[发明专利]用于化学气相沉积的装置和方法

说明书

技术领域

本发明的实施例系大体上有关于用来汽化液体并将该已汽化的液体与 载气混合的设备与方法。本发明实施例特别适合将汽化的反应物提供给化学 气相沉积系统的反应室，例如为半导体器件制造设备中的反应室提供汽化反 应物。

背景技术

化学气相沉积(CVD)处理广泛用来沉积半导体器件与集成电路中所使 用的薄膜。此类处理涉及使数种化学物蒸汽发生反应而在基板上产生均质或 不均质的沉积作用。反应速率是通过诸如温度、压力与反应物气体流速等一 种或多种参数来加以控制。对于此类处理来说，使用低蒸气压的液体作为反 应前体具有数项优点，也因此更广为使用的。

现有的CVD处理涉及使用起泡器(bubbler)或汽化炉(boiler)来输送低蒸 汽压的气体。在这些处理中，载气会包含该液体而得以运输该液体的蒸汽。 有数种液态反应物与前体可用在通过使液态反应物含于载气中来输送该液 态反应物的CVD处理中。在使用液态反应物的CVD系统里，载气通常会被 打成气泡并以受控的流速流经含有液态反应物的容器，使得该载气中含有饱 和的液态反应物，随后将该饱和的载气输送至反应室。

也曾经试图输送固态反应物至CVD反应室中，但结果并不成功。在CVD 处理中，是利用升华/发泡方法来执行固态前体的输送动作，该升华/发泡方 法通常系将前体置于升华/发泡储槽中，随后将该储槽加热至该前体的升华 温度以将该前体转化成气态化合物后，再以诸如氢气、氦气、氩气或氮气等 载气将该气态化合物输送至CVD反应室中。然而，因为许多原因，此方法 无法可靠且具再现性地将固态前体输送至反应室。此技术的主要问题在于不 能稳定地以控制速率来汽化固体，而无法以再现性的流速将已汽化的固态前 体输送至处理反应室中。再者，由于汽化系统中固态前体的暴露表面积是有 限量的，并且缺乏能够提供最大升华作用的一致温度，故此项技术难以保证 快速流动的载气气流中能够含有完全饱和的汽化固态前体。虽然固态前体升 华/发泡系统以及亿态前体发泡系统均可用来输送CVD反应物，然而这些系 统各自具有不同的问题与考虑。因此，用于固态升华/起泡器的系统与设备 并不必然能用于液态前体发泡设备。

图1A与1B显示用来输送蒸汽并使该蒸汽通过液态前体的现有设备， 该蒸气是通过产生载气气泡而形成的。图1A显示现有的汽化设备10，该汽 化设备10包含安瓿或容器12，该容器12中含有液态前体材料11。气体入 口导管14连接至载气源30。气体入口导管14延伸在该液体11的液面下方。 加压输送载气30可提供由已汽化的液态前体与载气所组成的混合物32，随 后该混合物32通过连接至CVD反应室(未绘出)的出口导管16而离开该容 器12。

扩散器材料20通常为多孔性的烧结金属(sintered metal)，并可改善汽 化设备10的发泡效率。显示于图1A与1B中的汽化器通过加热容器中的液 态材料并以控制速率将载气引导至靠近容器底面的液态材料中，而把从液态 材料转化而成的蒸汽输送至处理反应室内。当该载气气泡上升至容器顶面 时，该载气会饱合地含有由液态材料所形成的蒸汽。随后，该饱和载气被输 送至处理反应室中，例如输送至用于半导体制造用途的CVD反应室内。

在图1A与1B中所示的设备中，载气气泡会产生不想要的液态前体小 液滴，或可称为微液滴。这些微液滴会随着载气与前体蒸汽的混合物被一同 携带至出口管中，并送至处理反应室。此类微液滴可能造成完成产品中的缺 陷。

因此需要一种用于液体汽化器的方法与设备，能以可用于CVD处理的 流率来汽化液体，并减少或避免输送小液滴液体至处理反应室中。

发明内容