbindung oder den Halbleiter oder die Halbleiterverbindung zu verflüssigen oder zu verdampfen und/oder in einem flüssigen und/oder in einem teilweise oder vollkommen verdampften Zustand zu halten und eine gute Vermischung mit dem Gas zu ermöglichen, ist es erforderlich, dass zumindest eine Heizvorrichtung zur Erwärmung des Vorratsbehälters vorgesehen ist, wobei die zumindest eine Heizvorrichtung bevorzugt zumindest ein um eine Mantelfläche des Vorratsbehälters angeordnetes Heizelement aufweist.
Eine sehr effiziente Beheizung des Vorratsbehälters lässt sich dadurch erzielen, dass die zumindest eine Heizvorrichtung eine Induktionsheizvorrichtung und/oder eine Widerstandsheizvorrichtung und/oder eine Lampenheizung ist. Das Metall oder die Metallverbindung oder das Nichtmetall oder die Nichtmetallverbindung oder der Halbleiter oder die Halbleiterverbindung im Vorratsbehälter kann auch über einen Laser teilweise oder vollkommen verflüssigt oder verdampft werden. Der Laserstrahl kann dabei kontinuierlich oder zeitlich gepulst sein.
Die Vermischung des Gases mit dem teilweise oder vollkommen verflüssigten oder verdampften Metall oder der Metallverbindung oder dem Nichtmetall oder der Nichtmetallverbindung oder dem Halbleiter oder der Halbleiterverbindung lässt sich dadurch verbessern, dass das freie Ende der Leitung zum Zuführen von Gas in den Vorratsbehälter als Verteilungsvorrichtung zur Verteilung des Gases ausgebildet ist, wobei die Verteilungsvorrichtung vorzugsweise aus einem rohrförmigen Abschnitt mit mehreren in einer Wand des rohrförmigen Abschnittes versehenen Austrittsöffnungen für das Gas ausgebildet ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass es sich bei dem Reaktor um einen HVPE- oder MOCVD-Reaktor oder grundlegend um Apparaturen aus der chemischen Gasphasenabscheidung oder der physikalischen Gasphasenabscheidung oder deren Kombination und mit oder ohne zusätzliche Energiestrahlquelle handelt, die Energiestrahlquelle umfasst dabei bevorzugt eine Mikrowellen-Plasmaquelle, eine induktiv gekoppelte Plasmaquelle (inductively coupled plasma ICP), ein kapazitiv gekoppelte Plasmaquelle (capacitively coupled plasma, CCP), eine remote Plasmaquelle, eine Sputterquelle, im Speziellen eine Magnetron-Sputterquelle oder eine Ionenquelle bzw. eine Ionenstrahlquelle, eine Laserstrahlquelle, eine Elektronenstrahlquelle, eine Röntgenquelle und oder eine UV-Quelle, wobei UV für ultraviolette Strahlung steht, und/oder Mischformen dieser Strahlquellen, wie beispielsweise laser- und plasmabasierte Röntgen- und UV-Quellen , wobei die Leitung zum Abführen des Massestroms mit der Energiestrahlquelle und/oder einer Gasverteilungseinrichtung des Reaktors strömungstechnisch verbindbar oder verbunden ist.
Eine Ausführung sieht vor, dass das Gas durch zumindest eine Aktivierungsvorrichtung zur Aktivierung des Gases, insbesondere eine Heizvorrichtung und/oder eine Plasmaquelle und/oder einen Laser und/oder eine hochenergetische Lampe sich chemisch relativ stabile Partikel mit dem zugeführten Gas 8a und dem teilweise oder vollkommen verflüssigten oder verdampften Metall oder der Metallverbindung oder dem Nichtmetall oder der Nichtmetallverbindung oder dem Halbleiter oder der Halbleiterverbindung 5 bilden, die bei der Zufuhr zum Reaktor 3 weniger oder kaum in Leitung 7 kondensieren oder in Leitung 7 anhaften.
Weiters kann die Leitung zum Abführen des Massestroms in Richtung des Reaktors aus Edelstahl und/oder Quarzglas und/oder Keramik und/oder einem Verbundmaterial gefertigt sein und/oder im Inneren eine Schutzschicht aufweisen
Die oben genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in teilweise oder vollkommen verflüssigter oder verdampfter Form vorliegendem Metall oder zumindest einer in teilweise oder vollkommen verflüssigter oder verdampfter Form vorliegenden Metallverbindung oder zumindest einem in teilweise oder vollkommen verflüssigter oder verdampfter Form vorliegenden Nichtmetall oder zumindest einer in teilweise oder vollkommen verflüssigter oder verdampfter Form vorliegenden Nichtmetallverbindung oder zumindest einem in teilweise oder vollkommen verflüssigter oder verdampfter Form vorliegenden Halbleiter oder zumindest einer in teilweise oder vollkommen verflüssigter oder verdampfter Form vorliegenden Halbleiterverbindung zumindest ein Gas aus zumindest einer Gasquelle zugeführt wird, und das zumindest eine Gas mit dem teilweise oder vollkommen verflüssigten oder verdampften Metall oder der Metallverbindung oder dem Nichtmetall oder der Nichtmetallverbindung oder dem Halbleiter oder der Halbleiterverbindung vermischt und ein Gemisch erzeugt wird, wobei ein das Gemisch enthaltender Massestrom dem Reaktor zugeführt wird.
