專利名稱：輸送裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于汽相沉積設(shè)備的蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)。具體地說，本發(fā)明涉及為滿足汽相外延和其它化學(xué)汽相沉積設(shè)備的要求而設(shè)計的蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
包括具有不同組成和厚度(從幾分之一微米至幾微米)的不同單晶層的第III-V族化合物半導(dǎo)體材料用于制造許多電子和光電子裝置，如激光器、LEDS和光電探測器。使用有機(jī)金屬化合物的化學(xué)汽相沉積(CVD)法通常用于沉積金屬薄膜或半導(dǎo)體薄膜，如第III-V族化合物膜。這些有機(jī)金屬化合物可以是液態(tài)的或固態(tài)的。
在CVD法中，通常將活性氣體流輸送到反應(yīng)器中以沉積所需的膜。所述活性氣體流通常由充滿了前體化合物蒸汽的運(yùn)載氣體如氫氣組成。當(dāng)所述前體化合物是液體時，通常通過在輸送裝置(即，起泡器)中使運(yùn)載氣體通入(即，鼓泡進(jìn)入)所述液態(tài)前體化合物來得到活性氣體流。通常，固態(tài)前體置于圓柱形器皿或容器中，并在恒定的溫度下蒸發(fā)所述固態(tài)前體。使用運(yùn)載氣體來獲取前體化合物蒸汽并將其傳輸?shù)匠练e系統(tǒng)中。當(dāng)用在常規(guī)的起泡器型前體輸送器中時，大多數(shù)的固態(tài)前體顯示較差的、不穩(wěn)定的輸送率。這些常規(guī)的起泡器會導(dǎo)致所述前體蒸汽的流量不穩(wěn)定、不均勻，尤其是在使用固態(tài)有機(jī)金屬前體化合物的情況下。不均勻的有機(jī)金屬蒸汽相濃度會對在金屬有機(jī)蒸汽相外延(MOVPE)反應(yīng)器中生長的膜(特別是半導(dǎo)體膜)的組成產(chǎn)生不利的影響。
已經(jīng)開發(fā)出了旨在解決將固態(tài)前體化合物輸送到反應(yīng)器中的問題的輸送裝置。雖然發(fā)現(xiàn)這些輸送裝置中的一些能提供均勻的流量，但是它們不能提供持續(xù)高濃度的前體材料。無法以持續(xù)的高濃度從固態(tài)前體中穩(wěn)定地供給進(jìn)料蒸汽對(尤其是半導(dǎo)體裝置的制造中的)該設(shè)備的用戶而言是一個問題。前體流量的不穩(wěn)定可能是由許多因素造成的，這些因素包括產(chǎn)生蒸發(fā)的化學(xué)物質(zhì)的總表面積逐漸減小，形成穿過固態(tài)前體化合物的通路以及前體固態(tài)材料升華到難以或無法與運(yùn)載氣體有效接觸的輸送系統(tǒng)的部件上。當(dāng)通過固態(tài)前體化合物層的通路擴(kuò)展時，所述運(yùn)載氣體優(yōu)先流過該通路，而不是前體化合物層，導(dǎo)致運(yùn)載氣體與前體化合物的接觸減少。該通路的形成導(dǎo)致固態(tài)前體化合物的蒸汽相濃度的下降，并造成未使用的固態(tài)前體化合物殘留在輸送裝置中。
運(yùn)載氣體的流量越高，前體化合物向汽相反應(yīng)器的傳輸速率越高。要在較短的時間內(nèi)生成較厚的膜，就需要這樣的較高流量。例如，在一些應(yīng)用中，生長速率從2.5μm/小時增加到10μm/小時。通常，使用較高的運(yùn)載氣體流量(含有固態(tài)前體化合物)對于在氣相中保持前體化合物的穩(wěn)定的濃度不利。因此，需要一種以比常規(guī)的固態(tài)前體輸送系統(tǒng)所提供的流量更高的流量將汽相中的固態(tài)前體化合物輸送到汽相反應(yīng)器中的改進(jìn)的系統(tǒng)。
日本專利No.06-020051B(轉(zhuǎn)讓給Ube Industries公司)公開了一種通過將金屬填料裝入圓筒中并通過升華將有機(jī)金屬化合物置于所述金屬填料的表面上來向輸送圓筒裝填固態(tài)有機(jī)金屬化合物的方法。將另一層的金屬填料置于所述有機(jī)金屬化合物上。該專利中公開的圓筒含有汲取管并具有有機(jī)金屬化合物夾在兩個金屬填料層之間的三層系統(tǒng)，所述汲取管穿過上面的金屬填料層和有機(jī)金屬化合物層，直至下面的金屬填料層。該方法不是沒有問題，因為與高反應(yīng)性有機(jī)金屬化合物結(jié)合使用的一些金屬填料增加了在原位產(chǎn)生有害的金屬雜質(zhì)的可能，所述雜質(zhì)會與所需的有機(jī)金屬化合物一起傳輸?shù)狡嘀?。已知一些金屬，如鎳和鉻，能增強(qiáng)第III族有機(jī)金屬化合物的分解。
常規(guī)的輸送汽相中的固態(tài)前體化合物的方法不能適宜地在整個過程中提供均勻的和較高的前體蒸汽濃度，直至來自輸送裝置的固態(tài)前體化合物耗盡。仍需要改進(jìn)的輸送裝置以及用于輸送固態(tài)前體化合物蒸汽的方法，在這樣的裝置和方法中，來自輸送裝置的固態(tài)前體化合物被耗盡，并且固態(tài)前體化合物的蒸汽濃度保持均勻并具有足夠高的濃度。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，包括前體組合物(所述前體組合物包含固態(tài)前體化合物和一層置于所述固態(tài)前體化合物上的填充材料)的汽相輸送裝置能提供更始終如一的、穩(wěn)定的濃度的汽相中的前體化合物，即使在高流量、低壓、或者高流量與低壓結(jié)合的條件下(與不含該填充材料的相同系統(tǒng)相比)。包括其上具有一層填充材料的固態(tài)前體化合物的該組合物特別適于與雙腔輸送裝置一起使用。無需在其分解溫度或接近其分解溫度下加熱所述固態(tài)前體化合物就能得到該始終如一的、穩(wěn)定的濃度的汽相中的前體。
本發(fā)明提供一種用于固態(tài)前體化合物的汽相輸送裝置，它包括輸出腔和輸入腔，所述輸入腔含有前體組合物，該前體組合物包含固態(tài)前體化合物和一層置于所述固態(tài)前體化合物上的填充材料。在一個實施方式中，所述輸送裝置不含汲取管。“汲取管”用在具有單腔的圓筒中，它是引導(dǎo)運(yùn)載氣體通過前體化合物和將運(yùn)載氣體輸送到前體化合物底部中的管，然后所述運(yùn)載氣體經(jīng)過前體化合物上行。
