專利名稱：：原子層沉積裝置的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明整體涉及薄膜物質的沉積，更具體地講，涉及利用允許跨基材橫向氣體流動的分配歧管在基材上沉積原子層的裝置。
背景技術：
：在薄膜沉積廣泛使用的技術中，化學氣相沉積(CVD)用化學反應性分子在反應室中反應，以在基材上沉積所需薄膜。用于CVD應用的分子前體包括待沉積薄膜的單質(原子)成分，一般也包括其他成分。為了在基材上反應形成薄膜，CVD前體為在氣相輸送到室的揮發(fā)性分子?；瘜W反應沉積所需薄膜厚度的薄膜。大多數(shù)CVD技術一般需要將精確控制的一種或多種分子前體流加入CVD反應器?；脑诳刂茐毫l件下保持在精確控制溫度，以促進這些分子前體之間的化學反應，同時有效除去副產(chǎn)物。獲得最佳CVD性能需要在整個過程中達到并維持氣流、溫度和壓力的穩(wěn)態(tài)條件，并使瞬變過程達到最小或消除。尤其在半導體、集成電路和其他電子器件領域，需要超過常規(guī)CVD技術可取得限度的具有優(yōu)良保形涂覆性質的薄膜，尤其是較高品質的致密薄膜，尤其是能夠在較低溫度制成的薄膜。原子層沉積("ALD")是一種供選的薄膜沉積技術，與前面CVD技術相比，這種技術可提供改善的厚度分辨率和保形能力。ALD過程將常規(guī)CVD的常規(guī)薄膜沉積過程分成單原子層沉積步驟。最好ALD步驟自己終止，并且在進行到或超過自身終止暴露時間時能夠精確沉積一個原子層。原子層一般為0.1至0.5個分子單層，并且一般尺寸大約不大于數(shù)個埃。在ALD中，沉積原子層是反應性分子前體和基材化學反應的結果。在各個單獨的ALD反應沉積步驟中，純反應沉積所需原子層，并且實質消除最初在分子前體中包含的"額外"原子。在其最純態(tài)，ALD在其他反應前體完全不存在下包括各前體的吸收和反應。實際上，在任何系統(tǒng)中都難以避免不同前體的一些直接反應，產(chǎn)生少量化學氣相沉積反應。為進行ALD提出的系統(tǒng)的目的是獲得裝置性能，并歸結為與ALD系統(tǒng)相稱，同時認識到能夠容許少量CVD反應。在ALD應用中，一般在單獨階段將兩種分子前體引入ALD反應器。例如，金屬前體分子MLx包括結合到原子或分子配位體L的金屬元素M。例如，M可以為但不限于A1、W、Ta、Si、Zn等。在基材表面經(jīng)制備能與分子前體直接反應時，金屬前體與基材反應。例如，基材表面一般經(jīng)制備，以包含能與金屬前體反應的含氫配位體AH等。硫(S)、氧(O)和氮(N)為一般A物質。氣態(tài)前體分子與基材表面上的所有配位體有效反應，致使沉積單一金屬原子層基材-AH+MLx—基材-AMLx.+HL(1)其中HL為反應副產(chǎn)物。反應期間，初始表面配位體AH消耗，表面變得以L配位體覆蓋，L配位體可不進一步與金屬前體MLx反應。因此，在表面上所有的初始AH配位體以AML^代替時，反應自己終止。在反應階段后一般為惰性氣體吹掃階段，在單獨引入其他單體前，惰性氣體吹掃階段從室中排除過量的金屬前體。然后用第二分子前體恢復基材對金屬前體的表面反應性。這例如通過除去L配位體和重新沉積AH配位體來進行。在此情況下，第二前體一般包含所需(通常為非金屬)元素A(即，O、N、S)和氫(即H20、NH3、H2S)。下一步反應如下基材-A-ML+AHY—基材-A-M-AH+HL(2)這使表面回轉到其AH覆蓋態(tài)。(在此為了簡單起見，化學反應未配平)。所需的其他元素A結合到薄膜，不需要的配位體L作為揮發(fā)性副產(chǎn)物排除。反應再一次消耗反應部位(這一次為L終止的部位)，并且在基材上的反應部位完全耗盡時自身終止。然后，第二分子前體通過在第二吹掃階段使惰性吹掃氣體流動從沉積室移除。這樣，概括地講，ALD方法需要按次序改變化學物質到基材的流1.MLx反應；2.清除MLx;3.AHy反應；和4.清除AHy,然后回到階段l。表面反應和前體移除交替的這一重復序列以居間吹掃操作使基材表面恢復到其初始反應狀態(tài)是一種典型的ALD沉積周期。ALD操作的關鍵特點是基材恢復到其初始表面化學條件。利用這一組重復步驟，可使薄膜以相等計量層成層到基材，這些層在化學動力學、每周期的沉積、組成和厚度方面完全相同?？捎肁LD作為制造步驟形成多種薄膜電子器件，包括半導體器件和支持電子元件，如電阻器和電容器、絕緣體、總線線路及其他導電結構。ALD特別適用于形成電子器件的元件中的金屬氧化物薄層?？捎肁LD沉積的功能物質的一般種類包括導體、電介質或絕緣體及半導體。導體可以為任何可用的導電物質。例如，導體可包括透明導體，如氧化錫銦(ITO)、ZnO、Sn02或Iri203。導體的厚度可以變化，根據(jù)特別實例，可以為50至1000nm。電介質使圖形電路的不同部分電絕緣。電介質層也可被稱為絕緣體或絕緣層。用作電介質的物質的具體實例包括strontiates、鉭酸鹽、鈦酸鹽、鋯酸鹽、氧化鋁、氧化硅、氧化鉭、氧化鉿、氧化鈦、硒化鋅和^/f匕鋅。此外，可用這些實例的合金、組合和多層作為電介質。在這些物質中，氧化鋁是優(yōu)選的。電介質結構層可包括兩個或更多個具有不同介電常數(shù)的層。這些絕緣體討論于美國專利5,981,970和同時待審的美國申請11/088,645。電介質材料一般顯示大于5eV的帶隙。所用電介質層的厚度可以變化，根據(jù)特別實例，可以為10至300nm。所用半導體物質的實例為化合物半導體，如砷化鎵、氮化鎵、硫化鎘、氧化鋅和硫化鋅。可用上述功能層制造多種器件結構?？赏ㄟ^選擇具有適度到不良導電性的導電物質制造電阻器?？赏ㄟ^在兩個導體之間放置電介質制造電容器。可通過在兩個導電電極之間放置兩個互補載流子類型的半導體制造二極管。也可在互補載流子類型的半導體之間布置半導體區(qū)域，該半導體區(qū)域是固有的，表明此區(qū)域具有少量自由電荷載流子。也可通過在兩個導體之間放置單一半導體構成二極管，其中導體/半導體的一個界面產(chǎn)生以一個方向強力阻礙電流的肖特基勢壘。晶體管可通過在導體(柵)上放置絕緣層，隨后放置半導體層制造。如果兩個或多個其他導體電極(源和漏)分開與頂部半導體層接觸布置，也可形成晶體管?？梢圆煌Y構產(chǎn)生任何以上器件，只要產(chǎn)生臨界界面。大氣壓方法使用的半導體物質應顯示數(shù)種性質。在薄膜晶體管的一般應用中，需要能夠控制電流通過器件的開關。因此，需要在開關接通時，高電流能夠通過器件。電流的范圍與半導體電荷載流子遷移率相關。當器件斷開時，需要電流很小。這與電荷載流子濃度相關。此外，需要器件受可見光微弱影響或根本不受影響。為了使這成為實際，半導體帶隙應足夠大03eV)，以使暴露于可見光不產(chǎn)生帶間躍遷。能夠產(chǎn)生高遷移率、低載流子濃度和高帶隙的物質是ZnO。此外，在基于實高體積網(wǎng)(realhighvolumeweb)的大氣壓制造方案中，在方法中使用的化學物質廉價且低毒非常合乎需要，這可用ZnO及其大多數(shù)前體滿足。根據(jù)本發(fā)明方法制成的半導體薄膜顯示大于0.01cm2/Vs，優(yōu)選至少0.1cmVVs,更優(yōu)選大于0.2cm2/Vs的場效應電子遷移率。此外，根據(jù)本發(fā)明制成的n-通道半導體薄膜能夠提供至少104，最好至少105的通/斷(on/off)比率。通/斷比率測量為柵壓從1個值掃描到另一個值(代表可能用于顯示器柵極線上的相關電壓)時的漏電流的最大值/最小值。