具有微流道的固态前驱体输送装置及输送方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种具有微流道的固态前驱体输送装置及输送方法，在所述托盘中设置可与所述托盘匹配安装、用以承载固态前驱体的所述隔板，且所述隔板内具有隔板微流道，所述隔板的底面具有与所述隔板微流道相连通的隔板进气口，所述隔板的表面具有与所述隔板微流道相连通的隔板出气口，安装后的所述隔板与所述托盘底具有夹角以及安装后的所述隔板的底面与所述托盘底相接触，所述隔板进气口与所述托盘出气口相连通且所述隔板出气口与所述反应空腔相连通构成出气通道，从而可增大所述固态前驱体与气体之间的接触面积，延长接触时间，以满足应用需求。足应用需求。足应用需求。

【技术实现步骤摘要】
具有微流道的固态前驱体输送装置及输送方法


[0001]本专利技术属于集成电路
，涉及一种具有微流道的固态前驱体输送装置及输送方法。

技术介绍

[0002]原子层沉积(ALD)技术是化学气相沉积的一种，与其他化学气相沉积技术的不同之处在于，ALD中气相前驱体交替通入反应室中，通过在衬底表面的化学吸附反应形成覆盖在衬底表面的单原子层薄膜。这种特殊的薄膜生长方式赋予了ALD在高深宽比结构中仍具有优异的三维共形性、大面积沉积的均匀性以及达到亚原子层精度的膜厚控制能力，这些优势使得ALD广泛应用于集成电路先进制程中，如Fin
‑
FET、GAA晶体管等。
[0003]ALD沉积过程由交替发生的自饱和表面吸附和化学反应组成，当前驱体达到沉积基体的表面后，前驱体与基体会进行化学吸附并发生表面反应，直至表面饱和时自动终止。表面反应具有自限性，不断重复这种自限性反应即可形成薄膜。而在前驱体脉冲之间需要用惰性气体对原子层沉积反应器进行有效清洗，一个基本的原子层沉积循环包括4个步骤：
[0004](1)将第一种气相前驱体脉冲通入到基体表面，并在表面发生化学吸附；
[0005](2)通入清洗气体，将额外的没有反应的前躯体清除；
[0006](3)将第二种气相前驱体脉冲通入到基体表面，通过表面反应而生成需要的薄膜材料；
[0007](4)通入清洗气体，清除反应的副产物。
[0008]通过上述沉积循环的不断重复，直至获得所需的薄膜厚度。
[0009]从ALD沉积的原理可知，ALD沉积速率与反应物在基体上化学吸附的速率密切相关，若要在一次循环中形成覆盖完整基体表面的单原子层，需要足够长的反应物脉冲时间以达到饱和吸附，此时ALD生长速率随脉冲时间的增长达到饱和，如附图2。对于同种前驱体，化学吸附的速率取决于前驱体的分压，为了提高ALD工艺的产率，ALD生长速率达到饱和所需的脉冲时间越短越好，因此人们希望前驱体在沉积过程的多道脉冲中能够保持在其饱和蒸气压，此时脉冲中携带的前驱体含量最高，在基体表面的吸附速率也最高如图1(a)。在实际情况下，前驱体的分压不仅取决于ALD的工艺菜单，更与ALD前驱体的输送装置的设计有着密切的关系，若前驱体的气化速率低于前驱体随着载气从输送装置中流出的速率，则前驱体的分压无法维持在饱和蒸气压如图1(b)，随着脉冲时间增加，前驱体分压降低的更为明显如图1(c)，同时，脉冲间隔的缩短使得输送装置中的气相前驱体得到补充的时间减少，也可能导致前驱体的分压随着脉冲个数的增加不再能够维持在饱和蒸气压如图1(d)。以上几种情况均会导致沉积速率达到饱和所需的脉冲时间延长，同时饱和沉积速率可能会下降，从而影响到ALD工艺的产率如图2。
[0010]ALD前驱体按照通常条件下的物态可分为固态、液态、气态三种，由于前驱体需要以气相进入反应室，因此对于固态和液态的前驱体，通常使用的方法为利用N2等载气将前驱体以气相形式携带进入反应室中。对于液态和固态的前驱体，其输送装置的设计有较大
的区别。液态前驱体输送装置通常采用Bubbler的形式，即载气直接通入液态前驱体的底部，在气泡上升过程中，载气与液相前驱体之间能够有足够的时间充分地进行物质交换，使得气泡中的前驱体分压达到饱和蒸气压，同时，由于液态前驱体与液面上方的气体之间的接触面积不会随着前驱体消耗、液面下降而发生变化，因此气相前驱体补充的速率受到前驱体消耗的影响较小。相比之下，固态前驱体要将气相前驱体的分压稳定在饱和蒸气压所面临的困难较大，设计输送装置时要考虑的因素更多。固态前驱体的输送装置需要保证固态前驱体与载气之间的接触面积尽可能大，接触时间尽可能长，以使得载气所带走的气相前驱体能够迅速得到补充，从而使前驱体脉冲时间内维持系统处于前驱体分压接近其饱和蒸气压的准平衡状态。
[0011]现有的固态前驱体输送装置大多采用堆叠的托盘并将前驱体置于托盘的底部，以使得前驱体与气相接触，但载气在该输送装置中流过的表面积和停留的时间仍难以满足需求，因此，提供一种具有微流道的固态前驱体输送装置及输送方法，实属必要。