本發(fā)明還提供這樣的輸送裝置，所述輸送裝置包括前體組合物，該前體組合物包含前體化合物和填充材料，其中，所述填充材料包括穩(wěn)定劑。在一個實施方式中，所述固態(tài)前體化合物是有機(jī)金屬化合物。
本發(fā)明還提供一種沉積膜的方法，它包括a)提供上述輸送裝置，其中，所述輸送裝置具有氣體進(jìn)口和氣體出口；b)將運(yùn)載氣體通過所述氣體進(jìn)口引入所述輸送裝置中；c)使所述運(yùn)載氣體流過所述填充材料和固態(tài)前體化合物，以使所述運(yùn)載氣體基本上充滿了所述前體化合物；d)使充滿了所述前體化合物的運(yùn)載氣體通過所述氣體出口離開輸送裝置；e)將充滿了所述前體化合物的運(yùn)載氣體輸送到內(nèi)有基材的反應(yīng)器中；以及f)將充滿了所述前體化合物的運(yùn)載氣體置于足以分解所述前體化合物的條件下，以在所述基材上形成膜。


圖1是說明本發(fā)明的輸送裝置的截面圖，該輸送裝置具有環(huán)形設(shè)計和圓錐形下部，并含有其上設(shè)置了一層填充材料的固態(tài)前體化合物如TMI。
圖2是說明本發(fā)明的輸送裝置的截面圖，該輸送裝置具有非環(huán)形設(shè)計，并含有其上設(shè)置了一層填充材料的固態(tài)前體化合物。
圖3是說明本發(fā)明的輸送裝置的截面圖，該輸送裝置具有非同心輸入腔和輸出腔，并含有其上設(shè)置了一層填充材料的固態(tài)前體化合物。
圖4是說明本發(fā)明的輸送裝置的截面圖，該輸送裝置具有非環(huán)形設(shè)計和圓錐形下部，并含有其上設(shè)置了一層填充材料的固態(tài)前體化合物。
圖5是一輸送裝置的截面圖，該輸送裝置包括前體組合物，所述前體組合物包含固態(tài)前體化合物和含有穩(wěn)定劑的填充材料。
具體實施例方式
除非本文中另有清楚地說明，本說明書中使用的以下縮寫具有下述含義℃＝攝氏度，sccm＝每分鐘標(biāo)準(zhǔn)立方厘米，cm＝厘米，mm＝毫米，μm＝微米，g＝克，kPa＝千帕斯卡，PTFE＝聚四氟乙烯，HDPE＝高密度聚乙烯，TMI＝三甲基銦。
不定冠詞“一”包括單數(shù)和復(fù)數(shù)。“鹵素”是指氟、氯、溴和碘，“鹵代”是指氟代、氯代、溴代和碘代。同樣地，“鹵化的”是指氟化的、氯化的、溴化的和碘化的?！巴榛卑ㄖ辨湹?、支鏈的和環(huán)狀的烷基。本文中使用的術(shù)語“前體化合物”是指任何會提供用于在基材上生長膜的汽相濃度的組分的固態(tài)化合物。所有的數(shù)值范圍可以以任何次序包括和組合，除非這些數(shù)值范圍之和明確限定為100％。
本發(fā)明的汽相發(fā)生器或輸送裝置設(shè)計為消除現(xiàn)有設(shè)計所表現(xiàn)出的較差的、不穩(wěn)定的輸送率，并解決現(xiàn)有設(shè)計無法使固態(tài)前體化合物完全、均勻的消耗的問題。各種各樣的輸送裝置從本發(fā)明中受益。所述輸送裝置通常是雙腔裝置，它包括輸出腔和輸入腔，所述輸入腔含有前體組合物，該前體組合物包含固態(tài)前體化合物和一層置于所述固態(tài)前體化合物上的填充材料。該輸入腔與輸出腔連通。在一個實施方式中，輸入腔與輸出腔通過多孔元件連通。在另一個實施方式中，該多孔材料位于輸入腔的底面上。
一種有用的輸送裝置是具有雙腔構(gòu)造的裝置，其中，多孔元件將第一腔(通常是輸入腔)和第二腔(通常是輸出腔或輸出管)隔開。在一個實施方式中，合適的雙腔輸送裝置是這樣的裝置，它具有細(xì)長的圓柱形部分(該圓柱形部分在其整個長度上具有內(nèi)表面，該內(nèi)表面確定了基本上恒定的截面積)、頂部封閉部分、底部封閉部分、以及呈流體連通并被多孔元件隔開的輸入腔和輸出腔，所述頂部封閉部分具有加料口塞和氣體輸入口，所述加料口塞和氣體輸入口與所述輸入腔連通，輸出口與所述輸出腔連通，所述多孔元件與所述底部封閉部分隔開，所述多孔元件包含在所述輸入腔的底面上。在該雙腔容器中，所述前體組合物包含在所述輸入腔中。
在另一個實施方式中，所述輸入腔還包括含有所述多孔元件的圓錐形下部。在另一個實施方式中，所述圓錐形下部的截面在向著多孔元件的方向上減少。在另一個實施方式中，所述多孔元件形成所述圓錐形下部的底面。在另一個實施方式中，所述輸入腔和輸出腔是同心的。當(dāng)輸入腔和輸出腔是同心的時，輸入腔可包含在輸出腔中，或者輸出腔可包含在輸入腔中。在另一個實施方式中，所述輸出腔可含有第二多孔元件，例如位于氣體輸出口，使得氣體通過多孔元件離開容器。在另一個實施方式中，所述所述輸入腔可含有第二多孔元件，例如位于氣體輸入口，使得氣體通過多孔元件進(jìn)入輸入腔。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會明白，也可使用其它合適的輸送裝置。
這些輸送裝置(或圓筒)可由任何合適的材料構(gòu)成，所述材料如玻璃、PTFE和金屬，只要該材料對輸送裝置中的前體化合物惰性并在使用過程中能耐受溫度和壓力條件。通常，圓筒由金屬構(gòu)成。例舉的金屬包括，但不限于鎳合金和不銹鋼。合適的不銹鋼包括，但不限于304、304L、316、316L、321、347和430。合適的鎳合金包括但不限于INCONEL、MONEL和HASTELLOY。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會明白，可在制造該圓筒時也可使用這些材料的混合物。
所述多孔元件通常是具有受控的孔隙率的燒結(jié)體。可在本發(fā)明中使用具有各種各樣的孔隙率的多孔元件。具體的孔隙率取決于各種因素，而它們是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。通常，多孔元件的孔徑為1-100μm，更一般的是1-10μm。但是，孔隙率超過100μm的多孔材料也適合于一些應(yīng)用。同樣地，孔隙率低于1μm的多孔材料也適合于一些應(yīng)用?？墒褂萌我獠牧蟻順?gòu)造所述多孔元件，只要它對在所用條件下使用的有機(jī)金屬化合物是惰性的，并且可控制所需的孔隙率。用于形成所述多孔元件的合適的材料包括，但不限于玻璃、PTFE和金屬，如不銹鋼和鎳合金?？蛇m宜地使用上述不銹鋼和鎳合金中的任一種。通常，多孔元件是燒結(jié)的金屬。更一般的是不銹鋼。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會明白，隔開輸入腔和輸出腔的多孔元件可與位于氣體輸入口、氣體輸出口、或者氣體輸入口和輸出口兩者的任何其它多孔元件相同或不同。同樣地，不同的多孔元件可具有相同或不同的孔徑。