Um stets einen optimalen Gesamtmassefluss in den Reaktor zu gewährleisten, kann es vorgesehen sein, dass eine Durchflussmenge des dem Reaktor über eine Leitung zum Abführen des Massestroms aus dem Vorratsbehälter zugeführten Massestroms auf einen Sollwert hin geregelt wird, wobei in Abhängigkeit von einer Abweichung des Sollwertes von einem Istwert eine Menge des dem Vorratsbehälter zugeführten Gases verändert wird und/oder in Abhängigkeit von einer Abweichung des Sollwertes von einem Istwert in die Leitung zum Abführen des Massestroms Gas, insbesondere ein gleichartiges Gas wie dem Vorratsbehälter zugeführtes Gas, zugeführt wird.
Als strömungstechnisch besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, dass ein Arbeitsdruck in dem Vorratsbehälter größer oder gleich einem Arbeitsdruck in dem Reaktor ist.
Um ein Kondensieren des Gemisches während des Transportes von dem Vorratsbehälter zu dem Reaktor zuverlässig zu verhindern kann es vorgesehen sein, dass das mit dem teilweise oder vollkommen verflüssigten oder verdampften Metall oder der Metallverbindung oder dem Nichtmetall oder der Nichtmetallverbindung oder dem Halbleiter oder der Halbleiterverbindung vermischte Gas vor dem Vermischen mit dem Metall oder der Metallverbindung oder dem Nichtmetall oder der Nichtmetallverbindung oder dem Halbleiter oder der Halbleiterverbindung aktiviert wird und/oder die Massestromleitung auf 25°C bis 1000°C beheizt wird
Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, dass das Gas eine Stickstoff-, Wasserstoff-, Sauerstoff-, Chlorgas oder Chlor- oder Kohlenstoffverbindung oder ein Edelgas, beispielsweise Argon oder Helium, oder ein Gemisch zweier oder mehrerer dieser Gase ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigt in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

1 Eine erste Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
2 Eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
3 - 6 weitere Varianten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Gemäß 1 weist eine Vorrichtung 1 zur Herstellung von elektronischen oder opto-elektronischen Bauelementen oder von Festkörperbatterieschichten als Verbundkörper oder von metallischen Einfach- oder Mehrfachschichten durch vorzugsweise chemische Gasphasenabscheidung oder physikalische Gasphasenabscheidung oder deren Kombination auf ein Substrat 2, einen Reaktor 3 zur Aufnahme des Substrates 2 auf. Das Substrat 2 kann dabei aus unterschiedlichsten Trägermaterialien gebildet sein, wie beispielsweise Silizium oder anderen Halbleiter-Rohlings-Materialien oder Kristallen, Metall, Polymeren, Textil, Glas, Papier oder auch aus anderen temperatursensitiven Materialien.
Dem Reaktor 3 ist ein beheizbarer Vorratsbehälter 4 zur Bevorratung von Metall oder einer Metallverbindung oder einem Nichtmetall oder einer Nichtmetallverbindung oder einem Halbleiter oder einer Halbleiterverbindung 5 in teilweise oder vollkommen verflüssigter oder verdampfter Form vorgeschaltet. Der Vorratsbehälter 4 ist bevorzugt aus einem keramischen und/oder mineralischem Material, insbesondere Quarz, gefertigt. Abhängig von der verwendeten Quelle könnte auch ein Vorratsbehälter aus einem anderen Metall oder einer Metalllegierung verwendet werden.
Zur Erwärmung des Vorratsbehälters 4 und zur Verflüssigung oder Verdampfung des Metalls oder der Metallverbindung oder dem Nichtmetall oder der Nichtmetallverbindung oder dem Halbleiter oder der Halbleiterverbindung kann eine Heizvorrichtung 19 vorgesehen sein. Die Heizvorrichtung 19 bevorzugt weist ein oder mehrere um eine Mantelfläche des Vorratsbehälters 4 angeordnete Heizelemente 20 auf. Bevorzugt ist die Heizvorrichtung 19 als Induktionsheizvorrichtung oder Widerstandsheizung oder Lampenheizung ausgeführt. Das Metall oder die Metallverbindung oder das Nichtmetall oder die Nichtmetallverbindung oder der Halbleiter oder die Halbleiterverbindung 5 im Vorratsbehälter kann auch über einen Laser teilweise oder vollkommen verflüssigt oder verdampft werden. Der Laserstrahl kann dabei kontinuierlich oder zeitlich gepulst sein.