一般組值為-10V至40V,漏電壓保持在30V。自飽和表面反應使ALD對傳送不均勻性不敏感，由于工程容差和流系統(tǒng)限制或者與表面形貌有關，這可能另外削弱表面均勻性(即，沉積成三維高長寬比結構)。通常，在反應過程中化學物質的不均勻流量一般導致在不同區(qū)域不同完成次數(shù)。然而，利用ALD允許各反應在整個基材表面上完成。因此，完成動力學的差異沒有對均勻性產(chǎn)生不利。這是因為首先完成反應的區(qū)域自身終止反應；其他區(qū)域能夠繼續(xù)，直到完全處理的表面經(jīng)歷預期反應。一般ALD方法在單一ALD周期中沉積0.1-0.2nm薄膜(利用以前所列的編號步驟1至4)。為了對很多或大多數(shù)半導體應用提供3nm至30nm范圍均勻薄膜厚度，甚至是其他應用的較厚薄膜，應達到有用且經(jīng)濟可行的周期時間。工業(yè)通過標準要求基材2分鐘至3分鐘內(nèi)處理，這意味ALD周期時間應為0.6秒至6秒。ALD為提供控制水平的高度均勻薄膜沉積給予相當大希望。然而，為了利用其內(nèi)在能力，一些技術限制仍然保留。一個重要考慮涉及所需的周期數(shù)。由于其重復反應物和吹掃周期，有效使用ALD需要能夠與快速進行吹掃周期一起突然使化學物質流從MLX改變到AHy的裝置。常規(guī)的ALD系統(tǒng)設計是以所需次序使不同氣態(tài)物質快速脈沖到基材上。然而獲得以所需速度且在沒有一些不需要混合下將所需系列氣態(tài)配制物引入室中的可行方案很難。另外，為了允許成本有效涂覆很多基材，ALD裝置應能夠對于很多周期有效和可靠執(zhí)行這一定序。為了在任何給定反應溫度使ALD反應需要達到自身終止的時間達到最少限度，一種方法用所謂的"脈沖"系統(tǒng)使化學物質流入ALD反應器的流量達到最大程度。為了使化學物質進入ALD反應器的流量最大化，有利以最小惰性氣體稀釋并在高壓將分子前體引入ALD反應器。然而，這些措施對需要達到短周期時間和快速從ALD反應器移除這些分子前體產(chǎn)生消極影響?？焖僖瞥謺笤贏LD反應器中的氣體停留時間減少到最低限度。氣體停留時間t與反應器的體積V、在ALD反應器中的壓力P和流量Q的倒數(shù)成比例，即t=VP/QC3)因此，降低在ALD反應器中的壓力(P)有利于低氣體停留時間，并增加從ALD反應器移除(清除)化學前體的速度。相比之下，使ALD反應時間最少化需要在ALD反應器內(nèi)利用高壓使化學前體進入ALD反應器的流量最大化。此外，氣體停留時間和化學使用效率與流量成反比。因此，盡管降低流量能夠提高效率，但也增加了氣體停留時間?，F(xiàn)有的ALD方法在需要縮短反應時間和改善化學利用效率之間折衷，另一方面，需要使吹掃氣體停留時間和化學移除時間最少化?？朔?脈沖"輸送氣態(tài)物質固有限制的一種方法是連續(xù)提供各反應氣體，并使基材連續(xù)通過各氣體移動。例如，授予Yudovsky的美國專利6,821,563(標題為"GASDISTRIBUTIONSYSTEMFORCYCLICALLAYERDEPOSITION")描述在真空下具有用于前體和吹掃氣體的單獨氣體口并且氣體口與各氣體口之間的真空泵口交替的處理室。各氣體口將其氣流向下垂直引向基材。單獨氣流由壁或間壁分隔，并且具有用于在各氣流的兩側抽空氣體的真空泵。各間壁的下部接近基材延伸，從基材表面例如0.5mm或更大。以此方式，間壁的下部從基材表面離開足夠距離，此距離足以允許氣流在與基材表面反應后，圍繞下部向真空口流動。提供旋轉式可旋轉或其他輸送裝置保持一個或多個晶片基材。以此布置，使基材在不同氣流下往返移動，從而實現(xiàn)ALD沉積。在一個實施方案中，基材以線形路徑移動通過室，其中基材前后通過多次。利用連續(xù)氣流的另一種方法說明于授予Suntola等人的標題為"METHODFORPERFORMINGGROWTHOFCOMPOUNDT腦FILMS"的美國專利4,413,022中。氣流列具有交替源氣體開口、載氣開口和真空排氣口。在所述列上往復移動基材同樣實現(xiàn)ALD沉積而不需要脈沖操作。在圖13和14的實施方案中，尤其通過在源開口固定列上往復移動基材產(chǎn)生基材表面和反應性蒸氣的依序相互作用。擴散壁壘由排氣開口之間的載氣開口形成。Suntola等人聲稱，此實施方案甚至可在大氣壓操作，盡管提供很少或沒有提供此方法或實例的細節(jié)。雖然例如在'563Yudovsky和'022Suntola等公開中所述的系統(tǒng)可避免脈沖氣體方法固有的一些難題，但這些系統(tǒng)也有其他缺陷。如兩個公開中所述，以垂直方向直接向表面驅使氣流產(chǎn)生阻擋層效應，此效應使氣流復雜化，并可導致不需要的混合。'563Yudovsky公開的氣流輸送裝置和'022Suntola等公開的氣流列均需要用于排出廢氣的位于氣流供應口之間的真空口。這妨礙這些裝置的緊湊性，并且為了實現(xiàn)ALD暴露增加需要的基材移動距離。另外，在列中不同點保持均勻真空和在補充壓力保持同步氣流和真空會很難，因此，危害提供到基材表面的氣流的均勻性。'563Yudovsky公開的氣流輸送裝置和'022Suntola等公開的氣流列均不能比0.5mm更近接近基材使用，因為需要在垂直方向(即垂直于基材表面的方向)保持氣流。'563Yudovsky公開的氣流輸送裝置和'022Suntola等公開的氣流列分別都提供氣流和真空，兩者的復雜布置使這些解決方法難以實行，縮放比例費用大，限制了在有限尺寸移動基材上沉積應用的潛在適用性。授予Selitser的美國專利公開2005/0084610公開一種大氣壓原子層化學氣相沉積方法。Sditser等人闡述通過使操作壓力改變到大氣壓額外增加反應速率，這包括反應物濃度的數(shù)量級增加，隨之提高表面反應物速率。Selitser等人的實施方案包括用于方法各階段的單獨室，盡管圖10顯示其中室壁移除的一個實施方案。一系列分離的注射器圍繞旋轉的圓形基材支架軌道隔開。各注射器獨立結合辟支操作的反應物、吹掃和排氣歧管，控制并作為一個完全單層沉積和反應物吹掃周期用于在過程下通過的各基材。Selitser等人未描述或描述很少氣體注射器或歧管的具體細節(jié)，盡管他們聲稱選擇注射器間距，以便通過吹掃氣流防止相鄰的注射器交叉污染，并且排出歧管結合在各注射器中。為了產(chǎn)量更高且制造成本更低，ALD系統(tǒng)允許薄膜沉積于大表面上或移動網(wǎng)上特別有利。然而ALD裝置的常規(guī)設計不易給予此靈活性。例如，常規(guī)方法給予很小獲得跨較大基材或網(wǎng)布置表面輸送的ALD氣體分配裝置的希望。因此，需要一種ALD裝置，所述裝置能夠達到短反應時間和良好的化學利用效率，適用于較大尺寸基材，適合高速操作，包括在或接近大氣壓的優(yōu)選方法，并且能夠經(jīng)濟地制造和操作。發(fā)明概述本發(fā)明提供用于在基材上沉積薄膜物質的分配歧管，所述分配歧管包括(a)多個輸入口，所述輸入口包括能夠分別"l妄收第一氣態(tài)物質、第二氣態(tài)物質和第三氣態(tài)物質的至少第一輸入/入口、第二輸入/入口和第三輸入/入口；和(b)包括多個開放的伸長輸出通道的輸出面，各通道以長度方向實質平行延伸，所述輸出通道包括至少第一輸出通道、第二輸出通道和第三輸出通道，其中所述輸出通道沿著輸出面彼此相鄰，各輸出通道具有輸出口，其中用于將氣態(tài)物質流提供到相應輸出通道的各輸出口允許與第一入口、第二入口或第三入口之一氣體流通，并且能夠沿著輸出通道的長度方向朝向輸出通道末端實質引導相應第一氣態(tài)物質、第二氣態(tài)物質或第三氣態(tài)物質之一的流，其中所述氣態(tài)物質在沿著輸出通道長度自輸出口移位的位置從輸出通道排出。