Gaseinlaß für eine Mehrzahl verschiedener Reaktionsgase in Reaktionsgefäße

B e s c h r e i b u n g

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gaseinlaß für eine Mehrzahl verschiedener Reaktionsgase in Reaktionsgefäße, in denen die Gase mit hoher Strömungsgeschwindigkeit strö¬ men, mit Zuführleitungen, deren Querschnitt wesentlich kleiner als der des Reaktionsgefäßes ist.

Stand der Technik

Derartige Gaseinlässe werden beispielsweise bei MOCVD- Reaktoren, aber auch bei anderen Reaktoren zur Halbleiter- Herstellung benötigt. Dabei stellt sich allgemein das Problem, daß ein oder mehrere Gasströme, die durch eine Versorgungsleitung mit relativ geringem Querschnitt zuge¬ führt werden, möglichst homogen und ohne Totvolumina auf einen großen Querschnitt aufgeweitet werden soll. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn durch "Umschalten" der Gasströme möglichst "scharfe" Schichtbegrenzungen erzeugt werden sollen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gaseinlaß für eine Mehrzahl von Reaktionsgasen in Reaktionsgefäße gemäß dem Oberebgriff des Anspruchs 1 derart weiterzubil-

den, daß ein oder mehrere Gasströme möglichst homogen und ohne Totvolumina auf einen vergleichsweise großen Quer¬ schnitt aufgeweitet werden können.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß weist der Gaseinlaß einen Teil mit coni¬ coider Innenkontur auf, dessen Querschnitt dem Querschnitt des Reaktionsgefäßes angepaßt ist und der an einem Ende des durchströmten Reaktionsgefäßes angeordnet ist. Die einzelnen Zuführleitungen münden in etwa im Brennpunkt des Teils mit conicoider Innenkontur, wobei die Gasaustritts¬ öffnungen der Zuführleitungen auf den Scheitelpunkt des conicoiden Teils gerichtet sind.

Hierdurch wird der "dünne" Gasstrahl, der mit hoher Ge¬ schwindigkeit aus den Gasaustrittsöffnungen der Zuführlei¬ tungen austritt, von der conicoiden Innenkontur "praktisch nach den Gesetzen der geometrischen Optik" homogen und ohne Totvolumina aufgeweitet.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet:

Durch die im Anspruch 2 gekennzeichnete sternförmige An¬ ordnung der Zuführleitungen ist das (gleichzeitige und/ oder "serielle") Einleiten mehrerer Gassorten möglich, ohne daß die Homogenität des aufgeweiteten GasStroms ge¬ stört würde.

Für praktische Zwecke wird eine mehr als ausreichende Homgenität des aufgeweiteten Gasstrahls erhalten, wenn die Innenkontur des conicoiden Teils, d.h. die conicoide Form

durch eine Halbkugel angenähert ist.

Durch die im Anspruch 4 gekennzeichnete Maßnahme wird eine Zerstäubung und damit eine weitere Homogenisierung des Gasstroms über den Querschnitt des Reaktors erreicht.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs¬ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be¬ schrieben, deren einzige Figur einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Gaseinlaß zeigt.

Ausdrücklich soll darauf hingewiesen werden, daß die in der Zeichnung angegebenen Maße in mm exemplarisch zu verstehen sind, und die Erfindung nicht einschränken.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Der erfindungsgemäße Gaseinlaß weist einen Grundkörper 1 auf, an dem sich ein Flansch 2 befindet. Der Flansch 2 dient zur Verbindung des Grundkörpers 1 mit einem nicht dargestellten Reaktor, beispielsweise einem Reaktor, wie er in der am gleichen Tage eingereichten Patentanmeldung "Quarzglasreaktor für MOCVD-Anlagen" beschrieben ist.

Die in dem Grundkörper 1 vorgesehene Ausnehmung 3 hat eine "hintere" Abschlußfläche 4, deren Form bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel halbkugelförmig ist.

Ferner sind Gaszuführleitungen vorgesehen, die sternförmig angeordnet sind, und von denen in der Zeichnung lediglich zwei Leitungen 5 und 6 dargestellt sind. Die Zuführleitun¬ gen 5 und 6 weisen Austrittsöffnungen 7 und 8 auf, die sich in etwa im Mittelpunkt der Halb-Kugelfläche 4 befin¬ den. Die Kanten der Austrittsöffnungen sind "gebrochen" ,

so daß der austretende Gasstrom teilweise "zerstäubt" wird.

Der erfindungsgemäße Gaseinlaß arbeitet wie folgt:

Die aus den Austrittsöffnungen 7 bzw. 8 mit hoher Ge¬ schwindigkeit austretenden Gasströme werden durch die Kantenstruktur der Öffnungen zum Teil zerstäubt und tref¬ fen auf einen Bereich der Fläche 4 auf. An dieser Fläche 4 wird der mit hoher Geschwindigkeit austretende Gasstrom "praktisch nach den Gesetzen der geometrischen Optik" - reflektiert, so daß er homogen aufgeweitet und durch den "im Gegenstrom" aus den Öffnungen 7 und 8 austretenden Gasstrom weiter zerstäubt durch die Öffnung des Flansches 2 in einen nicht dargestellten Reaktor austritt.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spiels ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedan¬ kens beschrieben worden, innerhalb dessen selbstverständ¬ lich die verschiedensten Modifikationen möglich sind:

So kann beispielsweise anstelle einer Kugelfläche auch eine Kegelschnittfläche (conicoide Innenkontur) , bei¬ spielsweise ein Paraboloid verwendet werden. Diese aus der geometrischen Optik bekannte vorteilhafte Weiterentwick¬ lung spärischer Flächen bringt jedoch im vorliegenden Falle nur geringe Vorteile.

Die Zahl der Gaseinlaß-Leitungen kann beliebig erhöht werden. Durch die sternförmige Anordnung ergben sich für alle Gasströme die selben Verhältnisse und insbesondere eine homnogene Gasverteilung über den Querschnitt.

Der erfindungsgemäße Gaseinlaß ist damit nicht nur zum aufeinanderfolgendem Einlassen unterschiedlicher Gasströ¬ me, die schnell "umgeschaltet" werden sollen, sondern auch zum gleichzeitigen Einlassen mehrerer Gasströme, die homo¬ gen aufgeweitet und gut durchmischt werden sollen, geeig¬ net.