[发明专利]使用配体交换耐蚀金属有机前体溶液的化学气相沉积过程的流出物的消除

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及任何使用含有至少一种金属配位络合物和一种用于溶解该金属配位络合物的溶剂的金属源试剂液体溶液的CVD过程的流出物的消除方法和装置，所述的金属络合物包含一种在稳定络合物中与至少一个配体配位键合的金属。例如，本发明的方法和装置可用于消除用来在衬底上形成钛酸锶钡(BST)薄膜的多组分金属氧化物化学气相沉积(CVD)过程产生的流出物。

对相关领域的描述

BST是在半导体制造工业中用于制造薄膜介电微电子装置的重要材料。通常通过化学气相沉积(CVD)进行此类制造，在CVD过程中，蒸发产品膜的钡、锶和钛组分各自的前体(源试剂)用于沉积过程。

可以通过液体输送方法向CVD反应器供应BST成形过程的源试剂，其中，钡、锶和钛组分的有机金属前体溶解在适当的溶剂介质中，例如乙酸正丁酯或四氢呋喃。将含有前体和相应溶剂的液体溶液(也可以使用不同前体的单独溶液)泵送至包括一个维持低压加热区的蒸发器中。在蒸发器中，在可控的温度、压力和流量条件下将液体溶液高速蒸发(“闪蒸”)。在沉积前和沉积后立即用溶剂方便地冲洗蒸发器，以防止可能导致工艺设备和相关的管道、阀门和配件堵塞的固体物质的积聚。

在蒸发器中或其下游，前体蒸气与载气(如氩气或氮气)和氧化剂(如氧气或一氧化二氮)结合。然后结合的前体蒸气混合物流入CVD沉积室中。

通常通过在系统的出口安装一台干式泵或湿式泵，在低压，例如在大约100毫托的压力下运转CVD沉积室。在这样的室中，通过结合的气体、有机蒸气和金属有机前体的热反应使前体在受热的衬底上分解，引起BST材料的钙钛矿薄膜在晶片衬底上沉积。化学沉积后，将涂敷了BST膜的晶片转移至另一个室中退火。

在CVD BST过程中，来自CVD沉积室的流出物含有有机物、金属、未反应的前体、前体分解物以及其他由CVD操作所产生的热反应产物。

目前，没有可从商业上获得的消除此类CVD BST过程的流出物的有效方案。

上述问题并非是CVD BST过程所独有的。它们也存在于其他使用含有至少一种金属配位络合物和一种用于溶解该金属配位络合物的合适溶剂的金属源试剂溶液的CVD过程进行的多组分金属氧化物的沉积中，所述的金属络合物包含一种在稳定络合物中与至少一个配体配位键合的金属。上述方法包括在美国专利No.5,820,664中所描述的使用配体交换耐蚀金属有机前体溶液的多组分金属氧化物CVD过程，该专利于1998年10月13日授予Gardiner等人并已转让给康涅狄格州Danbury的高级技术材料公司。

本发明概述

本发明涉及通过CVD过程，例如，BST的CVD沉积多组分金属氧化物所产生的流出物的消除，所述的CVD过程使用含有至少一种金属配位络合物和一种用于溶解该金属配位络合物的合适溶剂的金属源试剂液体溶液，所述的金属配位络合物包含一种在稳定络合物中与至少一个配体配位键合的金属。

一方面，本发明涉及一种用于消除在衬底上沉积多组分金属氧化物膜的CVD过程产生的流出物的方法，其中流出物流过对流出物中的污染物质(前体物和CVD过程的副产物)具有吸附亲合力的吸附剂床。

在一个特定的实施方案中，CVD过程的流出物依次流过金属阱、机动液体驱动器和对流出物中的污染物质具有吸附亲合力的吸附剂床。

本发明可以进一步包括监测从吸附剂床排出的流出物，以检测选定的污染组分的漏出。

本发明在另一方面涉及用于消除在衬底上沉积来自前体组合物的多组分金属氧化物的CVD过程产生的流出物的装置，其中该装置包含一个对流出物中的污染物具有吸附亲合力的吸附剂床。这样的吸附剂床可以是包括金属阱、动力液体驱动器以及对流出物中的污染物质具有吸附亲合力的吸附剂床在内的流出物环流路线的一部分，可以选择性地在吸附剂床上安装终点检测器，用于检测吸附剂床的吸附终点。

上文所述的装置可以进一步包含一种半导体制造设备，其作用包括CVD过程。

在下文的公开内容和所附的权利要求中将更充分地公开本发明的其他方面、特征和实施方案。

对附图的简单描述

图1是与本发明的一个实施方案对应的一种CVD多组分金属氧化物膜制造设备的示意图，该设备包含流出物消除系统。

对本发明及其优选实施方案的详细描述