In den Vorratsbehälter 4 führt eine Leitung 6 zum Zuführen von Gas 8a. Aus dem einen Vorratsbehälter 4 führt eine Leitung 7 zum Abführen eines Massestroms aus dem Vorratsbehälter 4. Die Leitung 6 verbindet den Vorratsbehälter 4 mit einer Gasquelle 8. Über die Leitung 7 ist der Vorratsbehälter 4 mit dem Reaktor 3 strömungstechnisch verbindbar oder verbunden. Die Leitung 7 kann aus mehreren miteinander verbundenen Leitungsabschnitten bestehen. Die Leitung 7 wird hierbei unabhängig von ihrer konstruktiven und baulichen Ausgestaltung als jegliche strömungstechnische Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter 4 und dem Reaktor 3 verstanden. Bei dem Reaktor 3 kann es sich beispielsweise auch um einen HVPE- oder MOCVD-Reaktor handeln, grundlegend um Apparaturen aus der chemischen Gasphasenabscheidung oder der physikalischen Gasphasenabscheidung oder deren Kombination und mit oder ohne zusätzliche Energiestrahlquelle. Die Energiestrahlquelle kann dabei eine Mikrowellen-Plasmaquelle, eine induktiv gekoppelte Plasmaquelle (inductively coupled plasma ICP), ein kapazitiv gekoppeltes Plasma (capacitively coupled plasma, CCP), eine remote Plasmaquelle, eine Sputterquelle, im Speziellen eine Magnetron-Sputterquelle oder eine Ionenquelle bzw. eine Ionenstrahlquelle, eine Laserstrahlquelle, eine Elektronenstrahlquelle, eine Röntgenquelle und oder eine UV-Quelle, wobei UV für ultraviolette Strahlung steht, umfassen. Es sind auch Mischformen dieser Strahlquellen anwendbar, wie beispielsweise laser- und plasmabasierte Röntgen- und UV-Quellen. Alternativ oder zusätzlich zu der Energiestrahlquelle 22 kann auch eine Gasverteilungseinrichtung vorgesehen sein wobei die Leitung 7 mit der Gasverteilungseinrichtung und/oder der Energiestrahlquelle 22 im Reaktor 3 strömungstechnisch verbindbar oder verbunden ist.
Zwischen der Gasquelle 8 und dem Vorratsbehälter 4 oder in dem Vorratsbehälter 4 kann eine Aktivierungsvorrichtung 23 zur chemischen Aktivierung des Gases 8a, insbesondere eine Heizvorrichtung und/oder eine Plasmaquelle und/oder ein Laser und/oder eine hochenergetische Lampe, angeordnet sein.
Zusätzlich oder alternativ kann die Leitung 7 beheizbar sein. Hierfür kann eine hier nicht näher dargestellte Heizvorrichtung für die Leitung 7 vorgesehen sein.
Die Leitung 6 kann vorzugsweise rohr- oder schlauchförmig ausgebildet sein. Ein Abstand eines innerhalb des Vorratsbehälters 4 gelegenen offenen Endes 9 der Leitung 6 zu einem Boden 10 des Vorratsbehälters 4 kann kleiner sein als ein Abstand des offenen Endes 9 zu einem Eintrittsstelle 11 der Leitung 6 in den Vorratsbehälter 4. Ein einem Innenraum des Vorratsbehälters 4 zugewandtes offenes Ende 12 der Leitung 7 kann von dem Boden 10 weiter entfernt sein als das offene Ende 9 der Leitung 6 zum Boden 10.
Das freie Ende der Leitung 6 kann als Verteilungsvorrichtung 21 zur Verteilung des Gases 8a ausgebildet sein. Die Verteilungsvorrichtung 21 ist vorzugsweise aus einem rohrförmigen Abschnitt mit mehreren in einer Wand des rohrförmigen Abschnittes versehenen Austrittsöffnungen für das Gas 8a ausgebildet.
Wie in 1 dargestellt, kann die Verteilungsvorrichtung 21 in der Nähe des Bodens 10 und unter einem Spiegel des teilweise oder vollkommen verflüssigten oder verdampften Metalls oder der Metallverbindung oder des Nichtmetalls oder der Nichtmetallverbindung oder des Halbleiters oder der Halbleiterverbindung 5 angeordnet sein.
Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Verteilungsvorrichtung 21 über dem Spiegel des teilweise oder vollkommen verflüssigten oder verdampften Metalls oder der Metallverbindung oder des Nichtmetalls oder der Nichtmetallverbindung oder des Halbleiters oder der Halbleiterverbindung 5 angeordnet ist, wie es in 2 dargestellt ist. Die in 2 dargestellte Ausführungsform ist vor allem dann von Vorteil, wenn das Gas 8a ein reaktives Gas ist und Reaktionen zwischen dem Gas 8a und der Oberfläche des teilweise oder vollkommen verflüssigten oder verdampften Metalls oder der Metallverbindung oder des Nichtmetalls oder der Nichtmetallverbindung oder dem Halbleiter oder der Halbleiterverbindung 5 gewünscht sind, um Partikel zu erzeugen und abzutransportieren.