所述分配歧管可用于在基材上沉積薄膜的沉積系統(tǒng)，所述沉積系統(tǒng)包括(a)分別用于多種氣態(tài)物質的多個源，所述源包括分別用于第一氣態(tài)物質、第二氣態(tài)物質和第三氣態(tài)物質的至少第一源、第二源和第三源；(b)如上所述的分配歧管；和(c)用于按預定緊密接近分配歧管輸出面支持基材的基材載體，其中在系統(tǒng)操作期間，在輸出面和基材之間實現(xiàn)相對移動，同時保持預定緊密接近。在一個實施方案中，所述系統(tǒng)在分配歧管和基材之間提供相對擺動移動。在一個優(yōu)選的實施方案中，可用經(jīng)受薄膜沉積的基材連續(xù)移動操作所述系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)能夠將載體輸送到分配歧管上或作為網(wǎng)通過分配歧管，優(yōu)選在處于實質大氣壓的非密封環(huán)境。本發(fā)明的一個優(yōu)點是提供非常適合許多不同類型基材和沉積環(huán)境的在基材上沉積原子層的緊湊裝置。本發(fā)明的另一個優(yōu)點是允許在優(yōu)選的實施方案中在大氣壓條件下操作。本發(fā)明的另一個優(yōu)點是適合在網(wǎng)上或其他移動基材上沉積，包括在大面積基材上沉積。本發(fā)明的另一個優(yōu)點是可用于大氣壓力的低溫方法，此方法可在對環(huán)境大氣開放的非密封環(huán)境實施。明示例實施方案的附圖，本發(fā)明的這些和其他目的、特征和優(yōu)點將變得顯而易見。附圖筒述雖然本說明通過特別指出并清楚地要求本發(fā)明主題的權利要求做出結論，但相信通過以下詳述并結合附圖，可更好地理解本發(fā)明，其中圖1為本發(fā)明的原子層沉積的分配歧管的一個實施方案的橫截面?zhèn)纫晥D；圖2為分配歧管的一個實施方案的橫截面?zhèn)纫晥D，顯示氣態(tài)物質提供到經(jīng)歷薄膜沉積的基材的一個示例布置；圖3A和3B為示意顯示伴隨沉積操作的分配歧管的一個實施方案的橫截面?zhèn)纫晥D4為分配歧管的一個實施方案的一部分從輸出面?zhèn)鹊耐敢晥D，顯示在基材上沉積期間輸出通道相對于基材的取向和往復移動；圖5為如圖4的透視圖，顯示氣流的一種示例布置；圖6A、6B、6C和6D為正交于前面圖l-3B的橫截面圖截取的橫截面圖，顯示不同實施方案中輸出通道的氣流方向；圖7A和7B為分配歧管的一個實施方案的一部分的橫截面圖，顯示從分配歧管的輸出面到基材表面的距離減小的優(yōu)點；圖8為根據(jù)圖2的分配歧管的輸出面的平面圖，顯示一個實施方案中輸出通道的布置；圖9為一個實施方案中由堆疊板形成的分配歧管的一個實施方案的透4見圖10A和10B為利用圖9所示堆疊板結構的分配歧管結構的一個實施方案的分解圖，分解圖顯示用于方法中所用不同氣體的兩個不同輸出通道；圖11為顯示使用沿著分配歧管的周邊引導的惰性氣體的封罩的實施方案的透視圖12為顯示往復和正交移動的供選運動模型的示意圖13為利用本發(fā)明的分配歧管的沉積系統(tǒng)的一個實施方案的示意流程圖14為顯示施加到移動網(wǎng)的沉積系統(tǒng)的一個實施方案的示意流程圖15為顯示利用靜態(tài)分配歧管施加到移動網(wǎng)的沉積系統(tǒng)的另一個實施方案的示意流程圖16為具有曲率輸出面的分配歧管的一個實施方案的橫截面?zhèn)纫晥D17為根據(jù)實施例的薄膜沉積的源物質的示意流程圖；圖18為分配歧管的橫截面?zhèn)纫晥D，顯示氣態(tài)物質提供到經(jīng)受實施例的薄膜沉積過程的基材的布置。發(fā)明詳述本發(fā)明尤其涉及形成本發(fā)明的裝置的部分或更直接與本發(fā)明的裝置配合的元件。應了解，未明確顯示或描述的元件可采取本領域技術人員熟悉的各種形式。對于以下說明，所用術語"氣體"或"氣態(tài)物質"在廣泛意義上包括任何范圍的蒸發(fā)或氣態(tài)單質、化合物或物質。本文所用其他術語，如反應物、前體、真空和惰性氣體，均具有物質沉積領域技術人員了解的普通含義。提供的附圖未按比例繪制，而旨在顯示本發(fā)明一些實施方案的總體功能和結構布置。本發(fā)明的裝置從常規(guī)方法有意義偏離到ALD，利用將氣態(tài)物質輸送到基材表面的緊湊分配裝置，適應在較大和基于網(wǎng)的基材上沉積，并且能夠以提高的通過速度得到高度均勻的薄膜沉積。本發(fā)明的裝置和方法利用連續(xù)(相對于脈沖)氣態(tài)物質分配。本發(fā)明的裝置允許在大氣壓或接近大氣壓和真空下操作，并且能夠在非密封或開放空氣環(huán)境操作。參考圖1,圖1顯示本發(fā)明用于在基材20上原子層沉積的分配歧管10的一個實施方案的橫截面?zhèn)纫晥D。分配歧管IO具有接受第一氣態(tài)物質的氣體入口14、接受第二氣態(tài)物質的氣體入口16和接受第三氣態(tài)物質的氣體入口18。這些氣體通過具有隨后所述結構布置的輸出通道12在輸出面36排出。圖1和隨后圖2-3B中的箭頭是指氣態(tài)物質的擴散輸送，而不是從輸出通道接收的流。所述流實質上被引出附圖的頁面，如以下進一步描述。在一個實施方案中，氣體入口14和16適應接收隨后在基材表面上反應以實現(xiàn)ALD沉積的第一氣體和第二氣體，氣體入口18接收對第一氣體和第二氣體為惰性的吹掃氣體。分配歧管10與在基材載體上提供的基材20間隔距離D,如隨后更詳細描述。通過移動基材20,移動分配歧管10或移動基材20和分配歧管10兩者，可在基材20和分配歧管IO之間提供往復移動。在圖1所示的特定實施方案中，基材20以往復方式跨輸出面36移動，如圖1中箭頭R和基材20左右的虛輪廓線所示。應注意到，用分配歧管10沉積薄膜并不總是需要往復運動。也可在基材20和分配歧管10之間提供其他類型相對移動，例如以一個或多個方向移動基材20或分配歧管10，如隨后更詳細描述。圖2的橫截面圖顯示在分配歧管10前面36的一部分排出的氣流。在此特定布置中，各輸出通道12與圖1中看到的氣體入口14、16或18之一氣體流通。各輸出通道12—般輸送第一氣態(tài)反應物質0或第二氣態(tài)反應物質M或第三氣態(tài)惰性物質I。圖2顯示氣體的相對基本或簡單布置。可預想在薄膜單一沉積中在不同口依序輸送多種非金屬沉積前體(如物質O)或多種含金屬前體物質(如物質M)。或者，在制造例如具有交替金屬層或在金屬氧化物中具有較少量摻雜劑的復雜薄膜物質時，可在單一輸出通道施加氣體反應物的混合物，例如金屬前體物質的混合物或金屬和非金屬前體的混合物。關鍵需要是標為I的間流應將其中氣體可能相互反應的任何反應物通道分離。第一氣態(tài)反應物質0和第二氣態(tài)反應物質M相互反應實現(xiàn)ALD沉積，但氣態(tài)反應物質0和M均不與氣態(tài)惰性物質I反應。圖2和以下使用的命名表明氣體反應物的一些一般類型。例如，第一氣態(tài)反應物質O可以為氧化氣態(tài)物質，第二氣態(tài)反應物質M為含金屬化合物，如含鋅物質。惰性氣態(tài)物質I可以為氮、氬、氦或在ALD系統(tǒng)中通常用作吹掃氣體的其他氣體。惰性氣態(tài)物質I對第一氣態(tài)反應物質0和第二氣態(tài)反應物質M為惰性。