所述多孔元件可組成輸入腔的底面的一部分或整個底面。當(dāng)輸入腔還包括圓錐形下部時，所述多孔元件通常包含在該圓錐形截面內(nèi)。通常，多孔元件形成圓錐形下部的底面。
所述多孔元件將前體組合物以及填充材料保持在輸入腔中。在具有有大致圓錐形截面的輸入腔的圓筒中，該圓錐形截面和多孔元件的組合提供了對氣流的限制。這一限制提供了通過固態(tài)前體化合物/填充材料層的均勻的運(yùn)載氣流。該圓錐形截面增強(qiáng)了圓筒中的固態(tài)前體化合物/填充材料層狀組合物的移動，并引導(dǎo)固態(tài)前體化合物到達(dá)多孔元件的表面上。這對圓筒的使用末期特別重要，并改善了來自圓筒的產(chǎn)量(即，輸送到反應(yīng)腔中的前體化合物的量)。輸入腔的下部的大致圓錐形的截面可以呈任意角度，例如1-89°(從輸入腔底面的平面測定)。通常，圓錐截面的角度為20-60°。
多孔元件的尺寸不是關(guān)鍵。通常，輸入腔底面中的多孔元件可具有任何合適的尺寸，直至輸入腔的直徑。例如，所述多孔元件可以是圓盤，其直徑為1cm(0.4英寸)或更大，如1.25cm(0.5英寸)，1.9cm(0.75英寸)，2.54cm(1英寸)，3.8cm(1.5英寸)，5cm(2英寸)或更大。該多孔元件可具有各種厚度，例如0.3cm(0.125英寸)或更大，如0.6cm(0.25英寸)，1.25cm(0.5英寸)或更大。該多孔元件的尺寸是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。在另一個實施方式中，所述多孔材料可具有與其外徑同心的內(nèi)管。
所述輸送裝置(圓筒)的截面尺寸可在較寬的范圍內(nèi)變化。但是，該截面尺寸通常對給定用途的圓筒的性能是關(guān)鍵的，否則該圓筒的尺寸就不是關(guān)鍵的并取決于要使用的運(yùn)載氣流、固態(tài)前體化合物，以及具體的化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)。截面尺寸影響熱轉(zhuǎn)移，并在給定的壓力和流量下確定圓筒中氣體的線速度，而又控制固態(tài)前體化合物和運(yùn)載氣體之間的接觸時間，從而使運(yùn)載氣體飽和。通常，圓筒的截面尺寸(直徑)為5cm(2英寸)-15cm(6英寸)，更一般的是5cm，7.5cm(3英寸)或10cm(4英寸)。具體圓筒的其它尺寸是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。合適的圓筒有羅門哈斯電子材料有限公司(Marlborough，Massachusetts)出售的那些產(chǎn)品。
固態(tài)前體化合物在輸入腔中。該固態(tài)前體化合物是前體化合物蒸汽源?？稍诒景l(fā)明中使用任何適用于蒸汽輸送系統(tǒng)的固態(tài)前體化合物。合適的前體化合物包括，但不限于銦化合物、鋅化合物、鎂化合物、鋁化合物和鎵化合物。例舉的前體化合物包括，但不限于三烷基銦化合物如三甲基銦和三叔丁基銦；三烷基銦-胺加合物；二烷基鹵代銦化合物如二甲基氯代銦；烷基二鹵代銦化合物如甲基二氯代銦；環(huán)戊二烯基銦；三烷基銦-三烷基胂加合物如三甲基銦-三甲基胂加合物；三烷基銦-三烷基膦加合物如三甲基銦-三甲基膦結(jié)合物；烷基鹵化鋅如乙基碘化鋅；環(huán)戊二烯基鋅；乙基環(huán)戊二烯基鋅；鋁烷-胺加合物；烷基二鹵代鋁化合物如甲基二鹵代鋁；烷基二鹵代鎵化合物如甲基二鹵代鎵；二烷基鹵代鎵化合物如二甲基氯代鎵和二甲基溴代鎵；二環(huán)戊二烯基鎂(Cp2Mg)；四溴化碳；β-二酮(diketonate)金屬如β-二酮鉿、鋯、鉭和鈦；二烷基氨基金屬化合物如四(二甲基氨基)鉿；硅化合物和鍺化合物如二(二(三甲基甲硅烷基)氨基)鍺。在上述前體化合物中，術(shù)語“烷基”是指(C1-C6)烷基?？稍诒景l(fā)明的輸送裝置中使用這些前體化合物的混合物。
任選地，所述固態(tài)前體化合物可以是燒結(jié)過的。本文中使用的“燒結(jié)”是指固態(tài)前體化合物的熔融。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)技術(shù)相比，圓筒中固態(tài)前體化合物的燒結(jié)體能使前體化合物在汽相中的濃度更始終如一和穩(wěn)定，并與常規(guī)技術(shù)相比，能使來自圓筒的固態(tài)前體化合物更好耗盡?！肮虘B(tài)前體化合物的燒結(jié)體”是指固態(tài)前體化合物的熔融的餅塊，它具有基本上水平的頂面和足夠的孔隙率，以使運(yùn)載氣體能夠通過該餅塊。通常，當(dāng)首先形成固態(tài)前體化合物的燒結(jié)體時，其與圓筒的內(nèi)部尺寸相符，即，該燒結(jié)體具有與輸入腔的內(nèi)部尺寸基本上相等的寬度。該燒結(jié)體的高度取決于使用的固態(tài)前體化合物的量。
通常，燒結(jié)是通過將固態(tài)前體化合物置于能提供具有基本上水平的表面的固態(tài)前體化合物的燒結(jié)體的條件下完成的。通常，首先將固態(tài)前體化合物加入圓筒中(即，加入輸入腔中)，搖動圓筒以產(chǎn)生具有基本上水平的表面的固態(tài)前體化合物，然后燒結(jié)該固態(tài)前體化合物以形成固態(tài)前體化合物的燒結(jié)體。這一燒結(jié)步驟可任選地用加熱來進(jìn)行，較佳的是通過加熱進(jìn)行。在另一個實施方式中，所述搖動步驟可與加熱一起進(jìn)行?？墒褂萌魏魏线m的手段進(jìn)行搖動，這些手段例如，但不限于敲打、搖擺、旋轉(zhuǎn)、振蕩、擺動、攪動、加壓、用電致伸縮的或磁致伸縮的轉(zhuǎn)換器進(jìn)行搖擺、或者晃動圓筒以產(chǎn)生具有水平頂面的前體化合物。也可使用這些搖動方法的組合。