Weiters kann ein Schaltmittel 13, insbesondere ein schaltbares Ventil, beispielsweise ein Wegeventil, zum Beispiel ein 3/2 Wegeventil, vorgesehen sein. In einer ersten Schaltstellung des Schaltmittels 13 kann die Leitung 7 mit dem Reaktor 3 verbunden sein. In einer zweiten Schaltstellung des Schaltmittels 13 kann die Leitung 7 mit einem Schaltmittelauslass 14 für den Massestrom verbunden sein. Weiters kann eine mit dem Reaktor 3 verbundene Vakuumpumpe 15 vorgesehen sein. Der Schaltmittelauslass 14 kann an einem Reaktorausgang 24 des Reaktors 3 noch vor der Vakuumpumpe 15 angebunden sein, damit es beim Schalten des Schaltmittels 13 zu keinen Druckdifferenzen in dem Vorratsbehälter 4 kommt. In einer weiteren Ausführung ist der Schaltmittelauslass 14 mit einer separaten Vakuumabsaugung verbunden.
Zwischen der Leitung 6 und der Gasquelle 8 oder in der Leitung 6 kann ein erster Massendurchflussregler 16 zur Regelung einer Menge des dem zumindest einen Vorratsbehälter 4 zugeführten Gases 8a angeordnet sein.
Die Leitung 7 kann über eine Verbindungsleitung 17 mit der Gasquelle 8 und/oder einer weiteren hier nicht dargestellten Gasquelle verbunden sein. Die Leitung 7 verbindet den Vorratsbehälter 4 mit dem Reaktor 3. Die Leitung 7 kann selbstverständlich auch aus mehreren miteinander verbundenen Leitungsabschnitten zusammengesetzt sein.
Die Leitung 7 kann aus Edelstahl oder Quarzglas oder Keramik oder einem Verbundmaterial gefertigt sein und/oder im Inneren eine Schutzschicht aufweisen.
In der Verbindungsleitung 17 kann ein zweiter Massendurchflussregler 18 zur Regelung des dem Reaktor 3 über die Leitung 7 zugeführten Massestroms angeordnet sein. Bei Variation der Menge durch Massendurchflussregler 16 kann mit Hilfe von Massendurchflussregler 18 immer ein konstanter Fluss in der Leitung 7 sichergestellt werden. Die Leitung 7 kann direkt mit dem Schaltmittel 13 verbunden sein oder erst mit einem Druckregler 26 und dann mit dem Schaltmittel 13. Der Druckregler 26 ist im Grunde auch ein Massendurchflussregler, der dafür sorgen kann, dass vor dem Druckregler 26 eine gewisse Druckstufe welche höher einstellbar und haltbar ist als der Druck in dem Reaktor 3. Mit dem Druckregler 26 und dem Massendurchflussregler 16 kann die Menge des aus dem Vorratsbehälter 4 entnommenen Metalls oder der Metallverbindung oder dem Nichtmetall oder der Nichtmetallverbindung oder dem Halbleiter oder der Halbleiterverbindung variiert werden. Bei dem Verfahren zur Herstellung von elektronischen oder opto-elektronischen Bauelementen oder von Festkörperbatterieschichten oder von metallischen Einfach- oder Mehrfachschichten wird dem in teilweise oder vollkommen verflüssigter oder verdampfter Form vorliegendem Metall oder der Metallverbindung oder dem Nichtmetall oder der Nichtmetallverbindung oder dem Halbleiter oder der Halbleiterverbindung 5 das Gas 8a aus der Gasquelle 8 zugeführt und das Gas 8a und mit dem teilweise oder vollkommen verflüssigten oder verdampften Metall oder der Metallverbindung oder dem Nichtmetall oder der Nichtmetallverbindung oder dem Halbleiter oder der Halbleiterverbindung 5 in dem Vorratsbehälter 4 vermischt. Auf diese Weise wird in dem Vorrastbehälter 4 ein gasförmiges Gemisch 25 erzeugt, welches den Raum über einem Spiegel des teilweise oder vollkommen geschmolzenen oder verdampften Metalls oder der Metallverbindung oder dem Nichtmetall oder der Nichtmetallverbindung oder dem Halbleiter oder der Halbleiterverbindung 5 in dem Vorratsbehälter 4 einnimmt. Ein Arbeitsdruck in dem Vorratsbehälter 4 ist bevorzugt größer oder gleich einem Arbeitsdruck in dem Reaktor 3. Durch den Druckregler 26 kann eine definierte voreinstellbare Druckdifferenz in Leitung 7 zwischen Vorratsbehälter 4 und Reaktor 3 erzeugt werden. Ein das Gemisch 25 enthaltender Massestrom wird aus dem Vorratsbehälter 4 ab- und dem Reaktor 3 zugeführt.