在一個實施方案中，第一氣態(tài)反應物質和第二氣態(tài)反應物質之間的反應形成金屬氧化物或其他二元化合物，如氧化鋅ZnO或ZnS，用于半導體。多于兩種氣態(tài)反應物質之間的反應可形成三元化合物，例如ZnAlO。圖3A和3B的橫截面圖以簡單示意形式顯示在輸送氣態(tài)反應物質O和M時，在基材20沿著分配歧管10的輸出面36通過時進行的ALD涂覆操作。在圖3A中，基材20的表面首先接收來自輸出通道12的氧化物質，稱為輸送第一氣態(tài)反應物質O。基材的表面現(xiàn)在包含易于與物質M反應的物質O的部分反應形式。然后，在基材20進入第二氣態(tài)反應物質M的金屬化合物的路徑時，發(fā)生與M的反應，生成金屬氧化物或可由兩種氣態(tài)反應物質生成的一些其他薄膜物質。如圖3A和3B顯示，在第一氣態(tài)反應物質0和第二氣態(tài)反應物質M的流之間的每個交替輸出通道12提供惰性氣態(tài)物質I。在所示的實施方案中，順序的輸出通道12相鄰，共同享有由間壁22形成的公共邊界。在此，輸出通道12相互由以垂直于基材20表面延伸的間壁22限定和分隔。值得注意的是，優(yōu)選在輸出通道12之間沒有散置真空通道，也就是，在輸送氣態(tài)物質的通道的各側沒有真空通道以圍繞間隔抽吸氣態(tài)物質。由于使用創(chuàng)新性氣流，這種有利的緊密布置是可能的。與對基材施加基本垂直(即正交)氣流并且應然后以相反垂直方向抽出廢氣的前面系統(tǒng)的氣體輸送列不同，分配歧管10對各反應物和惰性氣體沿著表面引導氣流(在一個實施方案中優(yōu)選基本層流)，并且以不同方式處理廢氣和反應副產(chǎn)物，如隨后所述。本發(fā)明所用的優(yōu)選單向流被沿著并且大致平行于基材表面的平面引導。換句話講，氣體流基本橫向于基材的平面而不是垂直于被處理的基材?？稍诟敿毭枋鲇谄胀ㄞD讓且同時提交的Levy等標題為"PROCESSFORATOMICLAYERDEPOSITION"的美國申請11/392,007的方法中使用本發(fā)明的裝置和系統(tǒng)。圖4和圖5顯示分配歧管10的一個實施方案的透視圖，視圖從輸出面36觀察(即，對于圖l-3B從下側觀察)。限定并分隔相鄰輸出通道12的間壁22被部分切開顯示，以允許更好可見從氣體出口24流動的氣流。圖4和5也顯示本公開附圖中使用的參照x,y,z坐標軸指定。輸出通道12基本上平行，并且以相當于x坐標軸的長度方向延伸。利用此坐標指定，基材20的往復移動或相對于基材20移動處于y坐標方向。圖5顯示利用此實施方案從分配歧管10輸送的不同氣態(tài)物質的流&、F。和Fm。流F"Fo和FM處于x方向，也就是沿著伸長輸出通道12長度的方向。圖6A、6B、6C和6D的橫截面圖正交于圖l-3B的橫截面截取，并顯示從此視圖在一個方向的優(yōu)選氣流。在各個輸出通道12內(nèi)，相當?shù)臍鈶B(tài)物質從圖6A、6B、6C和6D視圖中虛示的氣體輸出口24流動。在圖6A的實施方案中，流F1沿著輸出通道12的長度并跨基材20引導氣態(tài)物質，如對圖4和5所述。流F1繼續(xù)通過此布置中分配歧管10的邊緣，向外流入環(huán)境，或者如果需要，流到氣體收集歧管(未顯示)。圖6B顯示流F2的供選實施方案，其中輸出通道12也提供使氣流改向或抽出氣流的排氣口26。圖6C顯示流F3的供選實施方案，其中氣體輸出口24居中位于輸出通道12內(nèi)，并且引導氣態(tài)物質沿著通道在兩個方向流動。圖6D顯示流F4的供選實施方案，其中氣體輸出口24也居中布置，并且多個排氣口26適當接近輸出通道12的極端布置。雖然優(yōu)選單向流，但根據(jù)流速和特定應用中涉及的其他情況，可能發(fā)生一定程度混合，甚至可能在某種程度有益。一種具體的分配歧管10可使用用所述流構型之一或其組合構成的輸出通道12,構型可以是圖6A的Fl流，圖6B的F2流，圖6C的F3流，圖6D的F4流或這樣一些其他變型，其中跨基材20沿著輸出通道12引導氣態(tài)物質流動，優(yōu)選以基本層流方式。在一個實施方案中，對輸送氣態(tài)反應物質的各輸出通道12提供一個或多個排氣口26。例如，參考圖5,標為O和M的第一氣態(tài)反應物質和第二氣態(tài)反應物質的輸出通道12按照流F2(圖6B)的模型配置排出或抽出反應物質的排氣口26。這允許一些物質循環(huán)，并防止接近歧管末端不合乎需要地混合和反應。標為I的惰性氣態(tài)物質的輸出通道12不使用排氣口26，因此遵循流F1的才莫型(圖6A)。在通常意義上，排氣口26不是真空口，而是簡單提供用來在其相應的輸出通道12抽出流，因此有利于在通道內(nèi)的均勻流型。在氣體輸出口24恰好略小于氣體壓力反壓力的負抽可幫助促進有序流動。負抽可例如在0.9和1.0大氣壓之間的壓力操作，而一般真空為例如低于0.1個大氣壓?？商峁┤鐖D6B和6D點線所示的任選擋板58，以將流型重新引入排氣口26。用流型如Fl或F3或其具有排氣口26的變型F2和F4提供超過對表面垂直引導連續(xù)氣源列的常規(guī)方法(如以前背景部分中提到的那些方法)的多個優(yōu)點。由于不需要單獨的真空通道，分配歧管10可以非常緊湊，沿著各相鄰輸出通道引導氣態(tài)物質。流體動力學也超過以前方法改良，因為使用的流很小可能遇到阻擋層效應。惰性氣體流Fj提供一種"吹掃清除，，，從前面的輸出通道12除去過量物質和不需要的反應副產(chǎn)物。惰性氣體流^也幫助分離流Fo和FM的氣體反應物，以使基材20表面上的這些氣體反應物的混合減到最小或消除。由于不使用常規(guī)真空，分配歧管10的設計比在各氣體輸送通道之間需要真空泵通道且真空度要小心校準以相對于輸出流平衡的氣體列設計復雜程度低。本發(fā)明所用的流布置取決于基材20和分配歧管10的輸出面36之間的距離D(圖1所示)。由于不需要氣流圍繞間壁22到真空排氣，輸出面36可非常接近基材表面布置，在1密耳(約0.025mm)以內(nèi)。比較起來，以前引用的前面方法，如授予Yudovsky的美國專利6,821,563所述，需要氣流圍繞通道側壁的邊緣，因此將與基材表面的距離限制到0.5mm或更大。在本發(fā)明中，分配歧管IO優(yōu)選更接近基材表面布置。在一個優(yōu)選的實施方案中，從基材的表面到分配歧管的輸出面的距離D可為0.4mm或更小，優(yōu)選在0.3mm以內(nèi)，更優(yōu)選在0.25mm以內(nèi)。圖7A和7B的橫截面圖顯示為什么距離D與本發(fā)明的操作一致相對較小合乎需要。在這些圖中，分配歧管10從左到右在基材20上移動，如箭頭所示。隨著攜帶反應性氣態(tài)物質M的輸出通道12移到右側一個區(qū)域上，它遇到來自主要為惰性氣態(tài)物質I的下一個相鄰(時間在前)輸出通道的擴散層72。為了在基材20的表面上反應，反應性氣態(tài)物質M應擴散通過擴散層72,擴散層72的厚度與距離D成比例。比較起來，圖7B顯示在距離D減小時發(fā)生的情況擴散層72成比例減小。通過擴散層72擴散更快且更有效，這允許很少廢物，并減少在基材20的表面上反應所需的時間總量。較低的間壁22也防止從時間在前的輸出通道氣體保留很少量氣體。應注意到，通道中氣體的流動垂直于圖7A和7B的頁面，如箭頭后部所示，此流動保持有助于通過薄擴散層72擴散到基材表面的濃度梯度。所述表面暴露于M氣流足夠時間，用于擴散和混合以代替時間在前的輸出通道氣體。