所述加熱步驟在低于該固態(tài)前體化合物的分解溫度的溫度下進(jìn)行。通常，所述加熱步驟在比該固態(tài)前體化合物的分解溫度低5℃的溫度下進(jìn)行，更一般的是在比該固態(tài)前體化合物的分解溫度低10℃的溫度下進(jìn)行。例如，TMI可在35-50℃的溫度下燒結(jié)?？墒褂盟?、油浴、熱空氣、加熱罩等進(jìn)行這一受控加熱。該燒結(jié)步驟進(jìn)行一段時間，以足以將固態(tài)前體化合物熔化為燒結(jié)體。用于燒結(jié)步驟的時間取決于使用的具體的固態(tài)前體化合物、該固態(tài)前體化合物的量和使用的具體溫度，以及其它因素。該燒結(jié)步驟也可在減壓下進(jìn)行。
該前體化合物的具體的孔隙率取決于使用的燒結(jié)溫度、使用的具體的前體化合物和該前體化合物的原始粒度，以及其它因素。通常，小顆粒的固態(tài)前體化合物能產(chǎn)生具有與由同一固態(tài)前體化合物的大顆粒形成的燒結(jié)體相比更小的孔的燒結(jié)體。本文中使用的“孔”是指熔融固態(tài)前體化合物的顆粒之間的空間。
可通過各種方法得到所需粒度的固態(tài)前體化合物，這些方法例如，但不限于結(jié)晶、研磨和篩分。所述固態(tài)前體化合物可溶解在溶劑中，并通過冷卻、添加非溶劑或兩者結(jié)合來結(jié)晶，以提供所需的顆粒。研磨可手工進(jìn)行，例如使用研缽和杵，或者使用機(jī)器如研磨機(jī)來進(jìn)行?？珊Y分固態(tài)前體化合物的顆粒以提供具有基本上均勻的粒度的固態(tài)前體化合物?？墒褂眠@些方法的組合以得到具有所需粒度的前體化合物。在另一個實施方式中，可使用具有不同粒度的顆粒的固態(tài)前體化合物。使用所述不同粒度可提供具有各種孔徑的固態(tài)前體化合物的燒結(jié)體。
在另一個實施方式中，固態(tài)前體化合物的燒結(jié)體可具有孔隙梯度，即孔徑的梯度。該孔徑梯度可通過燒結(jié)呈梯度的各種尺寸的固態(tài)前體化合物顆粒來得到。該梯度可通過向圓筒中連續(xù)添加尺寸增加(或減小)的顆粒，搖動圓筒以提供具有水平表面的固態(tài)前體化合物，并燒結(jié)該固態(tài)前體化合物來形成。
在另一個實施方式中，固態(tài)前體化合物的燒結(jié)體可含有不同孔徑的區(qū)域。例如，該燒結(jié)體可含有具有較大孔徑例如5μm的區(qū)域，以及具有較小孔徑例如2μm的區(qū)域。可以有一個或多個這樣的各自區(qū)域。當(dāng)有超過1個這樣的各自區(qū)域時，這些區(qū)域可以是交替的。另外，可以有一個或多個具有更不同的孔徑的其它區(qū)域。
固態(tài)前體化合物的燒結(jié)體中的孔徑還可通過使用一種或多種特定的成形助劑，例如有機(jī)溶劑或其它可去除的試劑來控制。可使用不與前體化合物反應(yīng)的任何有機(jī)溶劑。典型的有機(jī)溶劑包括，但不限于脂族烴、芳香烴、胺、酯、酰胺和醇。這些有機(jī)溶劑無需，但是可以溶解所述固態(tài)前體化合物。在一個實施方式中，將前體化合物和溶劑的漿液加入圓筒中。形成基本上水平的漿液表面。然后除去溶劑，燒結(jié)該固態(tài)前體化合物。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會明白，所述溶劑可在燒結(jié)步驟之前、期間或之后除去。
各種各樣的填充材料(填料)可用在本發(fā)明中，只要它們在使用條件下對固態(tài)前體化合物和圓筒是惰性的。通常，所述填充材料是可流動的。例如，隨著前體化合物從圓筒中耗盡，圓筒中的前體化合物的水平面將下降，并且所述填充材料需要流動以使其填入前體化合物層表面的任何凹陷內(nèi)。合適的填充材料包括，但不限于陶瓷、玻璃、粘土和有機(jī)聚合物。例舉的填充材料包括氧化鋁、氧化硅、碳化硅、氮化硅、硼硅酸鹽和硅酸鋁。也可使用不同填充材料的混合物。在一個實施方式中，填充材料不是金屬元素如鎳或者金屬合金如不銹鋼。填充材料當(dāng)然包括前體化合物和其它含有金屬以及非金屬元素的材料。在另一個實施方式中，用作填充材料的有機(jī)金屬化合物可與前體化合物相同。例如，可壓縮呈粉末的固態(tài)前體化合物以形成片。該片狀的前體化合物可用作位于相同前體化合物(不呈片狀的)層上的填充材料。
在另一個實施方式中，可在本發(fā)明中使用提供其它優(yōu)點的填充材料，如穩(wěn)定劑，只要它們在使用條件下對固態(tài)前體化合物和圓筒是惰性的。例舉的穩(wěn)定劑包括，但不限于去氧劑(吸氣劑)、熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、抗靜電劑、自由基清除劑和標(biāo)記(標(biāo)示)劑。合適的吸氣劑材料包括，但不限于含有氧反應(yīng)性金屬的化合物的混合物和制劑，這些金屬例如鈉、鉀、鋰、鋁、銦、鎵、錳、鈷、銅、鋇、鈣、鑭、釷、鎂、鉻和鋯。在一個實施方式中，所述穩(wěn)定劑是非極性的、非揮發(fā)性的離子鹽類，例如混合了有機(jī)鋁的四有機(jī)基銨化合物；鋁、銦和鎵的鹽；有機(jī)鋰；鎂、鋯和鑭的茂金屬；β-二酮金屬，包括鋁、銦、鎵、鋇、鍶和銅的二新戊?；淄楹?dpm)化合物，以及鋁、銦、鎵、鋇、鍶和銅的六氟乙?；?hfac)化合物。所述填充材料可包含穩(wěn)定劑或者其本身可以是穩(wěn)定劑。
所述填充材料可以是各種各樣的形狀中的任一種，例如珠粒形、桿形、管形、馬蹄形、環(huán)形、鞍形、圓盤形、碟形，或者任何其它合適的形式如針狀、十字形和螺旋形(卷形和螺旋形)。填充材料通?？傻米愿鞣N商業(yè)來源。雖然填充材料可直接使用，但是在使用前通常對其清潔。
可使用具有各種尺寸(例如直徑)，如0.05mm或更大，高達(dá)5mm或者甚至更高的填充材料。填充材料的尺寸的合適范圍為0.1-5mm。所述填充材料可以是均勻的尺寸或者可以是各個尺寸的混合物。在一個實施方式中，選擇填充材料的尺寸使其與前體化合物的粒度基本上相同，即，填充材料的平均尺寸是前體化合物的平均粒度的25％以內(nèi)。通常，填充材料的平均尺寸是前體化合物的粒度的20％以內(nèi)，更一般的是15％以內(nèi)，再一般的是10％以內(nèi)。