Das Gas 8a ist bevorzugt eine Stickstoff-, Wasserstoff-, Sauerstoff-, Chlorgas oder Chlorverbindung oder Kohlenstoffverbindung oder ein Edelgas, beispielsweise Argon oder Helium, oder ein Gemisch zweier oder mehrerer dieser Gase ist. Bevorzugt kommen als Metall Aluminium und/oder Gallium und/oder Indium und/oder Bor und/oder Cadmium und/oder Zinn und/oder Magnesium und/oder Zink und/oder Kupfer und/oder Selen und/oder Scandium und/oder Lithium und andere für die Halbleiter- und Festkörperbatterie-Industrie bekannte Metalle oder Metallverbindungen oder Nichtmetalle oder Nichtmetallverbindungen oder Halbleiter oder Halbleiterverbindungen zum Einsatz. Weiters kann es vorgesehen sein, dass das Gas 8a vor dem Vermischen mit dem teilweise oder vollkommen verflüssigten oder verdampften Metall oder Metallverbindung oder Nichtmetall oder Nichtmetallverbindung oder Halbleiter oder Halbleiterverbindung 5 durch die Aktivierungsvorrichtung 23 zu aktivieren.
Es sind grundsätzlich unterschiedliche Zusammensetzungen des Gases und Betriebsarten des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich. So kann beispielsweise als Gas 8a ein reines Edelgas, beispielsweise Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon als Trägergas zum Einsatz kommen. Hierbei kommt es zu keiner Reaktion zwischen Metall oder Metallverbindung oder Nichtmetall oder Nichtmetallverbindung oder Halbleiter oder Halbleiterverbindung und dem Trägergas. Das Trägergas dient lediglich dem Transport des reinen, in teilweise oder vollkommen verflüssigter oder verdampfter Form vorliegenden Metalls oder der Metallverbindung oder des Nichtmetalls oder der Nichtmetallverbindung oder des Halbleiters oder der Halbleiterverbindung 5 zum Reaktor 3. Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn reine Schichten, beispielsweise reine Metallschichten, erzeugt werden sollen.
Weiters kann das Gas 8a ein Gemisch aus einem Edelgas und einem reaktiven Gas, beispielsweise Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Chlorgas oder Chlorverbindungen oder Kohlenstoffverbindungen sein, wobei das reaktive Gas durch die Aktivierungsvorrichtung 23 aktiviert werden kann, damit sich das reaktive Gas mit dem Metall oder der Metallverbindung oder dem Nichtmetall oder der Nichtmetallverbindung oder dem Halbleiter oder der Halbleiterverbindung 5 zu Partikeln verbinden kann, während das Trägergas nicht mit dem Metall oder der Metallverbindung oder dem Nichtmetall oder der Nichtmetallverbindung oder dem Halbleiter oder der Halbleiterverbindung 5 reagiert.
Bei einer weiteren Variante kann das Gas 8a auch nur aus dem reaktiven Gas bestehen, welches mit dem Metall oder Metallverbindung oder Nichtmetall oder Nichtmetallverbindung oder Halbleiter oder Halbleiterverbindung 5 reagiert.
Die Durchflussmenge des dem Reaktor 3 über die Leitung 7 zugeführten Massestroms wird auf einen Sollwert hin geregelt. In Abhängigkeit von einer Abweichung des Sollwertes von einem gemessenen Istwert kann die Menge des dem Vorratsbehälter 4 über die Leitung 6 zugeführten Gases 8a verändert werden. Weiters kann in Abhängigkeit von einer Abweichung des Sollwertes von einem gemessenen Istwert auch in die Leitung 7 Gas 8a zugeführt werden. Die Regelung der Mengen des zugeführten Gases 8a erfolgt über die Massendurchflussregler 16 und 18.
Wie in 3 dargestellt, kann die Vorrichtung 1 auch mehrere Vorratsbehälter 4, 4a, 4b aufweisen. Die Vorratsbehälter 4, 4a, 4b können unterschiedliche Materialien enthalten. Beispielsweise kann zum Abscheiden von AlGaN(Aluminiumgalliumnitrid)-Schichten auf das Substrat 2 in dem Reaktor 3 der Vorratsbehälter 4 als Material 5 teilweise oder vollständig verflüssigtes oder verdampftes Gallium und der Vorratsbehälter 5a als Material 5a teilweise oder vollständig verflüssigtes oder verdampftes Aluminium enthalten Bei einem MOCVD-Reaktor könnte zusätzlich mit Ammoniak zusammen mit Wasserstoff und Stickstoff, um eine gute Gasverteilung im Reaktor zu erreichen, AlGaN gewachsen werden. In einer Vorrichtung und Verfahren nach DE102013112785B3 könnte mit Stickstoff und Argon über eine zum Beispiel Ionenquelle ebenfalls AlGaN gewachsen werden. Falls in beiden Fällen Chlorgas als Gas 8a verwendet wird, müsste noch ausreichend Wasserstoff dem Reaktor zugeführt werden, damit das Chlor durch Reaktion mit Wasserstoff zu Chlorwasserstoff reagiert und dem Reaktor entzogen wird.