應注意到，由于氣體流動是跨表面而不是直接進入表面，因此它限制出口通道之間氣體反應物的不合乎需要混合，不合乎需要混合可能另外由歧管和/或基材的相對擺動加劇。為了沿著輸出通道12的長度提供平穩(wěn)流動，氣體輸出口24可以離開垂直的一定角度傾斜，如圖6A和6B所示。也可任選用某種類型的氣流改向結構使向下流從氣體輸出口24改向，以便其形成實質平行于輸出面36的流。圖8的平面圖顯示一個實施方案中分配歧管10的一部分的輸出面36。為了優(yōu)化方向性流，改向板38位于引導氣態(tài)反應物質的各個輸出通道12中。在所示的實施方案中，只有輸送氣態(tài)反應物質的輸出通道12具有改向板38和排氣口26。此特殊布置可在這樣一些應用中有利，其中有利用惰性氣體圍繞分配歧管10,例如以減少環(huán)境氣體不合乎需要地吸入。然而可在所有輸出通道12上使用改向板38。也可在一些或所有輸出通道12上使用排氣口26。在另一種可能的實施方案中，可在所有通道上使用改向板，但改向板的出口邊緣可根據(jù)通道考慮處于不同的X軸位置。具體地講，合乎需要惰性流的擋板的出口邊緣位置比氣體反應物的處于更下X軸位置，以便惰性吹掃流可如上述作用以分隔不同的通道。圖8也顯示一個實施方案中輸出通道的模型。已發(fā)現(xiàn)在此提供惰性氣體通道I作為分配歧管10的最外通道特別有利。具有第一氣態(tài)反應物質O的氧化通道緊鄰最外通道，因為這些調(diào)節(jié)用于與第二氣態(tài)反應物質M的金屬組分進行ALD反應的表面。圖9顯示分配歧管IO的一個實施方案，其中用具有形成管46a,b,c的孔40的堆疊金屬板42和44形成寬度W、長度L和高度H的通道。圖IOA顯示以此方式形成的分配歧管10的單一輸出通道12區(qū)段的分解圖，顯示在交替的間壁板42和輸送板44中孔40的布置。圖10B顯示相鄰輸出通道12的相似分解圖。由孔40對準形成的管46a、46b和46c延伸通過分配歧管10,并提供氣體流通、從外源接收不同反應物和惰性氣體物質和提供沿著前述輸出面36提供氣流的改向結構的輸入管。擋板和其他改向結構未在這些圖中顯示，但可用適當結構的堆疊板提供或在裝置裝配后施加。圖IOA和10B的分解圖分別顯示由堆疊板42和44形成的單一輸出通道12。在圖10A的實例中，所示輸出通道12提供從管46b提供的氣態(tài)物質。在圖IOA所示的實施方案中，管46a和46c引導其他氣體通過此通道。尺寸和孔不同于結合輸出通道12的間壁板42(作為墊片和間隔元件并引導氣態(tài)物質流動)的輸送板44包含改向室48，改向室48將管46b中的一部分氣體改向成氣流Fl。在圖IOB的實例中，所示輸出通道12提供從管46a提供的氣態(tài)物質。在圖IOB所示的實施方案中，管46b和46c引導其他氣體通過此通道。板42和44應為適合引導氣態(tài)反應物質的金屬，例如不銹鋼或其他金屬。合乎需要在對此實施方案裝配大量板時，輸送到基材的氣流均勻跨過輸送粒子流(I、M或O)的所有通道。這可用適當板設計完成，例如在各板的流型的一些部分具有限制物，這些限制物精確加工以便為各通道提供可再現(xiàn)的壓降。雖然堆疊板方法是構造本發(fā)明制品的特別有用的方式，但有一些建立此結構的其他方法，這些方法可用于供選的實施方案。例如，所述裝置可由直接加工金屬塊或粘在一起的數(shù)個金屬塊構成。此外，可利用包括內(nèi)模部件的模鑄技術，這為本領域的技術人員所了解。也可用一些立體平版印刷技術構造所述裝置。可從圖9、IOA和10B的實例實施方案看到，可構造^(艮小尺寸的分配歧管10,且各輸出通道12具有金屬鍍片的寬度。例如，在使用圖9、IOA和IOB布置的一個實施方案中，輸出通道12為0.034英寸(0.86mm)寬W。在一個實施方案中，至少一個(優(yōu)選全部)伸長輸出通道的開口的寬度在0.2至5mm之間，更優(yōu)選在0.50和1.50mm之間?？梢圆煌穸戎圃觳煌牧系妮敵鐾ǖ?2，以得到緊密布置的寬度W范圍，優(yōu)選0.01英寸(0.25mm)至0.1英寸(2.5mm)。輸出通道12的長度L可根據(jù)所需均勻性和所需氣體壓力變化。在一個實施方案中，輸出通道長度L為3英寸(75mm)。在一個實施方案中，由堆疊板42的延伸部分形成的輸出通道12的高度H為0.1英寸(2.5mm)。因為氣流可能由于產(chǎn)生的低壓區(qū)域無意吸入環(huán)境氣體，所以從惰性層提供其他保護壁壘可能有用。參考圖11,圖ll顯示包封氣流FE,通過包封氣流FE對分配歧管10的一側或多側使用其他惰性氣體流，以防止環(huán)境氣體污染過程氣體。特別關于圖3A和圖3B描述，為了完成其沉積功能，分配歧管10需要相對于基材20的表面移動。此相對移動可以多種方式獲得，包括移動分配歧管10和基材20之一或兩者，例如通過提供基材載體的裝置的移動。根據(jù)需要多少個沉積周期，移動可以是擺動或往復移動，或者可以是連續(xù)移動。也可特別在間歇方法中使用基材旋轉，雖然連續(xù)方法是優(yōu)選的。一般ALD需要多個沉積周期，以各周期建立控制薄膜深度。使用以前所給氣態(tài)物質的命名法，單一周期可例如在簡單設計中提供一次施加第一氣態(tài)反應物質O和一次施加第二氣態(tài)反應物質M。氣態(tài)反應物質O和M的輸出通道之間的距離決定往復移動完成每個周期所需的距離。對于關于各輸出通道12具有0.034英寸名義通道寬度W的圖8的實例分配歧管10,需要往復移動為至少0.204英寸(沿著本文所用y軸)。對于此實例，基材20的區(qū)域利用在此距離上移動暴露于第一氣態(tài)反應物質O和第二氣態(tài)反應物質M兩者。在某些情況下，出于均勻性考慮可能需要在各周期隨機往復移動量的措施，例如以降低邊緣效應或沿著往復移動末端積累。分配歧管10可只具有足夠輸出通道12以提供單一周期?；蛘撸峙淦绻?0可具有多個周期布置，使其能夠覆蓋較大沉積區(qū)域或使其能夠在一定距離往復移動，此距離允許在往復移動距離的一個橫越中有兩個或更多個沉積周期。例如，在一個特別應用中，發(fā)現(xiàn)各0-M周期在!/4的處理表面上形成一個原子直徑層。因此，在此情況下，需要4個周期在所述處理表面上形成一個原子直徑均勻層。同樣，在此情況下為了形成10個原子直徑的均勻層，需要40個周期。本發(fā)明分配歧管10所用的往復移動的一個優(yōu)點是允許在面積超過輸出面36面積的基材20上沉積。圖12示意顯示如何能夠利用沿著箭頭R所示的y軸往復運動和相對于x軸垂直或橫向于往復運動移動實現(xiàn)此較寬區(qū)域覆蓋。同樣應強調(diào)，通過移動分配歧管IO，利用提供移動的基材載體74移動基材20，或者移動分配歧管10和基材20兩者，可如圖12所示以x或y方向移動。在圖12中，分配歧管和基材的相對移動相互垂直。此相對移動平行也是可能的。在此情況下，相對移動需要具有代表擺動的非零頻率分量和代表基材移位的零頻率分量。此組合可通過以下方式取得擺動與分配歧管在固定基材上移位組合；擺動與基材相對于固定基材分配歧管移位組合；或其中擺動和固定移動由分配歧管和基材兩者移動提供的任何組合。在一個優(yōu)選的實施方案中，可在或接近大氣壓并在寬范圍環(huán)境和基材溫度(優(yōu)選在低于300。C的溫度)進行ALD。優(yōu)選需要相對潔凈環(huán)境使污染的可能性最??；然而，在使用本發(fā)明裝置的優(yōu)選實施方案時，獲得優(yōu)良性能不需要完全"凈室"條件或惰性氣體填充的封閉體。