[发明专利]蒸发器输送安瓿

说明书

本申请是申请日为2003年7月1日、申请号为03817716.1的中国国家专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种蒸发器，特别涉及一种蒸发器输送系统，其包括多个容器以增大用于蒸发液体和固体材料的表面积，该材料例如是在化学气相沉积(CVD)、原子层化学气相沉积(ALCVD)和离子注入方法中所用的液体和固体反应物。

背景技术

在半导体晶片处理中，化学气相沉积(CVD)被广泛用于制备薄膜和涂层。由于CVD例如具有可提供高保形和高质量薄膜的能力，并且处理时间相对较高，所以在许多方面中其是有利的沉积方法。此外，CVD在涂覆不规则形状基底中也是有利的，包括即使对于深接触和其他开口时也可提供高保形薄膜。

一般地，CVD技术包括在有利于所需反应的温度和压力条件下，将气态反应物输送至发生化学反应的基底表面上。可利用CVD形成的各层的类型和组分受将反应物或反应物前体输送至基底表面上的能力的限制。通过在载气中输送液体反应物可将各种液体反应物和前体成功地用于CVD应用中。在液体反应物CVD系统中，通常以可控制的速率使载气鼓泡通过液体反应物容，从而用液体反应物饱和载气，然后将饱和的载气输送至反应室。

对将固体反应物输送到CVD反应室进行了相似的试验，但成功更小。在CVD处理中使用升华器/起泡器方法输送固体前体，其中前体通常置于升华器/起泡器存储器中，然后将前体加热至其升华温度，从而使其转变成可用载气如氢、氦、氩或氮输送至CVD反应器的气态化合物。然而，由于多种原因，这种过程在将固体前体输送至反应室时的可靠性和再现性方面没有取得成功。这种方法的主要问题集中在不能以可控制的速率均匀地蒸发固体，以使蒸发的固体前体的可再现流被输送到处理室。此外，由于固体前体在蒸发器系统中有限的暴露表面积及缺少均匀温度以提供最大程度的升华，所以难于使快速流动的载气流完全饱和。

在常规离子注入系统中固有存在相似的问题，该系统包括离子源，其中掺杂剂元素被离子化，随后被加速，形成定向于被注入的工作表面的离子束。当使用固体掺杂剂材料，其通常置于待加热的蒸发器内，随后形成的蒸气被输送到用于离子化的离子源的内部，随后形成离子束。

由于安全原因，固体离子源材料是极为优选的，然而，固体半导体掺杂剂存在严重的技术和使用问题。例如，在蒸发器中使用固体前体材料会增长仪器的故障时间，产品质量较差，蒸发器内会积聚沉积物。

现有技术中的蒸发器系统有许多缺点，包括蒸发器内冷凝材料的积聚，由于蒸发器中没有均匀加热在其内部形成“冷点”。不需要的沉积物的积聚在蒸发器系统中加剧，其需要用以旋转小瓶的内部移动表面和/或源材料的壁。这些内部结构会在蒸发器内产生额外的“冷点”，并使蒸发的材料进一步沉积。此外，由于沉积物在内部移动结构上的积聚，所以不能有效和可靠地操作这些蒸发器。对于在低蒸气压下温度敏感性的固体源材料而言，现有技术的蒸发器的缺点特别明显。因此，难于以可控制的速率蒸发固体，以使蒸发的固体前体的可再现流被输送到下流沉积系统。

因此，本领域中需要可有效地蒸发固体和/或液体化学物质而不会出现现有技术中的缺点的蒸发器系统，如源材料的热分离，由于蒸发器内沉积物的积聚而不可操作内部移动组件，由于蒸发器内的“冷点”低蒸气压化合物的冷凝，和/或不均匀的蒸气流至下流沉积系统。

发明内容

本发明涉及一种特别适用于半导体制造应用的用于蒸发固体和液体化学物质的蒸发器系统和方法。

在一个方面中，本发明涉及一种用于蒸发和输送源材料的蒸气输送系统，其可提供充足的表面积及均匀的载气流动，从而满足通常沉积应用所需的流速，其包括：

a)至少一个用于容纳可蒸发的源材料的容器；

b)位于该容器中的多个通风突起物，其中该通风突起物包括用于使该可蒸发的源材料通过的通道；及

c)用于使载气流通过该容器的载气管道。

在另一方面中，本发明提供一种用于蒸发和输送前体的蒸气输送系统，其包括：

a)安瓿，其包括安瓿底部、侧壁和可拆卸的顶部，以形成内部安瓿室；

b)与该安瓿连接的气体进口和气体出口；

c)位于该内部安瓿室中的至少一个容器，其中该容器包括容器底部和侧壁，以形成容器腔；及

d)至少位于容器底部上的多个通风突起物，以提供通过其中的通道，其中该通风突起物延伸进该容器腔。