Das dem Vorratsbehälter 5a zugeführte Gas oder Gasgemisch 8a kann, falls gewünscht oder erforderlich, auch über eine Aktivierungsvorrichtung 23a aktiviert werden. Der Gasfluss in der Leitung 7a und weiter in den Reaktor kann mittels Massendurchflussregler 16a und 18a und über den Druckregler 26a eingestellt werden. Weiters ist auch ein Schaltmittel 13a vorgesehen. Die Funktionsweise des Vorratsbehälters 5a, der Aktivierungsvorrichtung 13a, der Massendurchflussregler 16a und 18a, des Druckregler 26a und des Schaltmittels 13a entspricht hierbei den oben beschriebenen Funktionsweisen des Vorratsbehälters 5, der Aktivierungsvorrichtung 23, der Massendurchflussregler 16 und 18, des Druckregler 26 und des Schaltmittels 13.
Die Gasgemische 25, 25a mit den unterschiedlichen Materialien werden nach den Schaltmitteln 13, 13a und vor dem Reaktor 3 zusammengeführt. Der Reaktor 3 wird dann mit dem resultierenden Gemisch aus 25 und 25a beschickt. Je nach Stellung der Schaltmittel 13, 13a kann das resultierende Gemisch aber auch dem Reaktorausgang 24 zugeführt werden. In einer weiteren Ausführung ist der Schaltmittelauslass 14 des Schaltmittels 13 mit einer separaten Vakuumabsaugung 15a verbunden, wie dies beispielsweise in 4 dargestellt ist. Die über die 15 und 15a abgesaugten Masseströme können gemeinsam oder getrennt in die Umgebung abgelassen werden.
Gemäß 5 kann dem Vorratsbehälter 4a ein Gas 8c aus einer eigenen Gasquelle 8b zugeführt werden, während Gas 8a aus der Gasquelle 8 über den Massenstromregler 18a vor dem Druckregler 26a zugeführt wird.
Gemäß einer anderen Variante der Erfindung, wie sie in 6 dargestellt ist, kann jedoch auch Gas 8e aus einer eigenen Gasquelle 8d über den Massenstromregler 18a vor dem Druckregler 26a in die Leitung 7a zugeführt werden. Selbstverständlich können noch weitere Vorratsbehälter mit weiteren vollständig oder teilweise verflüssigten oder verdampften Materialien vorgesehen sein, die auf eine der oben dargestellten Arten an das System angebunden sein können.
Bezugszeichenaufstellung

1: Vorrichtung
2: Substrat
3: Reaktor
4, 4a, 4b: Vorratsbehälter
5, 5a: Metall, oder Metallverbindung oder Nichtmetall oder Nichtmetallverbindung oder Halbleiter oder Halbleiterverbindung
6: Leitung zum Zuführen von Gas
7: Leitung zum Abführen eines Massetroms
8, 8b, d: Gasquelle
8a, c, e: Gas
9: Offene Ende von Leitung 6
10: Boden vom Vorratsbehälter
11: Eintrittsstelle in den Vorratsbehälter
12: Offenes Ende des Vorratsbehälter
13,13a: Schaltmittel
14: Schaltmittelauslass
15, 15a: Vakuumpumpe
16, 16a: Massendurchflussregler
17, 17a: Verbindungsleitung
18, 18a: Massendurchflussregler
19: Heizvorrichtung
20: Heizelement
21: Verteilungsvorrichtung
22: Energiestrahlquelle/ Gasverteilungseinrichtung
23, 23a: Aktivierungsvorrichtung
24: Reaktorausgang
25, 25a: Gemisch
26, 26a: Druckregler

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013112785B3 [0046]

Claims

Vorrichtung (1) zur Herstellung von elektronischen oder opto-elektronischen Bauelementen oder von Festkörperbatterieschichten als Verbundkörper oder von metallischen Einfach- oder Mehrfachschichten durch vorzugsweise chemische Gasphasenabscheidung oder physikalische Gasphasenabscheidung oder deren Kombination auf ein Substrat (2), umfassend einen Reaktor (3) zur Aufnahme des Substrates (2), dadurch gekennzeichnet, dass dem Reaktor (3) zumindest ein beheizbarer Vorratsbehälter (4) zur Bevorratung von Metall oder zumindest einer Metallverbindung oder zumindest eines Nichtmetalls oder zumindest einer Nichtmetallverbindung oder zumindest eines Halbleiters oder zumindest einer Halbleiterverbindung (5) in teilweise oder vollkommen verflüssigter oder verdampfter Form vorgeschaltet ist, wobei in den zumindest einen Vorratsbehälter (4) zumindest eine Leitung (6) zum Zuführen von Gas (8a) führt und aus dem zumindest einen Vorratsbehälter (4) zumindest eine Leitung (7) zum Abführen eines Massestroms aus dem Vorratsbehälter (4) führt, wobei die Leitung (6) zum Zuführen von Gas (8a) den Vorratsbehälter (4) mit zumindest einer Gasquelle (8) verbindet und der Vorratsbehälter (4) über die zumindest eine Leitung (7) zum Abführen des Massestroms mit dem Reaktor (3) strömungstechnisch verbindbar oder verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (6) zum Zuführen des Gases vorzugsweise rohr- oder schlauchförmig ausgebildet ist, wobei ein Abstand eines innerhalb des Vorratsbehälters (4) gelegenen offenen Endes (9) der Leitung (6) zum Zuführen des Gases (8a) zu einem Boden (10) des Vorratsbehälters (4) kleiner ist als ein Abstand des offenen Endes (9) zu einem Eintrittsstelle (11) der Leitung (6) zum Zuführen des Gases (8a) in den Vorratsbehälter (4), wobei ein einem Innenraum des Vorratsbehälters (4) zugewandtes offenes Ende (12) der Leitung (7) zum Abführen des Massestroms von dem Boden (10) des Vorratsbehälters (4) weiter entfernt ist als das offene Ende (9) der Leitung (6) zum Zuführen des Gases (8a).