所述前體組合物通常通過將一層固態(tài)前體化合物引入輸送裝置中，然后將一層填充材料沉積在所述固態(tài)前體化合物層的表面上來制備。所述固態(tài)前體材料可通過任何合適的手段加入輸送裝置中。同樣地，所述填充材料可通過任何合適的手段在所述固態(tài)前體化合物上形成層。當(dāng)燒結(jié)所述固態(tài)前體化合物時，所述填充材料可在燒結(jié)步驟之前、期間或之后加入。在另一個實施方式中，所述前體組合物通過將所述固態(tài)前體化合物和填充材料引入輸送裝置，然后將輸送裝置置于提供固態(tài)前體化合物的底層和填充材料的頂層的條件下來制備?！绊攲印笔侵高\(yùn)載氣體必須首先經(jīng)過的材料的層。
固態(tài)前體化合物與填充材料的體積比可在一個寬的范圍內(nèi)變化，例如10∶1至1∶10。通常，所述體積比為1∶4至4∶1。
任何合適的運(yùn)載氣體可與本發(fā)明的圓筒一起使用，只要它不與所述前體化合物反應(yīng)。運(yùn)載氣體的具體選擇取決于各種因素，例如使用的前體化合物和使用的具體的化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)。合適的運(yùn)載氣體包括，但不限于氫氣、氮?dú)?、氬氣、氦氣等。所述運(yùn)載氣體可以多種流量與本發(fā)明的圓筒一起使用。這些流量是圓筒截面尺寸和壓力的函數(shù)。在給定的壓力下，截面尺寸越大，運(yùn)載氣體的流量(即線速度)越高。例如，當(dāng)圓筒具有5cm的截面尺寸時，可使用高達(dá)500sccm及更高的運(yùn)載氣體流量?？赏ㄟ^控制手段來調(diào)節(jié)進(jìn)入圓筒、離開圓筒、或者進(jìn)入和離開圓筒的運(yùn)載氣體流量。可使用任何常規(guī)的控制手段，例如手動激活控制閥或計算機(jī)激活控制閥。
所述輸送裝置可在各種溫度下使用。具體的溫度取決于使用的具體前體化合物和所需的用途。所述溫度控制前體化合物的蒸汽壓力，它控制了具體的生長速率所需的材料或者合金組合物的通量。這一溫度選擇是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。例如，當(dāng)前體化合物是三甲基銦時，圓筒的溫度可以是10-60℃。其它合適的溫度范圍包括35-55℃和35-50℃。本發(fā)明的圓筒可通過各種加熱手段，例如通過將圓筒置于恒溫浴中，通過將圓筒直接浸在加熱的油浴中，或者通過使用流過包圍圓筒的金屬管(如銅管)的鹵烴油來加熱。
所述運(yùn)載氣體通過通常位于圓筒頂部的氣體進(jìn)口進(jìn)入圓筒中。該運(yùn)載氣體進(jìn)入輸入腔并通過填充材料層，然后通過固態(tài)前體化合物層并獲取蒸發(fā)的前體化合物以形成包括混合了運(yùn)載氣體的蒸發(fā)的前體化合物的氣流?？煽刂朴伤鲞\(yùn)載氣體獲取的蒸發(fā)的化合物的量。較佳的是，所述運(yùn)載氣體充滿了蒸發(fā)的前體化合物。所述運(yùn)載氣體通過氣體出口離開所述輸送裝置，并導(dǎo)入化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)中。在使用雙腔輸送裝置的情況下，充滿了前體化合物的運(yùn)載氣體從輸入腔通入輸出腔(例如通過多孔元件)，然后通過氣體出口離開圓筒。在一個實施方式中，所述氣體出口位于頂部封閉部分中。本發(fā)明的輸送裝置可與任何合適的化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)一起使用。
在所述固態(tài)前體化合物從圓筒中出盡之后，所述填充材料仍保留在圓筒中。可回收并重新使用這些填充材料。當(dāng)所述填充材料包含穩(wěn)定劑如去氧劑時，可在重新使用之前回收及再生這些填充材料(如果可行的話)。通常，在重新使用之前要清潔所有的填充材料。
參看附圖，其中相同的數(shù)字代表相同的元件。圖1-5示出了雙腔圓筒。圖1是本發(fā)明的雙腔輸送裝置的截面圖，該輸送裝置具有環(huán)形設(shè)計和圓錐形下部，并含有前體組合物，該前體組合物包含固態(tài)前體化合物和位于所述固態(tài)前體化合物上的一層填充材料。在該實施方式中，細(xì)長的圓柱形容器10在其整個長度具有確定基本上恒定的截面的內(nèi)表面11并具有頂部封閉部分15、以及具有平坦的內(nèi)部底部17的底部封閉部分16。所述頂部封閉部分15具有加料口塞18、進(jìn)口19和出口20。進(jìn)口管12和出口管13在圓筒的頂部封閉部分15分別與進(jìn)口19和出口20連通。通過進(jìn)口管12進(jìn)入容器的運(yùn)載氣流通過控制閥CV1調(diào)節(jié)。通過出口管13離開容器的運(yùn)載氣流通過控制閥CV2調(diào)節(jié)。進(jìn)口19的下端直接與具有圓錐形下部21的輸入腔25連通。輸入腔25和輸出腔30是同心的，輸入腔25位于輸出腔30內(nèi)，并通過多孔元件14與其流體連通。多孔元件14位于輸入腔的圓錐形截面21的頂端或底端。出口20與輸出腔30直接連通。包括固態(tài)前體化合物27如TMI和一層位于固態(tài)有機(jī)金屬化合物27上的填充材料26如氧化硅、硼硅酸鹽玻璃或氧化鋁的前體組合物，位于輸入腔25內(nèi)，所述前體組合物位于多孔元件14上。
運(yùn)載氣體通過進(jìn)口管12進(jìn)入容器，并進(jìn)入含有所述固態(tài)前體化合物/填充材料組合物的輸入腔25中。所述運(yùn)載氣體通過填充材料26的層，然后通過所述固態(tài)前體化合物27并獲取蒸發(fā)的前體化合物，以形成氣體流。所述氣體流通過多孔元件14離開輸入腔25并進(jìn)入輸出腔30。然后，所述氣流通過出口20離開輸出腔30進(jìn)入出口管13，接著導(dǎo)入化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)中。