圖13顯示具有用于提供相對精確控制和無污染物環(huán)境的室50的原子層沉積(ALD)系統(tǒng)60。氣體供應源28a、28b和28c通過供應線32將第一氣態(tài)物質、第二氣態(tài)物質和第三氣態(tài)物質提供到分配歧管10。任選使用柔性供應線32幫助容易地移動分配歧管10。為簡單起見，任選的真空蒸氣回收裝置和其他栽體組件未在圖12中顯示，但_也可以使用。輸送子系統(tǒng)54提供基材載體，基材載體沿著分配歧管10的輸出面36輸送基材20,從而提供使用本公開所用坐標軸系統(tǒng)在x方向的移動。通過控制邏輯處理器56,例如計算機或專用微處理器裝置，可提供移動控制和閥及其他承載組件的全面控制。在圖13的布置中，控制邏輯處理器56控制用于對分配歧管IO提供往復移動的傳動裝置30，也控制輸送子系統(tǒng)54的輸送電動機52。圖14顯示用于在網(wǎng)基材66上沉積薄膜的原子層沉積(ALD)系統(tǒng)70的一個供選實施方案，所述網(wǎng)基材66沿著作為基材載體的網(wǎng)輸送機62被輸送通過分配歧管10。分配歧管輸送裝置64以4黃向于網(wǎng)移動方向的方向跨網(wǎng)基材66的表面輸送分配歧管10。在一個實施方案中，分配歧管輸送裝置64使用穿過網(wǎng)基材66寬度的導螺桿。在另一個實施方案中，在適合位置沿著網(wǎng)62使用多個分配歧管10。圖15顯示在網(wǎng)布置中利用靜態(tài)分配歧管IO的另一種原子層沉積(ALD)系統(tǒng)70，其中流型垂直于圖13的結構定向。在此布置中，網(wǎng)輸送機62的移動自身提供ALD沉積所需的移動。也可在此環(huán)境中使用往復移動，例如重復反轉網(wǎng)輥旋轉的方向，以使基材66相對于分配歧管10向前和向后移動。通過允許橫跨其軸與輥軸一致的弧往復移動分配歧管，而網(wǎng)以持續(xù)運動移動，也可得到往復移動。參考圖16,圖16顯示分配歧管10的一部分的實施方案，其中輸出面36具有一定量曲率，這一曲率對一些網(wǎng)涂覆應用有利?？商峁┩骨驶虬记?。本發(fā)明的裝置能有利在寬范圍溫度在基材上進行沉積，在一些實施方案中包括室溫或接近室溫。本發(fā)明的裝置可在真空環(huán)境操作，但尤其適于在或接近大氣壓操作。實施例所有以下薄膜實施例利用圖17所示的流裝置。流裝置供有氮氣流81,氮氣流81經(jīng)純化，以將氧和水污染物除到低于lppm。氣體由歧管轉移到數(shù)個流量計，流量計控制吹掃氣體和通過氣泡器轉移的氣體的流量，以選擇反應性前體。除了氮供應源外，也將空氣流90輸送到所述裝置。空氣經(jīng)預處理，以除去水分。將以下流輸送到ALD涂覆裝置包含在氮氣中稀釋的金屬前體的金屬前體流92;包含在氮氣中稀釋的非金屬前體或氧化劑的含氧化劑流93;和只由惰性氣體組成的氮吹掃流95。這些流的組成和流量如下所述控制。氣泡器82包含二乙基鋅在己烷中的1摩爾濃度溶液。氣泡器83包含三曱基鋁在己烷中的2摩爾濃度溶液。兩個氣泡器均保持在室溫。流量計85和86將純氮氣流分別輸送到二乙基鋅氣泡器82和三曱基鋁氣泡器83。氣泡器的輸出現(xiàn)在包含用相應的前體溶液飽和的氮氣。這些輸出流與從流量計87輸送的氮氣稀釋流混合，得到金屬前體流總流92。在以下實施例中各流如下流量計85:至二乙基鋅氣泡器流流量計86:至三甲基鋁氣泡器流流量計87:至金屬前體稀釋流氣泡器84包含處于室溫的純水。流量計88將純氮氣流輸送到氣泡器84,其輸出代表飽和水蒸氣流?？諝饬饔闪髁坑?1控制。水氣泡器輸出和空氣流與從流量計89的稀釋流混合，以產(chǎn)生含氧化劑流的總流93，此總流具有可變水成分、氧成分和總流量。在以下實施例中各流如下流量計88:至水氣泡器流量計89:至氧化劑稀釋流流量計91:至空氣流流量計94控制輸送到涂覆裝置的純氮流。然后將物流或流92、93和95輸送到大氣壓涂覆頭，在此將它們1出通道或微室槽，如圖18所示。在微室和基材97之間存在約0.15mm間隙96。微室為約2.5mm高，0.86mm寬，并且延伸于76mm涂覆頭長度。將此結構中的反應物質輸送到槽的中部，并流出前部和后部。為了進行沉積，使涂覆頭位于一部分基材上，然后以往復方式在基材上移動，如箭頭98所示。往復循環(huán)的長度為32mm。往復循環(huán)移動速率為30mm/sec。使用以下表征A.晶體管測試和分析用本發(fā)明制造的器件的晶體管表征用HewlettPackardHP4156參數(shù)分析儀進行。器件測試在暗密封體內(nèi)空氣中進行。結果一般由數(shù)個器件平均得到。對于各器件，漏電流(Id)測量為柵壓(Vg)不同值的源-漏電壓(Vd)的函數(shù)。此外，對于各器件，漏電流還測量為源-漏電壓不同值的柵壓的函數(shù)。對于大多數(shù)器件，對于所測的各漏電壓，Vg從-10V掃描到40V,—般IOV、20V和30V。遷移率檢測從30V掃描取得。從數(shù)據(jù)提取的參數(shù)包括場效應遷移率O)、閾電壓(Vth)和對于所測漏電流的Ion/Ioff比率。場效應遷移率在飽和區(qū)域提取，其中Vd>Vg-Vth。在此區(qū)域中，漏電流由以下公式給出(參見，SzeinSemiconductorDevices—PhysicsandTechnology,JohnWiley&Sons(1981)):<formula>formulaseeoriginaldocumentpage28</formula>其中W和L分別為通道寬度和長度，C。x為介電層的電容，此電容為電介質厚度和物質介電常數(shù)的函數(shù)。給定此公式，從對々Id與Vg曲線的線性部分的直線擬合提取飽和場效應遷移率。闊電壓Vth為此直線擬合的x-截距。對log漏電流作為柵壓的函數(shù)作圖。從logId繪圖提取的參數(shù)包括I。n/I。ff比率。I。n/I。ff比率簡單為最大與最小漏電流的比率。B.擊穿電壓表征所制造器件的擊穿電壓表征用HEWLETTPACKARDHP4156參數(shù)分析儀進行。器件測試在暗密封體內(nèi)空氣中進行。關于介電層，擊穿電壓相當于跨實質電流由于介電擊穿開始流動所在層的電壓。為了評估擊穿電壓，將所述介電薄膜涂在導體上(一般為重摻雜的硅晶片)，并且使金屬觸點置于介電層的頂部。將硅晶片保持接地，同時從0至100V掃描對頂部金屬觸點施加的電壓。在掃描期間，測量流入頂部金屬觸點的電流。雖然在擊穿前可能發(fā)生顯著電流泄漏，但將擊穿電壓認作為見到電流尖銳增加所在的點。C.薄膜厚度測量以下實施例的氧化鋁薄膜厚度用J.A.WOOLAMALPHA-SE白光橢圓偏振計測量。將獲得的數(shù)據(jù)擬合到一個模型中，其中受檢驗層由Cauchy色散模型代表。模型擬合輸出得到薄膜厚度和折光率。以下實施例證明以上系統(tǒng)能夠制造電介質、導體和半導體的高性能薄膜涂層。實施例1本實施例說明制造本發(fā)明的氧化鋅半導體薄膜用以制造工作薄膜晶體管。在此結構中，器件的柵為重摻雜的硅晶片，絕緣體為沉積氧化鋅半導體薄膜之前由在硅晶片上熱加工生長的二氧化硅薄膜。氧化鋅半導體層用本發(fā)明的沉積系統(tǒng)施加。用200。C基材溫度和以下條件進行兩個試驗表1<table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table>在沉積氧化鋅后，通過蔭罩由蒸發(fā)將鋁觸點施加到以上器件，達500A厚度。