[发明专利]输送装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及输送装置。具体来说，本发明涉及用来将固体前体化合物以蒸气相输送到反应器的输送装置。

背景技术

包括第III-V族化合物的半导体用于很多电子装置和光电子装置的生产，例如用于激光器、发光二极管(“LED”)、光电检测器等。这些材料被用于制造不同组成、厚度为零点几微米至几微米的不同的单晶层。使用有机金属化合物的化学气相沉积(“CVD”)法被广泛用于沉积金属薄膜或半导体薄膜，例如用来沉积第III-V族化合物的膜。这些有机金属化合物可以是液态或固态的。

在CVD法中，通常将反应性气流输送到反应器，在电子装置和光电子装置上沉积所需的膜。这些反应性气流由载气(例如氢气)和前体化合物蒸气组成。当所述前体化合物是液体的时候，通过在输送装置(即鼓泡器)中使得载气(鼓泡)通过液态前体化合物，得到反应性气流。

但是，固体前体设置在圆筒形容器或罐中，对其施加载气，以携带前体化合物的蒸气，将其传输到沉积系统。在常规的鼓泡器型前体输送容器中，大部分固体前体表现出较差的不稳定的输送速率。所述鼓泡器系统会导致不稳定、不均匀的前体蒸气流速，当使用固体有机金属前体化合物的时候尤其明显。不均匀的有机金属蒸气相浓度会给在金属有机气相外延(“MOVPE”)反应器中生长的膜的组成，特别是半导体膜的组成带来负面影响。

为了解决如何将固体前体化合物输送到反应器的问题，人们已经开发了一些输送装置。尽管发现所述输送装置中的一部分能够提供均匀的流速，但是无法为反应器恒定地提供高浓度的前体材料。对于这些设备的使用者来说，特别是对于半导体装置制造中，无法恒定地以高浓度稳定地供应进料蒸气是一个问题。不稳定的前体流速可能是由于一些因素的变化，这些因素包括用来进行蒸发的化学物质的总表面积的逐渐减小，会导致在固体前体化合物中形成通道。当在固体前体化合物床中产生通道的时候，载气优选流过通道，而非流过前体化合物床，使得载气与前体化合物的接触减少。这种通道的形成会使得固体前体化合物的蒸气相浓度减小，在输送装置中形成剩余的未利用的固体前体化合物。

较高的载体流速会使得前体化合物向着蒸气相反应器的传输速率较高。人们需要这种较高的流速，以便在较短的时间内生长较厚的膜。例如，在某些应用中，生长速率从2.5微米/小时(μm/h)增大到10μm/h。一般来说，对固体前体化合物使用较高的载气流速不利于使得气相中的前体化合物保持稳定的浓度。因此，人们需要改进的系统，与其它的固体前体输送系统相比，该改进的系统能够以较高的流速将蒸气相的固体前体化合物输送到蒸气相反应器。

Rangarajan在美国专利第6,444,038号中揭示了一种用来将固体前体化合物以蒸气相输送到反应器的输送装置。所述输送装置具有气体入口，用来将载气引入所述输送装置中。所述载气流过固体前体化合物，使得载气基本上被前体化合物所饱和。携带有前体化合物的蒸气的载气离开圆筒，通过多孔元件进入反应器。与其它的固体前体输送系统相比，该输送装置可以以较高的流速将蒸气相的固体前体化合物输送到蒸气相反应器。但是，其缺点在于，有时候，多孔元件会发生堵塞，从而降低固体前体化合物向着反应器的输送速率。

因此需要具有以下性质的输送装置，其能够在工艺过程中输送均匀而高浓度的前体蒸气，能够将固体前体化合物从输送装置耗尽。人们需要改进的输送装置，以及输送固体前体化合物的蒸气的方法，其中固体前体化合物从输送装置耗尽，所述固体前体化合物的蒸气浓度保持均匀的足够高的浓度。

发明内容

本发明揭示了一种输送装置，其包括入口；出口；进入室；以及排出室；所述排出室设置在与所述进入室相反的位置，通过圆锥形部分与所述进入室流体连通；所述排出室包括曲径结构，该曲径结构可以进行操作，防止输送装置中包含的固体前体化合物离开所述输送装置，同时允许固体前体化合物的蒸气通过出口离开所述输送装置。