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Schaltmittel (13), insbesondere ein schaltbares Ventil, beispielsweise ein Wegeventil, zum Beispiel ein 3/2 Wegeventil, vorgesehen ist, wobei die Leitung (7) zum Abführen des Massestroms aus dem Vorratsbehälter (4) in einer ersten Schaltstellung des Schaltmittels (13) mit dem Reaktor (3) und in einer zweiten Schaltstellung des Schaltmittels (13) mit einem Schaltmittelauslass (14) für den Massestrom verbunden ist, wobei der Schaltmittelauslass (14) bevorzugterweise mit einem Reaktorausgang (24) verbunden ist. In einer weiteren Ausführung ist der Schaltmittelauslass 14 mit einer separaten Vakuumabsaugung 15a verbunden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Leitung (6) zum Zuführen von Gas und der zumindest einen Gasquelle (8) oder in der Leitung (6) zum Zuführen von Gas zumindest ein erster Massendurchflussregler (16) zur Regelung einer Menge des dem zumindest einen Vorratsbehälter (4) zugeführten Gases (8a) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (7, 7a) zum Abführen des Massestroms aus dem Vorratsbehälter (4, 4a) über zumindest eine Verbindungsleitung (17, 17a) mit der zumindest einen Gasquelle (8) des dem zumindest einen Vorratsbehälters (4) zugeführten Gases (8a) und/oder einer weiteren Gasquelle verbunden ist, wobei in der zumindest einen Verbindungsleitung (17, 17a) von der zumindest einen Gasquelle (8) und/oder der weiteren Gasquelle zu der Leitung (7, 7a) zum Abführen des Massestroms aus dem Vorratsbehälter (4) zumindest ein zweiter Massendurchflussregler (18, 18a) zur Regelung des dem Reaktor (3) über die Leitung (7, 7a) zum Abführen des Massestroms aus dem Vorratsbehälter (4, 4a) zugeführten Massestroms angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsbehälter (4) aus zumindest einem keramischen und/oder mineralischem Material, insbesondere Quarz oder aus Metall oder eine Metalllegierung, gefertigt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Heizvorrichtung (19) zur Erwärmung des Vorratsbehälters (4) vorgesehen ist, wobei die zumindest eine Heizvorrichtung (19) bevorzugt zumindest ein um eine Mantelfläche des Vorratsbehälters (4) angeordnetes Heizelement (20) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Heizvorrichtung (19) eine Induktionsheizvorrichtung und/oder eine Widerstandsheizvorrichtung und/oder eine Lampenheizung ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Laser zur teilweisen oder vollkommenen Verflüssigung oder Verdampfung des Materials (5) im Vorratsbehälter (4) vorgesehen ist, wobei ein Laserstrahl dabei kontinuierlich oder zeitlich gepulst sein kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende der Leitung (6) zum Zuführen von Gas (8a) in den Vorratsbehälter (4) als Verteilungsvorrichtung (21) zur Verteilung des Gases (8a) ausgebildet ist, wobei die Verteilungsvorrichtung (21) vorzugsweise aus einem rohrförmigen Abschnitt mit mehreren in einer Wand des rohrförmigen Abschnittes versehenen Austrittsöffnungen für das Gas ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Reaktor (3) um einen HVPE- oder MOCVD-Reaktor oder grundlegend um Apparaturen aus der chemischen Gasphasenabscheidung oder der physikalischen Gasphasenabscheidung oder deren Kombination und mit oder ohne zusätzliche Energiestrahlquelle (22) handelt, die Energiestrahlquelle umfasst dabei bevorzugt eine Mikrowellen-Plasmaquelle, eine induktiv gekoppelte Plasmaquelle (inductively coupled plasma ICP), ein kapazitiv gekoppeltes Plasma (capacitively coupled plasma, CCP), eine remote Plasmaquelle, eine Sputterquelle, im Speziellen eine Magnetron-Sputterquelle oder eine Ionenquelle bzw. eine Ionenstrahlquelle, eine Laserstrahlquelle, eine Elektronenstrahlquelle, eine Röntgenquelle und oder eine UV-Quelle, wobei UV für ultraviolette Strahlung steht, und/oder Mischformen dieser Strahlquellen, wie beispielsweise laser- und plasmabasierte Röntgen- und UV-Quellen , wobei die Leitung (7) zum Abführen des Massestroms mit der Energiestrahlquelle (22) und/oder einer Gasverteilungseinrichtung des Reaktors (3) strömungstechnisch verbindbar oder verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Gasquelle (8) und dem Vorratsbehälter (4) oder in dem Vorratsbehälter (4) zumindest eine Aktivierungsvorrichtung (23) zur Aktivierung des Gases (8a), insbesondere eine Heizvorrichtung und/oder eine Plasmaquelle und/oder ein Laser und/oder eine hochenergetische Lampe, angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (7) zum Abführen des Massestroms in Richtung des Reaktors (3) aus Edelstahl und/oder Quarzglas und/oder Keramik und/oder einem Verbundmaterial gefertigt ist und/oder im Inneren eine Schutzschicht aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie zumindest eine Heizvorrichtung für die Leitung (7) zum Abführen des Massestroms in Richtung des Reaktors (3) zum Aufheizen der Leitung (7) auf Temperaturen von 25°C bis 1000°C aufweist.
Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der zumindest eine Leitung (7) zum Abführen des Massestroms ein Druckregler (26) vorhanden ist, der dazu eingerichtet ist, den Druck im Vorratsbehälter (4) auf einen höheren Druck als in dem Reaktor (3) einzustellen und zuhalten.
Verfahren zur Herstellung von elektronischen oder opto-elektronischen Bauelementen oder von Festkörperbatterieschichten als Verbundkörper oder von metallischen Einfach- oder Mehrfachschichten durch vorzugsweise chemische Gasphasenabscheidung oder physikalische Gasphasenabscheidung oder deren Kombination auf ein Substrat (2), in einem Reaktor (3) zur Aufnahme des Substrates (2), dadurch gekennzeichnet, dass in teilweise oder vollkommen verflüssigter oder verdampfter Form vorliegendes Metall oder zumindest einer in teilweise oder vollkommen verflüssigter oder verdampfter Form vorliegende Metallverbindung oder zumindest einem in teilweise oder vollkommen verflüssigter oder verdampfter Form vorliegendes Nichtmetall oder zumindest einer in teilweise oder vollkommen verflüssigter oder verdampfter Form vorliegende Nichtmetallverbindung oder zumindest einem in teilweise oder vollkommen verflüssigter oder verdampfter Form vorliegender Halbleiter oder zumindest einer in teilweise oder vollkommen verflüssigter oder verdampfter Form vorliegende Halbleiterverbindung (5) zumindest ein Gas (8a) aus zumindest einer Gasquelle (8) zugeführt wird, und das zumindest eine Gas (8a) mit dem teilweise oder vollkommen verflüssigten oder verdampften Metall oder der Metallverbindung oder dem Nichtmetall oder der Nichtmetallverbindung oder dem Halbleiter oder der Halbleiterverbindung (5) vermischt und ein Gemisch (25) erzeugt wird, wobei ein das Gemisch (25) enthaltender Massestrom dem Reaktor (3) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Durchflussmenge des dem Reaktor (3) über eine Leitung (7) zum Abführen des Massestroms aus dem Vorratsbehälter (4) zugeführten Massestroms auf einen Sollwert hin geregelt wird, wobei in Abhängigkeit von einer Abweichung des Sollwertes von einem Istwert eine Menge des dem Vorratsbehälter (4) zugeführten Gases (8a) verändert wird und/oder in Abhängigkeit von einer Abweichung des Sollwertes von einem Istwert in die Leitung (7) zum Abführen des Massestroms Gas (8a), insbesondere ein gleichartiges Gas wie dem Vorratsbehälter (4) zugeführtes Gas, zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitsdruck in dem Vorratsbehälter (4) größer oder gleich einem Arbeitsdruck in dem Reaktor (3) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem teilweise oder vollkommen verflüssigten oder verdampften Metall oder Metallverbindung oder Nichtmetall oder Nichtmetallverbindung oder Halbleiter oder Halbleiterverbindung (5) vermischte Gas (8a) vor dem Vermischen mit dem Metall oder Metallverbindung oder Nichtmetall oder Nichtmetallverbindung oder Halbleiter oder Halbleiterverbindung (5) aktiviert wird, insbesondere mittels einer Heizvorrichtung und/oder einer Plasmaquelle und/oder eines Laser und/oder einer hochenergetische Lampe.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas (8a) ein Stickstoff-, Wasserstoff-, Sauerstoff- oder Chlorgas ist und/oder eine Chlorverbindung oder Kohlenstoffverbindung umfasst und/oder ein Edelgas, beispielsweise Argon oder Helium, oder ein Gemisch zweier oder mehrerer dieser Gase ist.