圖2是本發(fā)明的輸送裝置的截面圖，該輸送裝置具有非環(huán)形設(shè)計，并含有其上設(shè)置了一層填充材料的固態(tài)前體化合物。在該實施方式中，細(xì)長的圓柱形容器10在其整個長度具有確定遍布基本上恒定的截面的內(nèi)表面11，并具有頂部封閉部分15、以及具有平坦的內(nèi)部底部17的底部封閉部分16。頂部封閉部分15具有加料口塞18、進(jìn)口19和出口20。進(jìn)口管12和出口管13在所述容器的頂部封閉部分15分別與進(jìn)口19和出口20連通。通過進(jìn)口管12進(jìn)入容器的運(yùn)載氣流通過控制閥CV1調(diào)節(jié)。通過出口管13離開容器的運(yùn)載氣流通過控制閥CV2調(diào)節(jié)。進(jìn)口19的下端直接與輸入腔25連通，該輸入腔25具有與其外徑同心的中心管31和圓錐形下部21。輸入腔25和輸出腔30通過多孔元件14流體連通。多孔元件14位于輸入腔的圓錐形截面21的頂端或底端。出口20通過中心管31與輸出腔30連通。具有一層位于其上的填充材料26如氧化鋁珠或氧化硅珠的固態(tài)前體化合物27如TMI的前體組合物，位于輸入腔25內(nèi)，所述前體組合物位于多孔元件14上。
運(yùn)載氣體通過進(jìn)口管12進(jìn)入容器，并進(jìn)入含有所述固態(tài)前體化合物/填充材料組合物的輸入腔25中。所述運(yùn)載氣體首先通過填充材料26的層，然后通過固態(tài)前體化合物27并獲取蒸發(fā)的前體化合物，以形成氣體流。所述氣體流通過多孔元件14離開輸入腔25并進(jìn)入輸出腔30。然后，所述氣流通過中心管31，并經(jīng)出口20離開輸出腔30進(jìn)入出口管13，接著導(dǎo)入化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)中。
圖3示出了另一個實施方式，該圖是本發(fā)明的輸送裝置的截面圖，該輸送裝置具有非同心輸入腔和輸出腔，并含有其上設(shè)置了一層填充材料的固態(tài)前體化合物。在該實施方式中，細(xì)長的圓柱形容器10在其整個長度具有確定基本上恒定的截面的內(nèi)表面、頂部封閉部分15、以及具有平坦的內(nèi)部底部的底部封閉部分16。頂部封閉部分15具有加料口塞18、進(jìn)口19和出口20。進(jìn)口管12和出口管13在所述容器的頂部封閉部分15分別與進(jìn)口19和出口20連通。通過進(jìn)口管12進(jìn)入容器并通過出口管13離開容器的運(yùn)載氣流通過控制閥調(diào)節(jié)。箭頭示出了氣流方向。進(jìn)口19的下端直接與輸入腔25連通。輸入腔25和輸出腔30通過位于輸入腔底面9中的多孔元件14流體連通。出口20與輸出腔30連通。第二多孔元件33位于出口20。包括固態(tài)前體化合物27如環(huán)戊二烯基鎂(它具有一層填充材料26如氧化硅、硼硅酸鹽玻璃或氧化鋁)的前體組合物，位于輸入腔25內(nèi)，所述前體組合物位于多孔元件14上。
運(yùn)載氣體通過進(jìn)口管12進(jìn)入容器，并進(jìn)入含有所述固態(tài)前體化合物/填充材料組合物的輸入腔25中。所述運(yùn)載氣體首先通過填充材料26，然后通過固態(tài)前體化合物27并獲取蒸發(fā)的前體化合物，以形成氣流。所述氣流通過多孔元件14離開輸入腔25并進(jìn)入輸出腔30。然后，所述氣流通過第二多孔元件33，并經(jīng)出口20離開輸出腔30進(jìn)入出口管13，接著導(dǎo)入化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)中。
圖4示出了另一個實施方式，該圖是本發(fā)明的雙腔輸送裝置的截面圖，該輸送裝置具有圓錐形下部并含有前體組合物，所述前體組合物包含前體化合物和一層位于所述固態(tài)前體化合物上的填充材料。在該實施方式中，細(xì)長的圓柱形容器10具有頂部封閉部分15、以及具有平坦的內(nèi)部底部的底部封閉部分16。頂部封閉部分15具有加料口塞18、進(jìn)口19和出口20。進(jìn)口管12和出口管13分別與進(jìn)口19和出口20連通。通過進(jìn)口管12進(jìn)入容器的運(yùn)載氣流通過控制閥CV1調(diào)節(jié)。通過出口管13離開容器的運(yùn)載氣流通過控制閥CV2調(diào)節(jié)。進(jìn)口19的下端含有進(jìn)口多孔元件9并與具有圓錐形下部21的輸入腔25直接連通。輸入腔25和輸出腔30通過多孔元件14流體連通。多孔元件14位于輸入腔的圓錐形截面21的頂端或底端。出口20與輸出腔30直接連通。包括固態(tài)前體化合物27如TMI和一層位于固態(tài)前體化合物27上的填充材料26如氧化硅、硼硅酸鹽玻璃或氧化鋁的前體組合物，位于輸入腔25內(nèi)。
運(yùn)載氣體通過進(jìn)口管12進(jìn)入容器，通過進(jìn)口多孔元件9并進(jìn)入含有所述固態(tài)前體化合物/填充材料組合物的輸入腔25中。所述運(yùn)載氣體通過填充材料26的層，然后通過固態(tài)前體化合物27并獲取蒸發(fā)的前體化合物，以形成氣流。所述氣流通過多孔元件14離開輸入腔25并進(jìn)入輸出腔30。然后，所述氣流通過出口20離開輸出腔30進(jìn)入出口管13，接著導(dǎo)入化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)中。
在另一個實施方式中，所述填充材料包括穩(wěn)定劑如去氧劑。當(dāng)所述填充材料是穩(wěn)定劑時，填充材料層可在運(yùn)載氣體與固態(tài)前體化合物接觸之前干燥和/或純化(例如去除氧氣)運(yùn)載氣體?；旌咸畛洳牧虾凸虘B(tài)前體化合物可得到其它優(yōu)點。例如，混合固態(tài)前體化合物和去氧填充材料能增加蒸汽/氣流與填充材料的接觸，這增加了所述填充材料從前體化合物中清除氧氣的能力。圖5示出了輸送裝置的一個實施方式，該輸送裝置含有混合的組合物，該組合物包含固態(tài)前體化合物28和穩(wěn)定劑填充材料29。圖5中其余的附圖標(biāo)記與圖1中所示的相同。
因此，本發(fā)明提供了向化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)提供由充滿了前體化合物的運(yùn)載氣體組成的流體氣流的方法，它包括以下步驟a)提供上述輸送裝置，其中，所述輸送裝置具有氣體進(jìn)口和氣體出口；b)將運(yùn)載氣體通過所述氣體進(jìn)口引入所述輸送裝置中；c)使所述運(yùn)載氣體流過所述填充材料和固態(tài)前體化合物，以使所述運(yùn)載氣體基本上充滿了所述前體化合物；d)使充滿了所述前體化合物的運(yùn)載氣體通過所述氣體出口離開輸送裝置。通常，所述運(yùn)載氣體以足夠的流量通過所述填充材料和前體化合物，使得所述運(yùn)載氣體含有足量的(即，基本上充滿)在汽相中的前體化合物，以用于CVD反應(yīng)器的膜生長中。