蔭罩用500微米通道寬度和5(H敫米通道長度產(chǎn)生器件。所有制出的器件給予大于1(^的通斷(on/off)比率，遷移率如下表所列，為每樣品三個器件的平均值表2<table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table>以上數(shù)據(jù)顯示，可用此裝置制造利用氧化鋅半導體層的高遷移率優(yōu)良品質的器件。實施例2本實施例說明制造本發(fā)明的氧化鋁薄膜，表明能夠制造具有優(yōu)良擊穿電壓的高品質絕緣薄膜。在此結構中，用棵硅晶片作為一個電極,用本發(fā)明上述裝置在此電極上生長氧化鋁薄膜。氧化鋁層用基材在200。C和以下沉積條件施加，其中2-B為重復數(shù)據(jù)點。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table>對于樣品D，對樣品的三個區(qū)域進行擊穿測量。平均擊穿為.9MV/cm，顯示形成高品質八1203介電層。實施例3本實施例說明用重摻雜的硅作為柵物質，然后用八1203作為電介質并用ZnO作為半導體，制造工作晶體管器件，其中用本發(fā)明沉積后面兩種物質。首先根據(jù)以下條件沉積氧化鋁薄膜表5<table>tableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table>在氧化鋁沉積后，兩個樣品用以上裝置根據(jù)以下條件用ZnO涂覆表6<table>tableseeoriginaldocumentpage32</column></row><table>通過蔭罩在所得多層器件上蒸發(fā)鋁觸點，用50pm通道長度和500pm通道寬度得到薄膜晶體管。器件的結果以下顯示表7<table>tableseeoriginaldocumentpage32</column></row><table>以上數(shù)據(jù)顯示，通過用本發(fā)明的裝置沉積所有臨界層，可制造高品質薄膜晶體管。實施例4本實施例說明用重摻雜的硅作為柵物質，然后用Al2Cb作為電介質并用ZnO作為半導體，制造工作晶體管器件，其中根據(jù)本發(fā)明沉積后面兩種物質，并且改變沉積溫度，以表明能夠在一定溫度范圍制造有用的器件。首先根據(jù)以下條件沉積氧化鋁薄膜表8<table>tableseeoriginaldocumentpage32</column></row><table>在氧化鋁沉積后，用以上裝置根據(jù)以下條件用ZnO涂覆樣_品表9<table>tableseeoriginaldocumentpage33</column></row><table>通過蔭罩在所得多層器件上蒸發(fā)鋁觸點，用50nm通道長度和500pm通道寬度得到薄膜晶體管。器件的結果以下顯示表10<table>tableseeoriginaldocumentpage33</column></row><table>上表數(shù)據(jù)顯示，可用本發(fā)明的裝置在不同溫度制造優(yōu)良品質的薄膜晶體管。實施例5本實施例說明在玻璃基材上制造氧化鋁薄膜，證明可在本發(fā)明中使用多種基材。首先根據(jù)以下條件沉積氧化鋁薄膜表11<table>tableseeoriginaldocumentpage33</column></row><table>關于如何在沉積前預處理玻璃基材作出變化。在以100mTorr室壓力運行的SPIPlasma-PrepIIPlasmaEtcher(WestChester,PA)中進行氧等離子處理。Pirhana凈化由樣品在100ml30%過氧化氫在200ml濃硫酸的新制備溶液中浸漬組成。下表顯示處理和所得樣品的厚度表12<table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table>以上樣品顯示可在玻璃基材上沉積薄膜，盡管基于表面預處理有一些厚度變化。實施例6本實施例說明用氧化錫銦作為柵物質，然后用Al203作為電介質并用ZnO作為半導體，制造工作晶體管器件，其中用本專利所述的發(fā)明沉積后面兩種物質。首先根據(jù)以下條件沉積氧化鋁薄膜表13<table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table>在氧化鋁沉積后，用以上裝置根據(jù)以下條件用ZnO涂覆樣品表14<table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table>給予樣品如下表所列的各種凈化處理。利用臺面超聲凈化器在異丙醇(IPA)中進行聲處理，所述處理由樣品在IPA中聲處理5分鐘組成。02等離子/CFx處理由以下步驟組成，如以上實施例5所述進行2'02等離子處理，隨后如US6,208,075所述通過等離子輔助的CHF3沉積方法沉積lnm氟碳化合物(CFx)層。表15<table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table>以上所示結果表明，可用本發(fā)明的裝置在ITO上制造堆疊的器件，表明完全透明器件的可能性。實施例7本實施例顯示根據(jù)本發(fā)明制造導電材料的能力。導體為鋁摻雜的氧化鋅。通過同時加入如下表所示的二乙基鋅和三甲基鋁生長薄膜。表16<table>tableseeoriginaldocumentpage35</column></row><table>探針間隔約0.5cm,由使歐姆表接觸樣品測量樣品電阻率。測量結果以下顯示表17<table>tableseeoriginaldocumentpage35</column></row><table>以上結果表明可用本發(fā)明制造導電薄膜'部件清單10分配歧管12輸出通道14,16,18氣體入口20基材22間壁24氣體輸出口26排氣口28a,28b,28c氣體供應源30傳動裝置32供應線36輸出面38改向板40孑匕42間壁板44輸送板46a，46b,46c管48改向室50室52車lr送電動才幾54輸送子系統(tǒng)56控制邏輯處理器58擋板60原子層沉積(ALD)系統(tǒng)62網(wǎng)輸送機64分配歧管輸送66網(wǎng)基材70原子層沉積(ALD)系統(tǒng)72擴散層74基材載體81氮氣流82,83,84氣泡器85,86,87,88,89,91,94流量計90玄氣流92金屬前體流93含氧化劑流95氮氣吹掃流96間隙97實例基材98術一5rD距離F1,F2，F(xiàn)3,F4,F!,Fo,Fm,Fe氣流H高度I惰性氣態(tài)物質通道長度M第二氣態(tài)反應物質0第一氣態(tài)反應物質R箭頭W通道寬度權利要求1.一種用于在基材上沉積薄膜物質的分配歧管，所述分配歧管包括a)多個入口，所述入口包括能夠分別接收第一氣態(tài)物質、第二氣態(tài)物質和第三氣態(tài)物質的至少第一入口、第二入口和第三入口；b)包括多個開放的伸長輸出通道的輸出面，各通道以長度方向實質平行延伸，所述輸出通道包括至少第一輸出通道、第二輸出通道和第三輸出通道，其中所述輸出通道沿著輸出面彼此相鄰，各輸出通道包括輸出口，其中用于將氣態(tài)物質流提供到相應輸出通道的各輸出口允許與第一入口、第二入口或第三入口之一氣體流通，并且能夠沿著輸出通道的長度方向朝向輸出通道末端實質引導相應第一氣態(tài)物質、第二氣態(tài)物質和第三氣態(tài)物質之一的流，其中所述氣態(tài)物質在沿著輸出通道長度自輸出口移位的位置從輸出通道排出。