技术实现思路

[0012]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种具有微流道的固态前驱体输送装置及输送方法，用于解决现有技术中固态前驱体输送装置难以满足应用需求的问题。
[0013]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种具有微流道的固态前驱体输送装置，包括壳体，以及位于所述壳体上的气源孔和排气孔，所述固态前驱体输送装置还包括：
[0014]设置于所述壳体内部的托盘，所述托盘包括托盘侧壁及托盘底，所述托盘底与所述托盘侧壁形成反应空腔，所述托盘底上设置有贯穿所述托盘底的托盘进气口及托盘出气口，所述托盘进气口与所述气源孔相连构成进气通道，所述托盘内具有第一安装部；
[0015]隔板，所述隔板具有第二安装部，通过所述第二安装部与所述第一安装部的装配以将所述隔板安装于所述反应空腔内，所述隔板内具有隔板微流道，且所述隔板的底面具有与所述隔板微流道相连通的隔板进气口，所述隔板的表面具有与所述隔板微流道相连通的隔板出气口，且安装后的所述隔板与所述托盘底具有夹角以及安装后的所述隔板的底面与所述托盘底之间相接触，所述隔板进气口与所述托盘出气口相连通且所述隔板出气口与所述反应空腔相连且所述反应空腔与所述排气孔相连构成出气通道，通过所述隔板承载固态前驱体。
[0016]可选地，安装后的所述隔板与所述托盘底形成的夹角θ的范围为0
°
＜θ≤90
°
。
[0017]可选地，所述壳体内部包括若干堆叠设置的所述托盘，堆叠的所述托盘中的所述托盘进气口相贯通并与所述气源孔相连构成进气通道，相邻所述托盘中的所述隔板微流道相通，最上方的所述托盘的所述反应空腔与所述排气孔相连以排气；安装后的所述隔板的侧面与所述托盘侧壁相接触。
[0018]可选地，位于同一所述隔板上的所述隔板出气口呈环形分布；左右临近的所述隔板中的所述隔板出气口交错设置。
[0019]可选地，上下堆叠的所述隔板具有夹角。
[0020]可选地，所述第一安装部与所述第二安装部的装配方式包括卡槽式装配，所述第
一安装部为凹槽所述第二安装部为对应设置的凸起部，或所述第一安装部为凸起部所述第二安装部为对应设置的凹槽。
[0021]可选地，所述隔板包括平板及曲面板中的一种或组合；所述隔板为表面经过喷砂处理的金属隔板。
[0022]可选地，还包括加热件，所述加热件的加热方式包括接触式加热及辐射加热中的一种或组合。
[0023]本专利技术还提供一种具有微流道的固态前驱体的输送方法，包括以下步骤：
[0024]提供任一上述固态前驱体输送装置；
[0025]将固态前驱体置于所述隔板上；
[0026]将所述隔板装配于所述托盘上以置于所述反应空腔中；
[0027]将所述托盘堆叠装配于所述固态前驱体输送装置的壳体中，装配完成后封闭所述固态前驱体输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有微流道的固态前驱体输送装置，包括壳体，以及位于所述壳体上的气源孔和排气孔，其特征在于，还包括：设置于所述壳体内部的托盘，所述托盘包括托盘侧壁及托盘底，所述托盘底与所述托盘侧壁形成反应空腔，所述托盘底上设置有贯穿所述托盘底的托盘进气口及托盘出气口，所述托盘进气口与所述气源孔相连构成进气通道，所述托盘内具有第一安装部；隔板，所述隔板具有第二安装部，通过所述第二安装部与所述第一安装部的装配以将所述隔板安装于所述反应空腔内，所述隔板内具有隔板微流道，且所述隔板的底面具有与所述隔板微流道相连通的隔板进气口，所述隔板的表面具有与所述隔板微流道相连通的隔板出气口，且安装后的所述隔板与所述托盘底具有夹角以及安装后的所述隔板的底面与所述托盘底之间相接触，所述隔板进气口与所述托盘出气口相连通且所述隔板出气口与所述反应空腔相连且所述反应空腔与所述排气孔相连构成出气通道，通过所述隔板承载固态前驱体。2.根据权利要求1所述的固态前驱体输送装置，其特征在于：安装后的所述隔板与所述托盘底形成的夹角θ的范围为0
°
＜θ≤90
°
。3.根据权利要求1所述的固态前驱体输送装置，其特征在于：所述壳体内部包括若干堆叠设置的所述托盘，堆叠的所述托盘中的所述托盘进气口相贯通并与所述气源孔相连构成进气通道，相邻所述托盘中的所述隔板微流道相通，最上方的所述托盘的所述反应空腔与所述排气孔相连以排气；...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢子尧，
申请(专利权)人：上海集成电路材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：