在另一個實施方式中，本發(fā)明提供了向化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)提供由充滿了前體化合物的運(yùn)載氣體組成的流體氣流的方法，它包括以下步驟a)提供上述輸送裝置，其中，所述輸送裝置具有氣體進(jìn)口和氣體出口；b)將運(yùn)載氣體通過所述氣體進(jìn)口引入所述輸入腔中；c)使所述運(yùn)載氣體流過填充材料層并與所述固態(tài)前體化合物接觸，以使所述運(yùn)載氣體基本上充滿了所述前體化合物；d)使充滿了所述前體化合物的運(yùn)載氣體通過所述輸入腔的底面中的多孔元件離開所述輸入腔，進(jìn)入輸出腔；e)引導(dǎo)所述充滿了所述前體化合物的運(yùn)載氣體通過所述出口離開所述輸出腔。
化學(xué)汽相沉積系統(tǒng)包括沉積腔，它通常是經(jīng)加熱的容器，其中放置了至少一個，并且可能是多個基材。所述沉積腔具有出口，它通常連接到真空泵上，以將副產(chǎn)物抽出該腔，并在合適的情況下提供減壓。MOCVD可在大氣壓或減壓下進(jìn)行。所述沉積腔保持在足夠高的能引起蒸發(fā)的前體化合物分解的溫度下。沉積腔的溫度通常為300-1000℃，優(yōu)化選擇的精確溫度以提供高效的沉積。任選地，作為整體的所述沉積腔中的溫度可減小，如果所述基材保持在升高的溫度下，或者通過RF源產(chǎn)生其它能量如無線電頻率(RF)能量的話。
在制造電子器件的情況下，例舉的用于沉積的基材可以是硅、砷化鎵和磷化銦。也可適宜地使用包括其它材料的基材。這些基材對制造集成電路特別有用。
持續(xù)進(jìn)行沉積，只要制造具有所需性能的金屬膜需要。通常，當(dāng)停止沉積時，膜厚度從幾百到幾千埃或更高。
本發(fā)明還提供了沉積膜的方法，它包括以下步驟a)提供上述輸送裝置，其中，所述輸送裝置具有氣體進(jìn)口和氣體出口；b)將運(yùn)載氣體通過所述氣體進(jìn)口引入所述輸送裝置中；c)使所述運(yùn)載氣體流過所述填充材料和固態(tài)前體化合物，以使所述運(yùn)載氣體基本上充滿了所述前體化合物；d)使充滿了所述前體化合物的運(yùn)載氣體通過所述氣體出口離開輸送裝置；e)將充滿了所述前體化合物的運(yùn)載氣體輸送到含有基材的反應(yīng)器中；以及f)將充滿了所述前體化合物的運(yùn)載氣體置于足以分解所述前體化合物的條件下，以在所述基材上形成膜。
在另一個實施方式中，本發(fā)明提供了沉積膜的方法，它包括以下步驟a)提供雙腔容器，它具有細(xì)長的圓柱形部分、頂部封閉部分、底部封閉部分、以及呈流體連通并被輸入腔的底面中的多孔元件隔開的輸入腔和輸出腔，所述頂部封閉部分具有加料口塞和氣體輸入口，所述加料口塞和氣體輸入口與所述輸入腔連通，輸出口與所述輸出腔連通，所述多孔元件與所述底部封閉部分隔開，所述輸入腔具有底面并且所述前體組合物包含在所述輸入腔中，所述前體組合物包括固態(tài)前體化合物和一層置于所述固態(tài)前體化合物上的填充材料；b)將運(yùn)載氣體通過所述氣體進(jìn)口引入所述輸入腔中；c)使所述運(yùn)載氣體流過所述填充材料層并與所述固態(tài)前體化合物接觸，以使所述運(yùn)載氣體基本上充滿了所述前體化合物；d)使充滿了所述化合物的運(yùn)載氣體通過所述輸入腔的底面中的多孔元件離開所述輸入腔進(jìn)入輸出腔；e)引導(dǎo)所述充滿了所述前體化合物的運(yùn)載氣體通過出口離開輸出腔；f)將充滿了所述前體化合物的運(yùn)載氣體輸送到內(nèi)有基材的反應(yīng)容器中；以及g)將充滿了所述前體化合物的運(yùn)載氣體置于足以分解所述前體化合物的條件下，以在所述基材上形成膜。
雖然本發(fā)明可在各種系統(tǒng)壓力下使用，但是本發(fā)明的一個優(yōu)點是可使用較高的流量、較高的溫度、較低的壓力、或者較高的流量和較低的壓力的組合，特別是對于直徑≤10cm的圓筒而言。本發(fā)明的輸送裝置具有以下其它優(yōu)點提供了具有始終如一的最大飽和度的均勻的運(yùn)載氣體，該運(yùn)載氣體流過經(jīng)填充的固態(tài)前體化合物/填充材料層的組合物。
以下實施例用來進(jìn)一步說明本發(fā)明的各個方面。
比較例用175g TMI裝填圖1所示的5cm(2英寸)直徑的圓筒。不向圓筒中添加填充材料。該圓筒連接在EPISON III儀器(購自Thomas Swan公司)上，所述儀器以時間函數(shù)的形式測定氣流中材料的濃度。將圓筒保持在30℃和80kPa(600mmHg)的壓力下，運(yùn)載氣體(氫氣)的流量為400sccm。在140小時的時間內(nèi)，以每2分鐘的間隔測定流體流中TMI的濃度。在評價過程中，所述流量和壓力恒定。在大約140小時后，汽相中TMI的濃度開始下降至低于飽和水平，此時約70g TMI殘留在圓筒中，相當(dāng)于消耗了約60％。
實施例1將TMI(100g)加入5cm(2英寸)UNI-FLOTM圓筒(羅門哈斯電子材料有限公司)中。在加入圓筒中之前，將TMI研磨成細(xì)粉末。在室溫下，通過輕輕敲打硬表面上的圓筒來搖動圓筒，以提供基本上水平的面。然后，通過在30℃的恒溫浴中使圓筒靜置過夜(約12小時)來燒結(jié)TMI。將新鮮清潔的干燥石英填料(直徑為0.3mm，145g)置于燒結(jié)過的TMI上作為頂層。
將構(gòu)建由質(zhì)量流控制器、壓力控制器、EPISONTM超聲波模塊、恒溫浴、真空泵和相關(guān)閥門和管子組成的測試設(shè)備，測定流動穩(wěn)定性和飽和的蒸汽流。將圓筒安裝在所述系統(tǒng)中。將恒溫浴保持在30℃，系統(tǒng)壓力保持在80kPa(600mm Hg)，并將氫運(yùn)載氣流保持在400sccm。在評價過程中所述流量和壓力都保持不變。在氫中的穩(wěn)定濃度的TMI蒸汽保持超過120小時(用超聲波監(jiān)測器測定)。120小時以后，12g TMI殘留在圓筒中，相當(dāng)于消耗了88％。