2.權利要求1的分配歧管，所述分配歧管進一步包括偶合到分配歧管體的傳動裝置，從而以實質垂直于輸出通道長度方向的方向提供分配歧管往復移動。3.權利要求1的分配歧管，其中各伸長輸出通道具有由間壁限定的伸長側面。4.權利要求3的分配歧管，其中各伸長輸出通道由中央板分隔的兩個堆疊側板限定，其中以垂直于長度方向的高度方向延伸超出中央板的側板的部分形成間壁。5.權利要求3的分配歧管，其中所述至少一個伸長輸出通道的開口的寬度為0.2至5mm。6.權利要求1的分配歧管，其中至少一個輸出通道還在輸出通道的一端包括能夠抽吸在輸出通道中接收的氣態(tài)物質流的排氣口。7.權利要求l的分配歧管，其中所述輸出面在一黃截面具有曲率。8.權利要求1的分配歧管，其中所述輸出通道在橫截面為長方形。9.權利要求1的分配歧管，其中各輸出通道的輸出口接近輸出通道的一端布置。10.權利要求1的分配歧管，其中各輸出通道的輸出口接近輸出通道的中心布置。11.權利要求1的分配歧管，其中各輸出通道的輸出口的開口的平面以對長度方向傾斜的一定角度傾斜。12.權利要求1的分配歧管，其中在至少一個輸出通道中的輸出口在擋板下，所述擋板以長度方向引導氣體流。13.權利要求1的分配歧管，其中鄰近伸長出口通道沒有連接到真空源的伸長通道。14.權利要求6的分配歧管，其中所述排氣口允許氣態(tài)物質循環(huán)再用。15.權利要求1的分配歧管，其中至少一個輸出通道在其伸長的末端具有開口，以允許由輸出通道接收的氣態(tài)物質流動通過分配歧管的側部或由收集歧管收集。16.—種在基材上沉積固體物質薄膜的沉積系統(tǒng)，所述沉積系統(tǒng)包括a)分別用于多種氣態(tài)物質的多個源，所述源包括分別用于第一氣態(tài)物質、第二氣態(tài)物質和第三氣態(tài)物質的至少第一源、第二源和第三源；b)分配歧管，所述分配歧管包括(i)多個入口，所述入口包括用于分別接收第一氣態(tài)物質、第二氣態(tài)物質和第三氣態(tài)物質的至少第一入口、第二入口和第三入口；(ii)包括多個開放的伸長輸出通道的輸出面，各通道以長度方向實質平行延伸，所述輸出通道包括至少第一輸出通道、第二輸出通道和第三輸出通道，其中所述輸出通道沿著輸出面彼此相鄰，各輸出通道具有輸出口，其中用于將氣態(tài)物質流提供到相應輸出通道的各輸出口允許與第一輸入口、第二輸入口和第三輸入口之一氣體流通，并且能夠沿著輸出通道的長度方向朝向輸出通道末端實質引導相應第一氣態(tài)物質、第二氣態(tài)物質或第三氣態(tài)物質之一的流，其中所述氣態(tài)物質在沿著輸出通道長度自輸出口移位的位置從輸出通道排出；和c)用于按實質均勻預定緊密接近分配歧管輸出面支持基材的基材載體，其中所述系統(tǒng)能夠在操作期間在輸出面和基材表面之間提供相對移動，同時保持預定緊密接近。17.權利要求16的沉積系統(tǒng)，所述沉積系統(tǒng)進一步包括偶合到分配歧管的傳動裝置，以在實質垂直于輸出通道長度方向的方向提供分配歧管往復移動，從而提供具有擺動移動的分配歧管。18.權利要求16的沉積系統(tǒng)，所述沉積系統(tǒng)進一步包括偶合到基材載體的傳動裝置，以在實質垂直于分配歧管的輸出通道長度方向的方向提供基材往復移動，從而提供具有擺動移動的基材。19.權利要求16的沉積系統(tǒng)，其中所述基材載體包括用于沿著分配歧管的輸出面移動基材的輸送裝置。20.權利要求16的沉積系統(tǒng)，其中所述用于固體物質薄膜沉積的基材的總表面積超過分配歧管輸出面的表面積。21.權利要求16的沉積系統(tǒng)，其中所述基材載體輸送移動網(wǎng)。22.權利要求16的沉積系統(tǒng)，其中所述基材載體將基材表面保持在分配歧管輸出面0.4mm內(nèi)的分離距離。23.權利要求19的沉積系統(tǒng)，其中由輸送裝置提供的網(wǎng)的移動是連續(xù)的。24.權利要求21的沉積系統(tǒng)，其中由輸送裝置提供的移動網(wǎng)的移動是往復的。25.權利要求16的沉積系統(tǒng)，其中在第一輸出通道、第二輸出通道和第三輸出通道中的氣態(tài)物質流在薄膜沉積期間是實質連續(xù)的。26.權利要求16的沉積系統(tǒng)，所述沉積系統(tǒng)在薄膜沉積期間進一步包括容納分配歧管和基材的室。27.權利要求16的沉積系統(tǒng)，其中所述基材和分配歧管對大氣開放。28.權利要求16的沉積系統(tǒng)，其中各伸長輸出通道具有由間壁限定的伸長側面。29.權利要求16的沉積系統(tǒng)，其中各伸長輸出通道由中央板分隔的兩個堆疊側板限定，其中以垂直于長度方向的高度方向延伸超出中央>^反的側^1的部分形成間壁。30.—種用于在基材上沉積薄膜的沉積裝置，所述沉積裝置包括a)用于多種氣態(tài)物質的多個源，所述源包括分別用于第一氣態(tài)物質、第二氣態(tài)物質和第三氣態(tài)物質的至少第一源、第二源和第三源；b)分配歧管，所述分配歧管包括(i)多個入口，所述入口包括用于分別接收第一氣態(tài)物質、第二氣態(tài)物質和第三氣態(tài)物質的至少第一入口、第二入口和第三入口；(ii)包括多個開放的伸長輸出通道的輸出面，各通道以長度方向實質平行延伸，所述輸出通道包括至少第一輸出通道、第二輸出通道和第三輸出通道，其中所述輸出通道沿著輸出面彼此相鄰，各輸出通道具有輸出口，其中用于將氣態(tài)物質流提供到相應輸出通道的各輸出口允許與第一輸入口、第二輸入口和第三輸入口之一氣體流通，并且能夠沿著輸出通道的長度方向朝向輸出通道末端實質引導相應第一氣態(tài)物質、第二氣態(tài)物質和第三氣態(tài)物質之一的流，其中所述氣態(tài)物質在沿著輸出通道長度自輸出口移位的位置從輸出通道排出；和c)輸送機，所述輸送機用于將網(wǎng)基材移動通過分配歧管的輸出面，以在網(wǎng)基材的區(qū)域上實現(xiàn)薄膜沉積，其中所述網(wǎng)基材實質均勻預定緊密接近分配歧管的輸出面，并且其中所述系統(tǒng)在系統(tǒng)操作期間能夠在輸出面和基材表面之間提供相對移動，同時保持預定緊密接近。31.權利要求30的沉積裝置，所述沉積裝置進一步包括用于以橫向于網(wǎng)移動的方向移動分配歧管的輸送組合件。32.權利要求30的沉積裝置，所述沉積裝置進一步包括在兩個相反方向之間往復移動網(wǎng)的網(wǎng)移動裝置。33.權利要求30的沉積裝置，其中所述沉積裝置與環(huán)境大氣為非密封關系。全文摘要本發(fā)明提供一種用于在基材(20)上沉積薄膜物質的分配歧管(10)，所述分配歧管包括多個用于序列氣態(tài)物質的入口(18)，包括多個開放的伸長輸出通道(12)的輸出面，各通道以長度方向實質平行延伸。所述分配歧管(10)可用于沉積薄膜的沉積系統(tǒng)，且進一步包括用于多種氣態(tài)物質的多個源，和用于使基材按預定緊密接近分配歧管(10)輸出面定位的載體。在系統(tǒng)操作期間，完成輸出面和基材載體之間的相對移動。文檔編號C23C16/455GK101415862SQ200780011685公開日2009年4月22日申請日期2007年3月14日優(yōu)先權日2006年3月29日發(fā)明者D·H·李維申請人:伊斯曼柯達公司