實施例2
重復(fù)實施例1的步驟，不同的是首先將TMI研磨至基本上均勻的尺寸，即3-4mm。通過使TMI粉末通過精密篩來確保恒定的粒度。將通過#5篩但是被#7阻擋的材料轉(zhuǎn)移到圓筒中。將圓筒加熱至約45℃，以形成TMI的固體燒結(jié)體。使用與實施例1類似的條件，可得到相似的結(jié)果。
實施例3重復(fù)實施例1的步驟，不同的是將兩種粒度的顆粒引入圓筒中。使用#8和#10篩收集粒度為2-2.4mm的顆粒。使用#45和#70篩收集粒度為0.2-0.4mm的顆粒。在引入連接在實施例1所述系統(tǒng)的圓筒中之前，混合相同量的各種粒度的顆粒。然后將圓筒及其內(nèi)含物置于實施例1所用的條件下，可得到類似的結(jié)果。
實施例4重復(fù)實施例1的步驟，不同的是將兩種粒度的顆粒以交替層的形式導(dǎo)入圓筒中。使用#8和#10篩收集粒度為2-2.4mm的顆粒。使用#45和#70篩收集粒度為0.2-0.4mm的顆粒。然后以交替層的形式將相同量的各種粒度的顆粒導(dǎo)入圓筒中。將圓筒與實施例1所述的系統(tǒng)連接，可得到穩(wěn)定濃度的TMI蒸汽。
實施例5重復(fù)實施例4的步驟，不同的是使用二(環(huán)戊二烯基)鎂作為固態(tài)前體化合物燒結(jié)體?？稍谄嘀械玫椒€(wěn)定濃度的二(環(huán)戊二烯基)鎂蒸汽。
實施例6重復(fù)實施例4的步驟，不同的是使用四溴化碳作為固態(tài)前體化合物。可在25℃下得到穩(wěn)定濃度的四溴化碳蒸汽。
實施例7重復(fù)實施例1的步驟，不同的是將恒溫浴保持在17℃，系統(tǒng)壓力保持在40kPa(300mm Hg)，并將氫運(yùn)載氣流保持在600sccm?？杀３衷跉錃庵械姆€(wěn)定濃度的TMI蒸汽(用超聲波監(jiān)測器測定)。
實施例8-25重復(fù)實施例1的步驟，不同的是使用下述固態(tài)前體化合物(PC)和填充材料(PM)。所述固態(tài)有機(jī)金屬化合物是否燒結(jié)示于下表中，“Y”＝是，“N”＝否。

上表中的組合物可提供與使用填充材料的系統(tǒng)相比，始終如一的、穩(wěn)定的汽相濃度的前體化合物，用于長期使用。
實施例26重復(fù)實施例1的步驟以確定填充材料層對TMI消耗的影響。各個圓筒裝填下表中列出的TMI。不含石英填充材料頂層的圓筒(試驗I-IV)是比較試驗。試驗I-IV中使用的圓筒各含有在所述固體有機(jī)金屬化合物上的一層石英填充材料。將各個圓筒保持在30℃的恒溫和80kPa的系統(tǒng)壓力下。結(jié)果示于下表，顯示在添加了填充材料頂層后，TMI的消耗有相當(dāng)大的改善。

*＝比較
權(quán)利要求
1.一種用于固態(tài)前體化合物的汽相輸送裝置，它包括輸出腔和輸入腔，所述輸入腔含有前體組合物，該前體組合物包含固態(tài)前體化合物和一層置于所述固態(tài)前體化合物上的填充材料。
2.如權(quán)利要求1所述的汽相輸送裝置，其特征在于，所述固態(tài)前體化合物選自三烷基銦化合物、三烷基銦-胺加合物、二烷基鹵代銦化合物、烷基二鹵代銦化合物、環(huán)戊二烯基銦、三烷基銦-三烷基胂加合物；三烷基銦-三烷基膦加合物、烷基鹵化鋅、環(huán)戊二烯基鋅、乙基環(huán)戊二烯基鋅、烷基二鹵代鋁化合物、鋁烷-胺結(jié)合物、烷基二鹵代鎵化合物、二烷基鹵代鎵化合物、二環(huán)戊二烯基鎂、硅化合物、鍺化合物、四溴化碳、金屬二烷基氨基金屬和β-二酮金屬。
3.如權(quán)利要求1所述的汽相輸送裝置，其特征在于，所述填充材料選自陶瓷、玻璃、粘土和有機(jī)聚合物。
4.如權(quán)利要求1所述的汽相輸送裝置，其特征在于，它具有細(xì)長的圓柱形部分、頂部封閉部分、底部封閉部分、以及呈流體連通并被多孔元件隔開的輸入腔和輸出腔，所述頂部封閉部分具有加料口塞和氣體輸入口，所述加料口塞和氣體輸入口與所述輸入腔連通，輸出口與所述輸出腔連通，所述多孔元件與所述底部封閉部分隔開，所述多孔元件包含在所述輸入腔的底面上，并且所述前體組合物包含在所述輸入腔中。
5.如權(quán)利要求1所述的汽相輸送裝置，其特征在于，所述固態(tài)前體化合物是燒結(jié)過的。
6.一種汽相輸送裝置，它包含前體組合物，該前體組合物包含固態(tài)前體化合物和填充材料，其中，所述填充材料包含穩(wěn)定劑。
7.一種沉積膜的方法，它包括以下步驟a)提供權(quán)利要求1的汽相輸送裝置，其中，所述輸送裝置具有氣體進(jìn)口和氣體出口；b)將運(yùn)載氣體通過所述氣體進(jìn)口引入所述輸送裝置中；c)使所述運(yùn)載氣體流過所述填充材料和固態(tài)前體化合物，直至使所述運(yùn)載氣體基本上充滿了所述前體化合物；d)使充滿了所述前體化合物的運(yùn)載氣體通過所述氣體出口離開輸送裝置；e)將充滿了所述前體化合物的運(yùn)載氣體輸送到內(nèi)有基材的反應(yīng)器中；以及f)將充滿了所述前體化合物的運(yùn)載氣體置于足以分解所述前體化合物的條件下，在所述基材上形成膜。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述輸送裝置還包括細(xì)長的圓柱形部分、頂部封閉部分、底部封閉部分、以及呈流體連通并被多孔元件隔開的輸入腔和輸出腔，所述頂部封閉部分具有加料口塞和氣體輸入口，所述加料口塞和氣體輸入口與所述輸入腔連通，輸出口與所述輸出腔連通，所述多孔元件與所述底部封閉部分隔開，所述多孔元件在所述輸入腔的底面上，并且所述前體組合物在所述輸入腔中。
全文摘要
提供了用于將汽相中的固態(tài)前體化合物輸送到反應(yīng)器的輸送裝置。所述裝置包括其上放置了一層填充材料的固態(tài)前體化合物的前體組合物。還提供了傳輸充滿了用于輸送入所述CVD反應(yīng)器中的前體化合物的運(yùn)載氣體的方法。
文檔編號H01L21/02GK1800446SQ200510129410
公開日2006年7月12日 申請日期2005年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月8日
發(fā)明者D·V·舍奈-卡特克哈特, M·L·蒂蒙斯, C·R·馬爾斯曼, E·沃爾克, R·L·小迪卡羅 申請人:羅門哈斯電子材料有限公司